• 2024年第0卷第24期文章目次
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    • >TE石油、天然气工业
    • 地下咸水层储氢数值模拟技术发展现状

      2024, 24(24):10135-10144. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2401189

      摘要 (324) HTML (0) PDF 3.56 M (1675) 评论 (0) 收藏

      摘要:在全球倡导能源转型、节能减排的背景下,高效储存、利用“绿氢”已成为能源产业未来发展的重要趋势,地下咸水层储氢也随之成为一种极具潜力的新型大规模储能技术。本文调研总结了咸水层储氢库发展现状,阐明了数值模拟技术在氢气-咸水流体系统的研究及应用进展,总结了热-渗-力-化场耦合数值模拟方法的技术瓶颈,总结得出:地下咸水层储氢技术具有安全可控、高效灵活、储能容量大等优势,其成熟应用可同时实现经济、社会、生态效益“共赢”;数值模拟方法是研究地下储氢的有效手段,但该方法仍处在发展初级阶段,数值模拟器和全局算法的优化有助于实现咸水层储氢库工程的设计;运用注采方案设计、人工智能等技术能为优化提供一定参考。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 矿井探地雷达背景杂波抑制方法综述

      2024, 24(24):10145-10158. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2400787

      摘要 (162) HTML (0) PDF 5.02 M (1414) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国煤炭安全高效智能开采需求的不断提升,矿井探地雷达作为一种高精度物探方法,在煤矿井下探测中有广阔的应用前景。由于探地雷达目标回波信号受系统内部噪声、外部电磁干扰、巷道回波、地下介质不均匀等干扰影响,虚警率较高。尤其对于小尺寸目标,其回波信号为弱信号,容易淹没在强烈的背景杂波中,成为目前制约探地雷达探测性能的主要因素之一,进一步实现井下煤层、构造探测、提高探测精度的关键就在于对背景杂波的抑制。本文从对消法、滤波法、分解法和网络法四类方法出发,综述了这些杂波抑制方法的基本原理、优缺点及其在探地雷达干扰抑制领域的研究进展,并探讨了各种方法的适用范围和发展潜力。杂波抑制技术的不断创新将进一步提高探地雷达的信噪比与灵敏度,使其在煤矿井下探测中发挥更大的应用价值。

    • >O4-5物理学
    • 温度对变压器油太赫兹光谱的影响

      2024, 24(24):10159-10164. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310059

      摘要 (100) HTML (0) PDF 6.66 M (1469) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用太赫兹对电力用油进行现场检测时,通常难以避免温度对结果的影响。为探究温度对检测结果的影响规律,文中利用自制控温装置在-30~40 ℃的范围内,对变压器油,0.01 mol/L的甲醇、甲酸、糠醛溶液进行太赫兹检测。结果表明,随温度的升高样品时域谱的峰值逐渐减小,峰值的时间延迟也逐渐减小。对应样品吸收系数逐渐增大,折射率逐渐减小。分别对1.2 THz处和0.2~1.6 THz范围内的吸收系数谱、折射率谱进行平均。并利用多项式对平均数据进行曲线拟合。使用油纸比为20:1的人工老化样品对拟合曲线进行验证,结果表明,拟合曲线可对不同温度下的太赫兹检测结果进行温度补偿,为太赫兹的现场应用提供了参考。

    • >P天文学、地球科学
    • 改进STA/LTA的地震事件精准检测方法

      2024, 24(24):10165-10173. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310272

      摘要 (164) HTML (0) PDF 5.12 M (1352) 评论 (0) 收藏

      摘要:短时长时能量比法 (Short-Term Average/Long-Term Average, STA/LTA)因原理简单、计算简便而被广泛用于地震检测及到时拾取,但传统STA/LTA方法因时窗位置关系,使算法功能被大大弱化,以致拾取精度较低,虚警率较高。为解决方法缺点,以STA/LTA为基础对其窗口位置和特征函数两个方面进行了改进。首先是基于中间窗的STA/LTA改进法,采用中间窗的形式代替传统时窗位置,能够抑制短时强干扰带来的影响;其次是基于改进特征函数的STA/LTA法,该方法利用信息融合的思想,提出了综合考虑地震信号振幅与频率变化信息的权重分配因子来灵活调整权重,实现优势项分配的目的,提高对事件的敏感性。最后,将两种改进方法结合使用并进行实验,结果表明,改进方法能够提高事件检测的灵敏度与到时拾取精度,且有效降低虚警率。

    • 基于子波分解的叠前煤层压制方法及应用

      2024, 24(24):10174-10183. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2309483

      摘要 (80) HTML (0) PDF 33.35 M (1189) 评论 (0) 收藏

      摘要:西湖凹陷X区平湖组地层煤层广泛发育,且具有厚度薄、层数多、阻抗低的特征,在地震上呈现的强振幅掩盖了砂泥岩的地震响应特征,从而降低了砂岩储层的预测精度。针对上述问题,本文提出了基于子波分解的叠前煤层压制方法,首先对叠前道集进行子波分解,得到一系列具有不同中心频率的带有Ricker子波意义的窄带道集,再针对窄带道集具有的不同煤层响应特征分别实施相应的处理,其中低频道集薄煤层响应弱,无需进行针对性的压煤处理,高频道集煤层地震响应特征明显,通过强振幅衰减法对煤层强能量进行压制,最后将处理后的各频段信号重构得到煤层压制后的道集,在此基础上开展储层预测,预测精度得到明显提升,为煤系地层的岩性油气藏的勘探提供了有力支持。

    • 基于PLUS-InVEST模型的“两湖一库”流域水质净化时空演变

      2024, 24(24):10184-10193. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306629

      摘要 (140) HTML (0) PDF 20.11 M (1263) 评论 (0) 收藏

      摘要:探讨土地利用变化所引发的水质净化演变,对于保护和改善水质,实现可持续发展具有重要意义。以两湖一库流域为例,利用PLUS模型和InVEST模型生态系统服务水质净化模块,基于2000年、2010年和2020年土地利用数据,模拟流域在未来自然发展情景和生态保护情景下的用地类型时空格局变化特征以及水质净化特征。定量揭示土地利用变化与水质净化功能的响应关系。结果表明:(1)两湖一库流域土地类型以耕地为主,2030年在自然发展情景下耕地、林地、草地面积呈下降趋势,建设用地呈上升趋势,生态保护情景可有效保护流域耕地、林地等空间分布和面积;(2)两湖一库流域TN、TP输出量以低强度输出为主,2000-2020年TN输出量先增加后减少,TP输出量逐年增加,水质净化能力呈稳中变好的趋势;(3)2030年自然发展情境下TN输出量持续减少,TP输出量呈向上浮动,生态保护情景下TN、TP输出量较自然发展情景下减少,生态保护情景可以增加水质净化能力。生态用地类型可以有效截留N、P进入水体,生态保护情景下有效降低生态用地类型的变化速度,减少TN、TP的输出量,两湖一库流域未来规划中应增加生态用地的占比,增加土地类型对TN、TP的截留能力。

    • >R医药、卫生
    • 髓芯减压联合负压吸引术治疗股骨颈骨折术后股骨头坏死的临床分析

      2024, 24(24):10194-10198. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306256

      摘要 (80) HTML (0) PDF 3.00 M (1314) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的:研究髓芯减压联合负压吸引术治疗股骨颈骨折术后股骨头坏死的治疗效果。方法:收集2015年10月至2020年10月于邯郸市中心医院骨五科住院的股骨颈骨折术后股骨头坏死的患者60例,分为髓芯减压术组(对照组,A组)30例,髓芯减压联合负压吸引术组(观察组,B组)30例,观察两组患者术前、术后6个月股骨头MRI低密度体积变化及术前、术后3个月、6个月、末次随访髋关节Harris评分。结果:B组患者术后6个月股骨头MRI低密度体积较A组减少,差异有统计学意义;术后3个月、6个月、末次随访,B组患者髋关节Harris评分较A组患者优,差异有统计学意义。结论:髓芯减压联合负压吸引术可以促进股骨颈骨折术后股骨头坏死的愈合,改善患者髋关节功能。

    • 一贯煎肾毒性的气质联用代谢组学研究

      2024, 24(24):10199-10205. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306909

      摘要 (84) HTML (0) PDF 11.66 M (1177) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的:应用气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrometer,GC-MS)代谢组学方法考察一贯煎对大鼠肾毒性作用并探索其相关作用通路及作用机制。方法:设置空白组、模型组、以及一贯煎高、中、低剂量的给药组,大鼠连续灌胃21d。采用GC-MS技术分析各组大鼠血清,获取差异性代谢物信息;采用主成分分析(principal component analysis,PCA)对空白组和模型组代谢物分类,寻找并分析一贯煎干预大鼠后血清中差异性代谢物及含量变化。结果:一贯煎高、中、低剂量组的大鼠肾脏病理切片均见不同程度损伤;高剂量组大鼠代谢轮廓趋近于模型组;应用GC-MS确定了血清中18种差异代谢物。结论:一贯煎涉及的3条主要代谢通路为:苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成,硫代谢,甘油酯代谢。推测一贯煎对肾脏的毒性作用机制可能与苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成的代谢通路有关。

    • >TB一般工业技术
    • 某型飞机起落架机构上位锁间隙精度可靠性分析

      2024, 24(24):10206-10211. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304369

      摘要 (89) HTML (0) PDF 5.68 M (1576) 评论 (0) 收藏

      摘要:起落架上位锁在锁上时,锁钩与锁环要保证一定的间隙,确保上锁安全。本文针对起落架收起过程的运动精度可靠性问题,以上位锁锁上时的间隙为研究对象,建立了上位锁的锁上精度可靠性评估模型。同时利用贝叶斯方法,将先验分布与试验数据相结合,得到更加合理的参数分布,建立了上位锁锁上精度的贝叶斯更新迭代模型,为后续的上位锁收放精度可靠性评估提供更多有效的信息。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 麻雀搜索算法优化极端梯度提升模型的岩石爆破块度预测

      2024, 24(24):10212-10219. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306182

      摘要 (97) HTML (0) PDF 4.73 M (1272) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步提高岩石爆破块度预测效果,利用多个矿山的岩石爆破统计数据,通过优化极端梯度提升模型(Extreme Gradient Boosting,XGBoost)超参数,建立一种基于随机森林特征选择的麻雀搜索算法优化XGBoost爆破块度预测模型。首先针对XGBoost回归预测模型超参数过多、运行效率低等问题,利用麻雀搜索算法对XGBoost模型决策树数量、决策树最大深度、学习率三个核心超参数进行优化;然后利用随机森林对输入特征进行筛选,并将优化后的特征集输入预测模型。经特征集优化的模型,在爆破块度预测效果整体上更加逼近真实值,且预测结果的可决系数(R2)、均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MRE)分别为0.954、0.026和0.020,相较于BP神经网络、随机森林和XGBoost模型的效果更优,因此该模型在实际应用中更具适用性,能够为爆破参数设计和优化提供借鉴。

    • 基于水化学及氢氧同位素的采空区积水水源识别: 以巴彦高勒煤矿为例

      2024, 24(24):10220-10226. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310188

      摘要 (73) HTML (0) PDF 8.53 M (1330) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对煤矿采空区积水水源识别问题,本文以巴彦高勒煤矿为例,首先对研究区充水因素进行了分析,通过多种方法确定了导水裂隙带发育高度,初步判断侏罗系延安组与直罗组含水层为采空区直接充水含水层。其次,根据研究区含水层及采空区水样数据资料,分别对水样水化学特征和氢氧同位素特征进行详细分析,结果表明:研究区采空区积水无论是其高矿化度、弱碱性、硫酸钠型水的水化学特征,还是氢氧同位素组成特征都与侏罗系含水层水接近,与第四系及白垩系志丹群存在较大差异。最后,综合以上分析,确定了采空区积水水源主要为侏罗系延安组与直罗组含水层,研究成果可为类似煤矿采空区水害防治决策提供依据。

    • >TE石油、天然气工业
    • 大位移井套管磨损预测及剩余强度计算

      2024, 24(24):10227-10234. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2307221

      摘要 (106) HTML (0) PDF 7.26 M (1281) 评论 (0) 收藏

      摘要:在大位移井钻进过程中,由于水垂比大的特点,钻柱在井下运行形式复杂,造成套管内壁磨损严重,套管强度降低,极大地影响了后续钻井和生产作业。本文应用基于能量传递的套管磨损效率模型,采取分段法求取管柱侧向力,对套管月牙形磨损进行了分析,并依据API最小壁厚法,简化月牙状套管磨损,建立了套管磨损预测及剩余强度计算方法。利用该模型对南海某大位移井进行了计算,结果表明,侧向力是影响套管磨损的主要因素,倒划眼对套管的磨损效果明显强于正常钻进。全井段磨损最严重的位置是狗腿角最大的井段,套管失效的风险最大,是采取防磨措施的关键井段。经计算该井四开作业完成之后,狗腿角最大处的套管磨损深度为1.15mm,套管强度衰减至原始强度的58.24%,但仍能满足强度要求;该研究成果为南海大位移井套管磨损的防治提供了依据和参考。

    • 基于KShape数据增广与混合神经网络的注水系统故障诊断

      2024, 24(24):10235-10243. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306344

      摘要 (70) HTML (0) PDF 4.32 M (1237) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决海上油田注水系统故障诊断问题,提出基于KShape数据增广与混合神经网络的故障诊断模型。首先采用KShape时间序列聚类算法实现样本数据增广,然后通过融合双向长短时记忆网络(BiLSTM)和全卷积神经网络(FCN)构建混合神经网络模型,最后应用贝叶斯优化算法对模型参数进行全局寻优。研究结果表明:①提出的数据增广方法在数字油田大数据的基础上,能够有效扩充注水系统工况样本。②提出的混合神经网络模型较BiLSTM和FCN单一模型效果更好,该模型综合了BiLSTM网络对时间序列数据依赖关系的良好捕捉能力以及FCN网络对局部特征的有效提取能力,较两者在准确率上分别提升4.9%和1.8%。③贝叶斯优化方法在寻找更优超参数组合方面有显著效果,为提高模型的鲁棒性和泛化性能起到了重要作用。该方法较传统调参方法在准确率上提升5%,较网格搜索和随机搜索方法分别提升3.7%和1.9%。同时,该方法产生的不同超参数组合下的模型准确率中位数为84.5%,模型准确率在90%以上的占比达到18%。本文提出的故障诊断模型,可有效识别地层堵塞、配水器堵塞和油管漏失等故障,为海上油田注水系统故障诊断提供了新的解决方案和有效的技术支持。

    • CO2-EOR井中低温对封隔器及密封圈性能影响

      2024, 24(24):10244-10252. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2308920

      摘要 (81) HTML (0) PDF 11.71 M (1203) 评论 (0) 收藏

      摘要:“双碳”背景下,CCUS技术将发挥关键作用,其中针对CO2-EOR井中低温对封隔器及密封圈老化问题,首先建立了CO2在注入井中温度分布理论模型;然后通过有限元方法建立了密封圈数值模拟模型,开展了不同温度下橡胶密封圈的等效应力、接触压力和真实应变的研究,并分析了低温对密封圈力学性能影响和低温老化的原因。研究结果表明:CO2注入井中封隔器密封工作温度在其玻璃化转变温度(Tg)以上,正常工作不会产生低温老化;低温对注入管阀门密封圈的力学性能影响显著——较常温环境下的mises应力和接触压力上升3~4倍。当环境温度低于Tg后,密封圈将会从高弹态转变为玻璃态,其硬度增加、弹性降低,老化程度逐渐加深,导致密封圈接触压力小于介质压力而失效。

    • 水中高压电脉冲作用下径向预制裂纹扩展规律

      2024, 24(24):10253-10267. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2309527

      摘要 (57) HTML (0) PDF 22.32 M (1179) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究水中高压电脉冲作用下页岩多条预制裂纹扩展轨迹和裂纹扩展长度、平均宽度、偏转角度和裂纹间等效应力分布的变化规律,综合考虑裂纹夹角、裂纹数量、水平地应力差等因素对裂纹起裂、扩展的影响。采用真三轴高压脉冲水力压裂试验平台进行实验室压裂试验和XFEM数值模拟计算。研究结果表明:(1)水中高压电脉冲作用下,预制裂纹可沿径向及轴向起裂、扩展;(2)径向双裂纹间夹角越大,缝间干扰作用越弱,裂纹扩展曲折程度越好,扩展效果越好;(3)等夹角径向三裂纹扩展,中间裂纹受应力干扰、受抑制作用最大,不等夹角径向三裂纹扩展,远离中间裂纹的右侧裂纹受干扰最小,扩展效果最好;(4)随着水平地应力差增加,裂纹间应力干扰作用增强,裂纹扩展效果逐渐减弱。

    • 盐穴储气库多步造腔流场浓度场规律

      2024, 24(24):10268-10279. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2307229

      摘要 (67) HTML (0) PDF 15.92 M (1199) 评论 (0) 收藏

      摘要:盐穴储库水溶造腔过程中流场特征和浓度场分布会很大程度影响腔体的扩展和腔体最终形态,而流场特征和浓度分布无法通过技术手段进行监测。为研究盐穴水溶多阶段造腔过程中流场特征、浓度场分布及它们对腔体扩展的影响规律,基于建立的盐穴储库多场耦合流动模型进行了相关的数值模拟计算,并与金坛两口储库井进行数据对比。模拟结果与现场造腔数据相一致,验证了模型的准确性。 基于模拟结果和数据,分析了水溶多阶段造腔各阶段的流场特征、浓度场分布规律,并分析流场和浓度场的分布如何影响腔体的扩展。结果表明:正循环造腔会形成一个涡流,主要起冲蚀作用,一定程度抑制溶蚀作用;反循环会形成两个涡流,下部的促进卤水排出,上部促进溶蚀作用;强制对流会引起涡流,涡流强度随腔体扩大逐渐减弱,涡流使腔内流体流动,促进了对流扩散过程,从而影响浓度场的分布,最终影响到腔体扩展,通过调整正反循环方式、管柱的位置、油垫位置及注入量可以控制腔体的形态扩展;造腔前期主要受到冲蚀作用,造腔效率高,腔体表面积小使得造腔速率较慢,腔体主要向中下部扩展;后期随着腔体扩大,主要以溶蚀作用为主,造腔速率高,腔体主要向中上部扩展。研究结果和规律对现场造腔工艺设计提供一定的理论基础,对提高现场造腔效率、优化造腔工艺参数具有指导意义。

    • 圆弧锯形仿生PDC齿的破岩机理及钻头钻进分析

      2024, 24(24):10280-10286. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306399

      摘要 (80) HTML (0) PDF 9.92 M (1335) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步提升PDC钻头在深部硬地层的钻井性能,抑制黏滞滑动现象的发生,以鼹鼠爪趾为原型,在仿生相似原理和锯形齿结构基础上提出一种圆弧锯形仿生齿。基于弹塑性力学和有限元非线性动力学理论建立了切削齿、钻头破岩的仿真模型,对比锯形齿与圆弧锯形齿的破岩过程,并对比了布置两种齿形钻头的整体钻进过程。结果表明,圆弧锯形齿破碎岩石主要以犁削和铲削为主,能够将载荷集中一点,更容易达到岩石的屈服极限,同时使岩石受拉应力更容易破碎,相比锯形齿所受切削力减小15.8%,效率更高。使用圆弧锯形仿生PDC齿的钻头破岩量更大,进尺提升明显,所受扭矩更小,能有效解决钻头的黏滞滑动。研究结果对国内高性能钻头的设计具有重要参考价值。

    • 深水ROV工具篮子结构设计载荷与屈服强度分析

      2024, 24(24):10287-10296. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305747

      摘要 (55) HTML (0) PDF 22.46 M (1192) 评论 (0) 收藏

      摘要:水下机器人ROV(Remote Operated Vehicle)工具篮子用于在陆地和深海中储存ROV安装工具,除方便ROV进行操作外,同时给ROV工具提供保护,能够很好的适应深远海环境,是水下生产系统的重要组成部件。其深海安装作业风险高、要求严,研究其安装全过程工况的强度性能对确保整个水下生产系统平稳运行具有重要作用。针对南海陵水气田使用的ROV工具篮子深海多种典型工况,计算得到设计载荷,然后对其进行有限元建模分析,计算不同载荷工况下的应力响应,对结构的屈服强度进行校核,以确保整体结构强度满足安全规范要求。计算结果表明ROV工具篮子在多种提升工况、冲击工况以及运输工况下结构屈服强度均满足规范要求,在此基础上,指导现场使用的ROV工具篮子设计,整个海上安装及水下运行安全可靠。本文相关研究成果可为ROV工具篮子以及类似水下结构物的结构设计和深海安装提供理论基础和技术参考。

    • >TH机械、仪表工业
    • 基于一维多尺度神经网络和库普曼池化的滚动轴承故障诊断方法

      2024, 24(24):10297-10304. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306962

      摘要 (83) HTML (0) PDF 7.74 M (1209) 评论 (0) 收藏

      摘要:滚动轴承作为机械运转的核心部件,其发生故障会导致旋转机械运行状态的恶化。卷积网络作为滚动轴承故障诊断的一种方法,针对其固定窗口局限性,结合一维卷积网络在处理一维数据的优势,利用multiscale思想在同一层同时使用不同大小的窗口提取信号特征,根据时间维度信息对异常检测方法的影响,将神经网络的池化层与Koopman模型结合,得到高阶动态特征;最后将所得到的故障特征输入到全连接层中进行故障诊断。为验证模型优势,对本文提出的初始模型和两种改进模型在相同工况下进行对比,同时与支持向量机和BP神经网络等算法进行对比分析。结果表明所提出的模型识别效果较好,滚动轴承故障准确率可以达到99.99%。

    • 配流盘节流槽对斜盘力矩波动的影响

      2024, 24(24):10305-10312. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306644

      摘要 (40) HTML (0) PDF 6.97 M (1255) 评论 (0) 收藏

      摘要:斜盘式轴向柱塞泵的振动噪声主要来源于其斜盘力矩波动、配流过程中高低压的转换、出口流量的波动等诸多因素。针对轴向柱塞泵工作时斜盘力矩脉动,本文基于AMESim软件结合轴向柱塞泵斜盘的力矩数学模型,建立了斜盘力矩仿真模型。分析研究了V形和U形结构节流槽对斜盘力矩的影响。分析发现:在柱塞腔与油腔连通的过程中,柱塞对斜盘力矩的大小与节流槽过流面积成负相关,但其过流面积过小会配流盘节流槽的升压能力变差,从而导致轴向柱塞泵的斜盘力矩波动变大。节流槽过流面积变化会影响柱塞腔圧力,柱塞腔圧力变化会对柱塞对斜盘的力矩产生影响。结合了U形槽和V形槽的优点,提出一种VU组合型配流盘节流槽,有效减小了轴向柱塞泵斜盘的力矩波动。

    • >TM电工技术
    • 考虑风电出力波动性的混合储能双层优化配置

      2024, 24(24):10313-10320. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306943

      摘要 (119) HTML (0) PDF 6.65 M (1251) 评论 (0) 收藏

      摘要:在新型能源与配电网协调发展的背景下,针对分布式储能的优化配置问题,提出了一种混合储能双层优化配置模型。通过上层优化确定储能接入位置和容量,并通过傅里叶变换对功率进行分频,利用超级电容器和蓄电池分别承担不同频率部分的功率。下层优化以低储高放效益为目标函数,通过结合Pareto档案的粒子群算法进行优化。通过IEEE33节点的仿真实验,验证了该模型的可行性。研究结果表明,该模型能够实现多目标综合优化,包括降低网络损耗、优化电能指标和降低储能设备投资成本,为配电网接入分布式储能的优化配置提供了有效的解决方案。

    • 考虑源荷储协同的主动配电网多时间尺度优化调度

      2024, 24(24):10321-10329. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306862

      摘要 (90) HTML (0) PDF 6.74 M (1416) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着分布式能源、柔性负荷和储能装置等资源的不断扩增,配电网逐渐转变成主动参与电网运行的调节与控制的主动配电网。针对储能装置、柔性负荷的利用效率较低等问题,提出一种荷源储协同的优化调度方法。首先,建立一个多时间尺度的主动配电网调度模型,然后以配电网电能质量最佳和最小运行成本为目标函数,以储能约束、网络平衡约束以及柔性负荷约束等作为约束条件。最后通过IEEE-33系统构建主动配电网,建立日前-日内的多时间尺度调度策略,利用随机权重粒子群算法求解多目标优化问题。验证了所提方法的可行性。

    • 基于一致性算法的直流微电网分布式二次补偿控制

      2024, 24(24):10330-10336. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306922

      摘要 (75) HTML (0) PDF 5.78 M (869) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对直流微电网中传统下垂控制不能兼顾电压质量和功率均分的问题,提出基于一致性算法的含母线电压补偿和负载电流均流精度补偿的分布式电压、电流协调控制策略。在主控制中利用下垂控制器来实现分布式电源之间的功率分配;二次控制以电压补偿的比例积分(proportion integral,PI)控制器保证电压质量,以电流补偿的PI控制确保负载均流精度。其次,为避免系统运行中一些分布式电源的变换器的输出功率超过额定容量从而导致控制故障,设计了适用于离散动态一致性算法的限流功能。最后,基于稳定性分析和MATLAB/Simulink平台验证了所提策略的有效性。

    • 源网荷储协同优化的主动配电网日前调度

      2024, 24(24):10337-10347. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310249

      摘要 (79) HTML (0) PDF 8.32 M (894) 评论 (0) 收藏

      摘要:在“双碳”目标下新能源发展迅速,但其出力的不确定性会影响电网安全稳定运行,主动配电网具备对各类分布式能源组合控制的能力,是解决目前存在的新能源并网问题的有效手段,同时需求响应作为控制负荷侧资源的有效手段,与主动配电网相结合能够有效降低源荷双侧不确定性对电网的影响。本文构建的“源网荷储”协同优化的主动配电网日前优化调度模型,以主动配电网收益最大为目标,综合考虑电动汽车参与需求响应、电网安全、储能电池配置以及各组成单元的成本及约束条件。仿真结果表明所构建的主动配电网优化调度模型合理,能够降低有功网损,减小尖峰负荷,降低负荷峰谷差,提高配电网收益。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 基于特征提示的跨语种语音识别模型

      2024, 24(24):10348-10355. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306983

      摘要 (60) HTML (0) PDF 3.41 M (744) 评论 (0) 收藏

      摘要:跨语种语音识别是一种利用多种源语言的数据来训练一个能够识别目标语言的语音识别系统,它可以促进不同语言和文化之间的交流和理解。为解决跨语种语音识别存在着如何利用多语种数据来提高低资源语言的识别性能,源语言和目标语言之间的领域偏移或干扰,不同语言之间的任务权重和数据分布等问题,通过特征提示的方法研究了跨语种语音识别模型;为简化了传统需要专业人员对音素进行统一标注的过程,通过对原数据标识对应语种的方法研究了跨语种语音数据标注方式。在两个公开数据集上进行了实验,结果表明,本文提出的模型相比于目前主流的语音识别模型Conformer模型平均错误率降低46.44%,相比于基线模型平均错误率降低2.1%,达到了较高的识别准确率。研究成果为跨语种语音识别领域提供了新的思路和方法。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于“分类-调度”优化的应急物资动态调度重调度算法

      2024, 24(24):10356-10361. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310100

      摘要 (87) HTML (0) PDF 3.77 M (794) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于灾情的不确定性和信息延迟,应急救灾物资配送与车辆调度经常面临着配送过程中出现需求点信息动态变化的复杂环境,如何在动态变化的环境下快速反应,准确高效地实现应急物资重调度显得尤其重要。本文针对需求点信息动态变化的复杂环境建立了一个应急物资动态调度模型并设计了一个基于“分类-调度”的动态调度算法,其基本思想是通过k-means分类将原复杂问题降解为多个简单TSP问题,随着需求点信息的变化可动态调整分类以实现快速重调度,并设计了相应的路线调整策略以保证方案的可行性,最后利用遗传算法求解。数值试验的结果表明了方法的有效性。

    • 基于MSHAM-UNet的岩心孔洞图像分割方法

      2024, 24(24):10362-10369. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306417

      摘要 (109) HTML (0) PDF 11.07 M (803) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩心图像的孔洞分割对于石油勘探有着重要意义。当前基于深度学习的孔洞分割方法存在着孔洞边缘分割不连续、分割精度低和参数量大等问题,为解决上述问题,提出了一种基于UNet网络的改进模型—MSHAM-UNet。首先,针对UNet模型对不同尺度特征图的跳级连接带来的语义信息丢失问题,设计了一种结合了HAM双重注意力机制的多尺度融合注意力模块(MSHAM),该模块对带有空间信息的浅层特征图和含有语义信息的深层特征图进行注意力特征融合,增强网络聚合不同尺度信息的能力。其次,使用GP-bneck模块替换部分普通卷积,在降低模型参数量和加深网络的同时,增强网络特征提取能力。实验结果表明,MSHAM-UNet网络在岩心孔洞数据集上的F1-score、IoU和MIoU分别达到了87.35%、77.27%和90.21%,相较于原始模型提高了5.29%%、4.02%和4.84%,对比主流的语义分割模型也有较高提升,为岩心孔隙研究提供了新的思路。

    • 基于改进ResNet-50与迁移学习的苹果叶片病害的图像识别

      2024, 24(24):10370-10381. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306353

      摘要 (101) HTML (0) PDF 13.61 M (852) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决下述问题,在自然场景中获取的苹果叶病害图像大多包含复杂的背景,同时,由于拍摄要求不那么严格,疾病特征更有可能出现在图像中的任意位置,所有这些因素都会影响卷积神经网络的识别精度,且随着网络加深其性能提升困难。提出了一种基于改进ResNet-50的苹果叶片病害识别方法。首先引入SE注意力机制,改进残差模块,在一定程度上去除复杂背景等干扰信息,另一方面降低模型对特征定位的过度敏感度,使模型能够学习更重要的疾病特征,减少复杂背景等信息的干扰,然后加入Dropout层抑制过拟合改进模型结构,最后采用迁移学习的训练方式加快模型的收敛速度。在苹果叶病数据集上的实验结果表明,改进模型的准确率达到98.35%,较ResNet-50提高5%。与其他一些传统的卷积神经网络相比,该模型收敛速度更快,具有更高的识别精度,能够较好地识别苹果叶片病害,适用于自然场景下获取的苹果叶病图像等优点,具有较强的实用性。

    • 基于DeeplabV3+网络的轻量化语义分割算法

      2024, 24(24):10382-10393. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306517

      摘要 (98) HTML (0) PDF 14.72 M (828) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统语义分割模型参数量大、计算速度慢且效率不高等问题,改进了一种基于DeeplabV3+网络的轻量化语义分割模型——Faster-DeeplabV3+。Faster-DeeplabV3+模型采用轻量级MobilenetV2代替Xception作为主干特征提取网络,大幅减少参数量,提高计算速度;引入深度可分离卷积(deep separable convolution,DSC)与空洞空间金字塔(atrous spatia pyramid pooling,ASPP)中的膨胀卷积设计成新的深度可分离膨胀卷积(depthwise separable dilated convolution,DSD-Conv),即组成深度可分离空洞空间金字塔模块(DP-ASPP),扩大感受野的同时减少原本卷积参数量,提高运算速度;加入改进的双注意力机制模块分别对编码区生成的低级特征图和高级特征图进行处理,增强网络对不同维度特征信息提取的敏感性和准确性;融合使用交叉熵和Dice Loss两种损失函数,为模型提供更全面、更多样的优化。改进模型在PASCAL VOC 2012数据集上进行测试,实验结果表明平均交并比由76.57%提升至79.07%,分割准确度由91.2%提升至94.3%。改进模型的网络参数量(params)减少了3.86*106,浮点计算量(GFLOPs)减少了117.98G 。因此,Faster-DeeplabV3+算法在大幅降低参数量、提高运算速度的同时保持较高语义分割效果

    • 基于最大准入功率计算的分布式光伏电源故障预警

      2024, 24(24):10394-10400. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304053

      摘要 (57) HTML (0) PDF 4.41 M (838) 评论 (0) 收藏

      摘要:太阳辐射量、太阳能电池组件的倾斜角度、太阳能电池组件转化效率等都是影响光伏发电功率的重要因素,在对分布式光伏电源进行故障预警时,最大功率的约束是研究的重点和难点。为此,提出基于最大准入功率计算的分布式光伏电源故障预警方法。构建分布式光伏电源出力模型,获取分布式光伏电源的无功功率上下限;基于最大准入功率计算谐波潮流分布,求得短路容量值;预测分布式光伏电源故障,划分故障预警等级。经试验论证分析得出:所提方法预测的光伏功率耗损数据与实际值更为接近,有利于故障的发现;所提方法能够计算出各分布式光伏电源节点的预警指标的关联度,确定各节点预警故障状态,试验中处于绿色预警状态的节点有3个,黄色预警节点有6个,橙色预警有2个,红色预警有1个,可见所提方法表现出了较好的故障预警效果。

    • >TU建筑科学
    • 非均匀锈蚀钢筋与混凝土的黏结滑移行为

      2024, 24(24):10401-10410. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2307159

      摘要 (71) HTML (0) PDF 9.44 M (735) 评论 (0) 收藏

      摘要:在近海和海洋环境下,钢筋极易产生锈蚀。锈蚀对于钢筋混凝土间的粘结性能与钢筋混凝土结构的耐久性有着十分不利的影响,是目前工程中十分关心的问题。采用改进后的ABAQUS的Spring2非线性弹簧模型对非均匀锈蚀钢筋与混凝土之间的粘接滑移行为进行模拟,以改善零厚度弹簧引起的钢筋结点处混凝土的应力集中现象。基于收集到的不同箍筋间距的32个试件的试验结果,拟合给出了考虑箍筋间距影响的箍筋锈蚀下的粘结强度影响系数。结合非均匀锈蚀钢筋分布模型,基于ABAQUS软件进行钢筋混凝土试件拉拔过程的精细化数值模拟。研究得到:改进后的非线性弹簧模型在计算精度与效率上优于零厚度弹簧模型。箍筋修正系数与箍筋间距近似成线性关系;考虑箍筋间距影响的粘结滑移模型在拉拔试验的模拟上与有关试验有较好的一致性。韦布尔分布对于钢筋非均匀锈蚀的拟合比起耿贝尔分布更为合理,非均匀锈蚀试件钢筋应力分布有一定程度的波动,应力数值有所减小。箍筋锈蚀会对箍筋的约束作用产生较为严重的影响。

    • 考虑粗糙度影响的残积土-混凝土界面剪切特性研究

      2024, 24(24):10411-10418. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306653

      摘要 (59) HTML (0) PDF 8.39 M (754) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同粗糙度系数影响下残积土-混凝土界面的直剪特性,将烘干残积土样在不同含水率(13%,19%,25%)下配置成重塑土样,利用气动直剪仪在法向应力(30,60,90 kPa)条件下与不同粗糙度系数的3D打印混凝土块进行了一系列单调直剪试验,研究不同因素影响下残积土-混凝土界面剪应力-剪切位移,竖向位移-剪切位移规律及强度指标。试验结果表明:界面抗剪强度随着接触面粗糙度系数的增大而增大,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势,并在含水率19%附近达到峰值;接触面摩擦角随粗糙度系数增大变化不明显,随含水率增大均呈现先增长后减小的趋势;接触面粘聚力随着粗糙度系数的增大呈现先增大后趋于平稳的趋势,随含水率增大呈现先增大后减小的趋势。粗糙度系数,含水率,剪切强度三者拟合结果显示含水率位于15-20%,接触面粗糙系数位于16-18时,剪切强度达到峰值。

    • 三轴压缩条件下具有层理性页岩的力学性质及声发射演化

      2024, 24(24):10419-10428. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310184

      摘要 (64) HTML (0) PDF 13.60 M (729) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探寻深部不同埋深应力条件下页岩的力学性质和破坏形态,利用MTS 815岩石力学测试系统开展页岩在常规三轴加载下的声发射试验。试验结果表明:60°层理倾角页岩压缩试验中,峰值应力、峰值轴向应变、弹性模量、泊松比与围压大小成正比;莫尔—库仑准则下所使用60°层理页岩的破裂方位角理论值在62°附近,实验值比理论值稍微偏大,整体在62°附近窄幅波动,页岩破裂模式为沿弱面的剪切破坏;页岩试样横向应变系数的改变与膨胀特性有关,10 MPa下,试样体积应变持续增大,岩石体积缩小,60 MPa试样的体积应变达到了-0.31%,岩石体积膨胀。围压越大,试样的膨胀特性越显著;页岩声发射定位点的多少与振铃计数率大小、能率高低具有良好的一致性。围压增加,累计计数和定位点的总量呈减少趋势,最大能率和累计能量随围压增加而减小。

    • 基于有向无环图的通风管道消声设计算法

      2024, 24(24):10429-10438. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306470

      摘要 (47) HTML (0) PDF 6.38 M (728) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的暖通空调系统声学设计多依赖于设计人员的经验,重复性工作多,自动化水平低。为实现智能化设计,本文应用有向无环图、带权有向邻接矩阵、科学计算可视化等方法将通风管道消声系统的声学设计过程系统化。提出一种能够自动计算管道内任意处噪音及特定的房间内噪声值的算法,包括三维模型构建,噪声衰减图生成,声学路径确定,声学单元解算,声学结果可视化等关键环节。实验结果表明该系统鲁棒性强,计算结果准确,响应快速。其结果与设计人员利用传统方法计算出的结果误差不超过±2%,计算时长均小于0.2 s,常见的中小规模的通风系统计算时间则在0.1 s以内。基于此算法计算得出的噪声值结果能够与三维模型结合,直观展示噪声分布情况,在通风空调系统设计过程中提供参考依据。

    • 浅埋超大直径盾构近穿既有高架桩基的影响

      2024, 24(24):10439-10448. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2307039

      摘要 (81) HTML (0) PDF 14.15 M (852) 评论 (0) 收藏

      摘要:上海北横通道工程Ⅷ标段为15.5 m超大直径盾构隧道,区间在出洞后仅54 m即近距离侧穿内环高架,最小覆土埋深比为0.5,距离桥墩桩基最近仅3.9 m。施工过程中既有桩基、地层和盾构穿越表现出显著的相互作用影响。开展了盾构施工影响区范围内的地表沉降和桥墩桩基的位移监测,并基于实测结果对盾构开挖过程的三维精细化数值分析结果进行对比验证。结果表明:数值结果与实测数据吻合良好,均反映了在浅埋超大直径盾构出洞后即穿既有高架桥梁桩基下,在横断面上表现为地表中间沉降,两侧显著隆起的特点,其中部分隆起量在开挖完成后由于卸载恢复;侧穿高架过程中表现出显著的隧-土-桩相互作用:既有桩基对盾构开挖引起的地层变形存在钳制作用,导致沉降槽两侧表现为非对称隆起,地层变形同时也协同带动既有桩基的竖向隆起;在开挖的纵向响应上,沉降区间受到两侧工作井与桩基约束而扩展有限;侧穿引起桩身发生背向隧道最大值超过3 mm的水平侧向屈曲位移,同时在单桩中产生最大达150 kN的附加轴力。

    • 基于物联网系统与机器学习算法的排水管道堵塞诊断方法

      2024, 24(24):10449-10456. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2307113

      摘要 (75) HTML (0) PDF 6.12 M (994) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了简便有效地诊断城市中普遍存在的排水管道堵塞问题,通过设计管道装置并完成堵塞通水试验并,在线监测水位数据,寻优机器学习算法并以Python代码开发基于最优算法的管道堵塞诊断程序。结果表明:排水管道发生堵塞且流量相同时,堵塞越严重,上游水位线抬升越高;堵塞物距上游监测点越近,上游水位线抬升越高;下游水位几乎只与流量相关。通过机器学习算法比选发现,K-最近邻算法对数据集的分类展现出较高的准确率,经过网格交叉法优化后其诊断准确率在98%左右。可见,该诊断方法能够实现对管道堵塞的快速诊断,可以优化派工调度流程,降低管网运维成本。

    • >TV水利工程
    • 液滴撞击深池上覆油膜的空腔演化特性

      2024, 24(24):10457-10462. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310039

      摘要 (63) HTML (0) PDF 6.17 M (780) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究液滴撞击深池上覆油膜特性,通过实验和理论方法研究了撞击过程中的空腔演化动力特性,构建了多界面模型。结果表明:液滴-油膜-液池的不相溶特性导致了更复杂的空腔演化过程,对于较小的弗洛德数(Fr)条件下,子液滴的产生原因是向下射流发生Rayleigh-Plateau不稳定性。对于大Fr条件下,撞击后形变液滴收缩导致的Rayleigh-Plateau不稳定性是导致子液滴形成的主要原因;由于不相溶界面上的切应力影响,空腔初始扩展速度随着形变界面数量增加而减小;对于薄液膜,由于未考虑油膜-深池界面形变的界面能,其无量纲空腔深度d"与Fr之间关系不满足经典关系d"~Fr1/4。而对于厚液膜,其撞击过程可被视为水滴撞击油池,实验观测满足经典关系;此外,采用多界面模型求解获得的有效空腔深度de"与Fr之间关系满足de"~Fr1/4。

    • 黄土丘陵山区坝前淤积土固结渗透试验及其预测模型

      2024, 24(24):10463-10473. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310126

      摘要 (59) HTML (0) PDF 14.24 M (734) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究宁南山区坝前淤积土非线性渗透特性,以宁夏南部黄土丘陵山区小型水库除险加固中“坝前淤积面加坝”技术为工程背景,通过固结渗透试验获得了50、100、150 cm深度原状淤积土施加25、50、100、200、400、800 kPa压力下的竖向变形量及渗透系数。针对宁南水库坝前淤积土的特性,在分析常见非线性渗透模型基础上,利用皮尔逊相关性和灰色关联度分析方法,计算了渗透系数与不同形式孔隙比之间的相关性,给出了符合本地区坝前淤积土的双对数非线性渗透模型。研究结果表明,渗透系数与400 kPa固结压力下孔隙比的皮尔逊相关系数和灰色关联系数分别为0.968、0.893,二者相关性显著性较高,而且均高于其他形式孔隙比的相关系数;拟合的双对数非线性渗透模型的决定系数R2在0.93以上,较好反映了宁南山区坝前淤积土渗透特性,弥补了单指数渗透模型预测精度不足和参数复杂的缺陷;建立的固结-渗透系数表达式,为坝前淤积土大变形非线性排水固结研究奠定了基础。

    • >U交通运输
    • 考虑碳排放和时效性的多能源车辆冷链配送问题研究

      2024, 24(24):10474-10483. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306447

      摘要 (63) HTML (0) PDF 3.38 M (834) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着冷链物流的快速发展,燃油冷藏车碳排放日益加剧,但电动冷藏车由于续航里程限制,导致冷链配送时效性差从而影响企业发展。为了在节能减排的同时降低冷链物流企业配送成本,本文通过构建基于多能源车辆及充电、换电模式选择的冷链路径优化模型,研究了多能源车的冷链配送问题和电动冷藏车的充电、换电优化问题,并提出了一种改进的自适应大规模邻域搜索(Modified Adaptive Large-Scale Neighborhood Search, MALNS)算法,设计相关破坏、修复算子来进行有效求解。实验结果表明:该模型不仅可以减少碳排放,还可节约配送成本,实现企业可持续发展;MALNS算法可以更高效率地搜索最优成本。可见,本文研究成果对冷链物流企业配送具有重要指导意义。

    • 大掺量橡胶粉对沥青玛蹄脂碎石混合料低温性能的影响

      2024, 24(24):10484-10490. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306594

      摘要 (79) HTML (0) PDF 7.70 M (761) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高废旧轮胎的回收利用率,将轮胎粉碎加工成橡胶粉,采用等体积法替换石灰石集料,优化橡胶粉级配设计,制备了聚酯纤维掺量0.4%和不同橡胶粉替代率(0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%)的沥青玛蹄脂碎石混合料(Stone Mastic Asphalt,简称SMA)。基于马歇尔稳定度试验和半圆弯曲(Semi-circular Bending ,简称SCB)试验,采用SCB试件的极限拉应力、断裂能、断裂韧性和断裂劲度综合分析了不同低温环境下橡胶粉对SMA-13沥青混合料抗裂性能的影响。结果显示:SMA-13沥青混合料的最佳沥青用量与橡胶粉掺量成正比,橡胶粉掺量的增加会提高混合料的弹性性能。与石灰岩沥青混合料相比,橡胶粉沥青混合料抗裂能力更加稳定和优异。当橡胶粉替换率为3%时,SMA-13沥青混合料抵抗变形能力最强,可显著提升其低温性能,为沥青路面材料组成设计提供了理论依据。

    • 弯道湿滑路面抗滑性能仿真与安全行车速度计算

      2024, 24(24):10491-10499. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306645

      摘要 (90) HTML (0) PDF 13.28 M (730) 评论 (0) 收藏

      摘要:弯道交通事故高发,车辆超速行驶、潮湿路面抗滑性能不足及离心力作用所造成的车辆侧向滑移是其主要事故类型。明确潮湿弯道车辆最大安全行驶速度对于保证弯道安全驾驶至关重要,由于轮胎-水流-路面之间的相互作用机理复杂,涉及变量较多(包括弯道几何参数、路面表面特征、轮胎运动特性、水膜厚度等),目前还没有从抗滑模拟角度获取降雨工况下弯道最大安全行驶速度的工程实践。本文基于固体力学和流体力学,建立轮胎-水流-路面耦合的侧偏抗滑模型,并依据抗滑测试值对模型预测准确性进行验证。以侧偏抗滑模型为基础,结合侧滑机理分析,得到所验证沥青路面在不同弯道半径、超高和水膜厚度下的最大安全行驶速度,并与AASHTO设计速度进行对比。结果表明,现有设计速度规范对雨天环境因素考虑不足,当降雨强度较大时,车辆以AASHTO设计速度行驶会发生侧向滑移。该结果验证了所建立侧偏抗滑模型求解最大安全车速的方法对识别具有高滑移风险的雨天环境状况和低抗滑性能路面的有效性,并可为弯道路面摩擦管理和混合料设计提供新手段。

    • 降雨入渗对寒旱环境根-土复合体斜坡稳定性的影响

      2024, 24(24):10500-10507. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306579

      摘要 (76) HTML (0) PDF 7.02 M (834) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究降雨入渗对寒旱环境根-土复合体斜坡稳定性的影响,基于室内根-土复合体直剪试验,将根系简化为主根与一级不同倾角侧根组成的二维对称模型,来模拟根-土复合体直剪试验,获得不同倾角侧根的拉力与试样的抗剪强度指标,且基于无限斜坡与降雨I-D模型,对不同倾角侧根穿过潜在滑移面斜坡进行稳定性分析。研究发现:随侧根倾角的增加,前侧根的拉力增加,主根和后侧根拉力变化不明显,大于37.5°时,前侧根拉力逐渐降低;不同垂直压力下,根系构型对土体抗剪强度的贡献依次为前侧根、主根、后侧根;随斜坡潜在滑移面深度的增加,素土及根-土复合体斜坡安全系数急剧下降,且相比素土,根-土复合体斜坡安全系数最大增长约27.01%。上述研究结果可为寒旱环境的植被生态护坡和水土保持研究提供一定数据参考。

    • 基于FWD弯沉盆参数的沥青路面层间接触状态识别方法及耐久性评估

      2024, 24(24):10508-10519. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2309819

      摘要 (66) HTML (0) PDF 10.62 M (731) 评论 (0) 收藏

      摘要:层间粘结接触状态是决定沥青路面多层复合结构整体性的关键因素之一,层间状态的改变会显著的影响各结构层的力学响应。本文应用FWD无损检测技术研究基于弯沉盆参数的沥青路面层间接触状态识别方法。依托京沪高速公路改扩建工程,建立了路面结构三维动力有限元模型,分析不同基-面层间接触状态下各类FWD弯沉盆参数与基层、面层应力的相关性排序,构建综合反映基-面层受力特性的FWD弯沉盆指标DD1/DD2,回归分析表明其与基-面层层间摩擦系数具有良好的乘幂关系;进而结合现场芯样的疲劳方程和有限元模拟分析结果,推导出在满足沥青面层使用期寿命的前提下层间摩擦系数的最低要求,在此基础上对既有路面耐久性进行评估,结果与实际吻合。该方法为后续基于FWD推算层间摩擦系数、评估路面疲劳耐久性提供了新的途径和理论依据。

    • 隧道原位扩建施工力学与围岩松动圈演变规律: 以广西贺州—巴马高速公路廷心隧道原位扩建工程为例

      2024, 24(24):10520-10527. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306330

      摘要 (77) HTML (0) PDF 8.62 M (812) 评论 (0) 收藏

      摘要:交通量的激增导致的早期建成的高速公路隧道已不能满足通行需求,通过高速公路原位改扩建形式来解决这个问题。但是目前在隧道原位扩建时的围岩松动圈演变规律、应力重分布规律还不明确,常常会导致大变形甚至塌方等安全事故、工程质量等诸多问题。针对隧道原位扩建施工力学与围岩松动圈演变规律,采用离散元软件GDEM建立新建两车道、三车道及四车道的模型和“两扩三”及“两扩四”的隧道模型,并模拟结果与现场应力监测分析定性对比验证,开展公路隧道原位扩建施工力学行为与围岩松动圈展开研究。研究表明: 围岩应力大小顺序为拱顶<拱腰<拱脚,开挖宽度增加或者围岩等级的降低会导致围岩应力增大; 在相同开挖宽度下,新建隧道的围岩应力小于原位扩建隧道;隧道围岩的松动圈随着围岩等级的降低而逐渐扩大,其形态由“点”形扩大为“耳”形,再扩大为“蝶”形;当围岩等级相同,新建隧道围岩松动圈范围小于扩建隧道的围岩松动圈范围。扩建隧道施工会使围岩从原来多次应力重分布的基础上再进行多次应力重分布,而这种应力的复杂演变将导致了新建隧道和扩建隧道的应力、应变场将完全不同,同时扩建隧道导致原本已经处于稳定状态的围岩松动圈再次向外扩张。

    • 非对称截面浅埋偏压地形小净距隧道扁平率合理取值: 以新疆乌尉高速上新光隧道工程为例

      2024, 24(24):10528-10537. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306963

      摘要 (41) HTML (0) PDF 17.07 M (817) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究浅埋偏压小净距隧道扁平率的合理取值范围,依托新疆上新光隧道工程,基于围岩变形理论,运用数值模拟的方法分析不同扁平率条件下隧道围岩稳定性,讨论小净距隧道扁平率的取值,结合现场监测数据对扁平率范围的合理性进行验证,最终得出小净距隧道扁平率的合理范围。结果表明:小净距隧道的扁平率对围岩塑性区分布、地表沉降、中夹岩水平位移、拱顶沉降和支护形变量均有影响;以0.432扁平率为基础值,随着隧道扁平率的不断增加,整个隧道围岩稳定性不断降低,0.432~0.654为隧道最佳扁平率范围;隧道模型计算结果与现场实测数据之间平均误差在5%~14%之间,以此来验证数值模拟的可靠性,证明了该计算方法的可信度;选取优化后隧道截面进行施工,与现场监测数据进行对比,进而验证优化后扁平率取值的正确性。

    • 真实驾驶过程驾驶人分心特性个体差异

      2024, 24(24):10538-10544. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2307321

      摘要 (64) HTML (0) PDF 6.19 M (810) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了深入探究驾驶人执行次任务时视觉分心特性的个体差异,研究搭建了实车试验平台,采集了30名被试在执行次任务时的视觉分心数据。选取视觉分心总时长、视觉分心次数、平均视觉分心时长与最长视觉分心时长共4项指标对采集数据开展特性分析,并采用谱聚类算法将驾驶人分心风格聚类为谨慎型、正常型与激进型。结果表明:次任务复杂度增大使视觉分心总时长、视觉分心次数、最长视觉分心时长显著增加;车速的增加使视觉分心总时长、平均视觉分心时长、最长视觉分心时长显著减小,且对视觉分心总时长与平均视觉分心时长的影响会随次任务复杂度增加而更为显著;三种分心风格驾驶人视觉分心特性存在显著差异,在执行次任务时,谨慎型与激进型驾驶人分别倾向于多次短时与少次长时的操作模式。

    • >V航空、航天
    • 典型服役热环境下舵面结构动力学特性试验技术

      2024, 24(24):10545-10551. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306365

      摘要 (60) HTML (0) PDF 8.76 M (800) 评论 (0) 收藏

      摘要:高超声速飞行器高速飞行过程会遭受严重的气动力叠加热载荷的复杂载荷联合作用,尤其是舵面结构,其在复杂载荷下的结构动力学特性是影响装备服役安全及可靠飞行的关键因素,通过试验进行验证和评估是一种有效的研究手段。舵面结构典型服役工况下表面温度高,迎风面与背风面气动热温差往往达到数百摄氏度,需要在试验中进行精确模拟。本文以C/SiC舵面结构为研究对象,设计并搭建了瞬态热环境下结构动力学特性试验系统,构建了一种加载温度高、迎风面与背风面温差大的典型服役热载荷环境,开展了舵面结构在该环境下的动力学特性试验研究,获取了结构的动力学特性变化规律。本研究结果为典型服役热环境对现代高超声速飞行器舵面结构的动力学特性影响研究提供了重要验证手段。

    • 单排冲击孔的冲击/气膜复合冷却结构火焰筒壁温分布

      2024, 24(24):10552-10560. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2401130

      摘要 (55) HTML (0) PDF 8.79 M (782) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某冲击/气膜复合冷却结构火焰筒建立了一维壁温计算程序,对火焰筒一维壁温进行了计算分析,通过示温漆测温法和热电偶测温法获得了高温高压下该火焰筒壁温分布规律和最高壁温值,并将试验结果与计算结果进行了对比分析。结果表明:计算结果与试验结果吻合较好,该计算模型可有效评估冲击/气膜复合冷却结构火焰筒壁温分布趋势;将冲击孔布置在气膜段末端可有效降低该处壁温,从而控制最高壁温值;单位面积冷却气量对冷却效率有重要影响;火焰筒壁温分布较均匀,最高壁温低于材料长期许用工作温度。

    • >X环境科学、安全科学
    • 生物滞留带中轮胎磨损颗粒的理化特性

      2024, 24(24):10561-10568. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2308739

      摘要 (72) HTML (0) PDF 9.63 M (820) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,由于市场机动车保有量迅速提升,轮胎磨损颗粒(Tire wear particles,TWP)逐渐进入人们的视野。然而,国内针对TWP的研究才刚起步,典型海绵设施--生物滞留带能否有效截留TWP尚不清楚。本文以重庆市渝北区悦来生态城为研究区域,采集生物滞留带土壤样本,提取TWP并采用SEM-EDS、红外光谱、热失重、XOS土壤重金属测定仪和粒度仪等手段对生物滞留带中TWP的理化特性进行分析。结果表明:① TWP为不规则块状、球状及长条状。Si是TWP中含量较高的元素,Zn含量整体相对较低。② 表层土壤相较中层和底层土壤提取出的TWP混合物重量比较高且热失重变化较大。在100℃、250℃~400℃、400℃~550℃存在明显重量变化。③ TWP混合物尺寸分布在13.11~116.1 μm,平均粒径为68.62 μm。

    • 航空应急救援站脆弱性分析

      2024, 24(24):10569-10575. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2307338

      摘要 (70) HTML (0) PDF 3.45 M (818) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑到航空运输方式在应急救援中的独特优势,十四五以来国家逐渐重视航空应急救援建设。为提高区域应急响应速度,增强区域内医疗、消防和紧急物资运输等能力,本文提出了一种基于复杂网络理论的航空应急救援站脆弱性分析方法。首先,构建航空应急救援场站脆弱性评价指标体系,将具体分析指标划分为三类:通过资料搜集直接获得的定量计算指标、使用模糊综合评价法进行评价获得的定性评价指标以及借助Pajek工具进行计算得到的网络特性指标;其次,使用集成决策实验室法(decision making trial and evaluation laboratory, DEMATEL)对各评价指标的权重进行估计;最后,使用灰度关联分析法综合评价各节点的脆弱性指数。通过对中国西南某地区现有运输机场布局案例进行分析,结果表明:本文提出的方法在充分考虑待选机场的自身应急救援建设条件的基础上,兼顾救援网络中各机场间的互补性和协同作用,为未来的航空应急救援站选址研究提供了一种高效可靠的评价分析方法。

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