• 2024年第14期文章目次
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    • >TK能源与动力工程
    • 液氢储存低温绝热技术研究进展

      2024, 24(14):5675-5689. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305460

      摘要 (118) HTML (0) PDF 8.76 M (200) 评论 (0) 收藏

      摘要:液氢储存具有单位体积储氢密度高、长距离输送成本低等优势。但液氢储存是将氢气冷却到-253℃进行液化后储存在绝热容器中,故对储存容器的低温绝热性能要求极高。本文围绕液氢储存被动绝热和主动绝热技术,通过文献调研的方式回顾了当前液氢储存低温绝热技术的研究进展,介绍了不同绝热技术的原理,比较了不同绝热技术的适用范围,分析了目前不同绝热技术中存在的瓶颈问题和不足之处,总结了各绝热技术未来的发展趋势。本文可为液氢储存低温绝热技术的发展提供参考。

    • >U交通运输
    • 水下地形匹配导航研究综述

      2024, 24(14):5690-5706. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2310169

      摘要 (62) HTML (0) PDF 22.56 M (198) 评论 (0) 收藏

      摘要:地形辅助导航系统以地形高程特征为定位信息源,可为水下航行器提供有界的定位误差,并能显著地抑制捷联惯性导航系统的误差漂移。而地形匹配算法是地形辅助导航系统的关键技术,其输出的匹配位置可作为组合导航滤波器的观测值以修正导航参数,地形匹配精度直接决定了整个导航系统性能。本文首先概述了现有水下导航定位技术,然后阐述了地形辅助导航基本原理与组成,最后详细总结了国内外地形辅助导航系统和地形匹配算法的研究进展,为我国地形辅助导航系统的开发和研制提供有益参考和支撑。

    • >N自然科学总论
    • 基于网络演算的复杂产品系统供应商风险度量

      2024, 24(14):5707-5715. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305932

      摘要 (37) HTML (0) PDF 6.42 M (127) 评论 (0) 收藏

      摘要:复杂产品系统研制过程中供应商之间协同设计制造复杂性高,风险通过供应商间的协作关系相互作用和传导。面向复杂产品系统,构建供应商层次网络,考虑供应商风险累积与风险应对及时性的交互影响,通过引入通信领域网络演算理论,基于积压和时延性能指标刻画风险的特征,将不确定的供应商风险量化问题转化为最坏边界求值问题,实现风险的确界度量。以航空复杂产品系统为例对模型进行验证,可以辨识供应商在协同研制过程中面临的重要风险,为复杂产品系统供应商风险管理提供参考依据。

    • >P天文学、地球科学
    • 农作物生长的胁迫因素光谱甄别模型研究

      2024, 24(14):5716-5724. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304838

      摘要 (32) HTML (0) PDF 5.67 M (137) 评论 (0) 收藏

      摘要:玉米作为我国重要的粮食产物之一,其生长期间的健康检测一直是农业生产的重要问题。本文以受不同因素影响下生长的玉米叶片为研究对象,采用ASD光谱仪进行叶片光谱采集;对原始光谱数据进行导数(Derivative, D)处理,针对经过求导后光谱部分数据无限趋向0的现象,引入压缩感知(Compressed Sensing, CS)方法,并采用迭代重加权最小二乘(Iterative Re-weighted Least Squares, IRLS)数据重建的方法对光谱数据进行恢复;然后选取竞争性自适应重加权算法(Competitive Adapative Reweighted Sampling, CARS),结合不同试验下的影响因素作为标签提取光谱特征;最后通过多层感知机分类模型(Multi-layer Perceptron, MLP),以达到判别生长状态不佳的农作物所受影响因素的目的。本试验生成的D-CS-CARS-MLP模型的精度相较于传统模型精度有所提高,可以高达99%以上,可以看出该模型可以针对农作物生长状态不佳所受的影响因素进行判别。经过验证,D-CS-CARS-MLP模型具有较好的稳定性和精度,为植被健康生长监测提供了新的思路与方法。

    • 准噶尔盆地东部隆起区磁场特征及对火山岩油气藏勘探的指示

      2024, 24(14):5725-5732. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306358

      摘要 (37) HTML (0) PDF 14.13 M (166) 评论 (0) 收藏

      摘要:火山岩型油气藏是准噶尔盆地十分重要的油气藏类型,近年来针对该类型油气藏的勘探在准东地区呈现出多点开花的场面。为了加快推进准东地区石炭系火山岩油气藏的勘探,本文通过高精度航磁、区域重力、地震和钻井资料对准噶尔盆地东部的断裂系统进行推断与解释,重点对该区磁性体的埋深开展分析。基于航磁计算的磁性体深度显示,准噶尔盆地东部隆起区磁性体最小埋深在0.5-2.2 km之间,清晰地呈现出南北分带,东西分块的构造格局。以隆起区中部一条近南北向深大断裂为界,东部和西部磁性体的深度、规模和形态存在明显差异。受次级断裂的影响,东部磁性体呈北东向展布,西部磁性体呈北西向和近东西向展布。依据断裂系统和磁性体埋藏深度对火山岩体油气成藏的控制,结合石炭系烃源岩生烃强度的展布,在准东地区预测出三个有利的火山岩油气藏勘探区带。

    • 基于双采样随机森林的临滑阶段的预测算法:以湖北黄石某治理地块为例

      2024, 24(14):5733-5741. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305233

      摘要 (53) HTML (0) PDF 7.48 M (140) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对碎石土边坡监测过程中滑坡稳定变形期与临滑阶段监测数据量严重不匹配,导致临滑阶段数据量偏小,从而产生的非平衡数据集造成预判不准确的问题,提出一种基于DST随机森林的碎石土边坡临滑阶段地表位移的预测算法。首先,采用过采样和欠采样相结合的双采样技术(DST,DoubleSamplingTechnique)对地表位移中的非平衡数据集进行采集,然后,通过随机森林预测算法有放回的随机抽样进行预测,最后,通过实验得出预测结果。结果表明:DST随机森林预测算法相比于普通随机森林预测算法预测误差率降低到3.39%,证明双采样技术(DST)采集临滑阶段非平衡数据集的必要性。

    • “三生空间”视角下乌鲁木齐市土地利用转型及生态环境效应分析

      2024, 24(14):5742-5752. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306072

      摘要 (26) HTML (0) PDF 9.91 M (140) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究如何优化乌鲁木齐市城镇化快速发展的资源配置方式,实现城市在“三生空间”视角下的可持续发展,本研究基于乌鲁木齐市1980—2020年(每10年一期,共5期)土地覆盖遥感影像数据,通过土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、土地利用转型生态贡献率和InVEST模型估算生境质量等方法,定量分析了乌鲁木齐市土地利用功能转型及生态环境效应。结果表明:(1)乌鲁木齐市生态空间被持续压缩,生活空间持续增加,而生产空间则经历了先增加后减少的倒“V”型变化趋势。(2)乌鲁木齐市土地利用功能转型主要表现为草地生态空间与生产、生活空间之间的相互转化。(3)乌鲁木齐市生态环境质量指数持续下降,草地转变为其他生态空间是使乌鲁木齐市生态环境质量恶化的主要原因。(4)乌鲁木齐市的生境质量水平持续下降,草地、水域生态空间转化为其他生态空间是生境质量下降的主要原因。可见:土地利用转型会对生态环境质量产生巨大影响,研究结果可为乌鲁木齐市生态持续改善提供保障,同时还能为协调新疆土地资源的可持续利用和生态环境保护提供借鉴。

    • >R医药、卫生
    • 急性上消化道出血患者内镜检查时机的临床研究

      2024, 24(14):5753-5759. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303147

      摘要 (19) HTML (0) PDF 3.08 M (117) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨分析急性上消化道出血(Upper gastrointestinal hemorrhage, UGIB)患者消化内镜检查的最佳时机。回顾性分析2020年6月至2022年6月,就诊于北京友谊医院急诊科并接受消化内镜检查的736例急性UGIB患者。根据就诊后内镜检查时间分为急诊内镜组(12小时内)和择期内镜组(12小时后)。比较两组患者一般临床资料、内镜相关资料、介入栓塞率、外科手术率、输血量、30天内的再出血率、死亡率和平均住院时间。本研究共纳入428名患者,其中326名患者进行了急诊内镜检查(76.2%)。与择期内镜组相比,急诊内镜组心率明显增加( =0.043)而收缩压降低( =0.061)。14例(3.3%)患者内镜治疗失败后请血管介入科行经动脉栓塞,6例(1.4%)患者转入普通外科行手术治疗,两组患者没有明显差异( =0.115, =0.561)。两组患者平均输血量和住院时间没有明显差异( =0.138, =0.799)。30天内再出血率为10.0%(43/428),急诊内镜组为11.7%(38/326),择期内镜组为4.9%(5/102)( =0.048)。30天总死亡率为6.8%(29/428),急诊内镜组和择期内镜组没有差异(7.7%和3.9%, =0.189)。UGIB患者择期内镜与急诊内镜相比,30天再出血概率低,介入栓塞率、外科手术率、输血量、30天死亡率和平均住院时间没有明显差别。UGIB患者在血液动力学稳定后,宜采用择期内镜。

    • 基于RLLE算法的脑力负荷分类研究

      2024, 24(14):5760-5766. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302215

      摘要 (20) HTML (0) PDF 5.43 M (131) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,随着人工智能领域技术的不断发展,脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)吸引了更多学者的关注。实时监测高强度脑力工作者的脑力负荷水平并其任务做出动态调整是保护国家财产和操作人员安全的重要手段。研究表明由脑电图(Electroencephalogram,EEG)提取的特征功率谱密度对于脑力负荷的变化比较敏感,但由于其维数过高,容易造成数据灾难。传统的主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)算法会损失部分非线性特征。局部线性嵌入(Locally Linear Embedding,LLE)是常用的非线性降维算法,但该算法对噪声的敏感性高,降维结果受参数影响较大。稳健局部线性嵌入算法RLLE(Robust Locally Linear Embedding),在LLE优化权重矩阵时添加了正则项优化,不仅增强了模型的抗噪能力,也解决了解模型过程中可能会出现的矩阵病态和奇异性问题。该算法中的参数k在使用时经常选取较小的值以更好地捕捉数据集的局部结构,并大大减少了模型的计算时间。但脑电数据具有维数高,复杂度高的特点。选取小的k值不仅会导致模型对噪声异常敏感,也会使模型忽略重要的大邻域结构从而影响降维结果的准确性。本实验在使用该算法时,结合模型精度和计算时间选取了更合理的k值区间,使模型在保持高效的同时具有更强的抗干扰能力,并可以提供更全面的信息来描述数据集,使得嵌入结果更加准确。实验结果表明,经过RLLE降维后的数据使用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)分类精度普遍高于经过PCA的降维方式,具有更强的抗干扰能力。

    • >TB一般工业技术
    • 道路声屏障组合吸声结构设计与评估

      2024, 24(14):5767-5774. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305379

      摘要 (27) HTML (0) PDF 3.63 M (116) 评论 (0) 收藏

      摘要:声屏障在道路交通噪声污染防治中得到了广泛应用,但同时面临材料吸声性能有限、轻量化程度有待提升等问题。为了更好地提升道路声屏障的降噪效果,需要研究组合吸声结构的声学性能及其影响因素。建立了二维阻抗管有限元模型,与实验数据进行对比验证了其可靠性。基于有限元仿真构建了微穿孔板-双层多孔吸声材料-空腔组合吸声结构,研究了几何参数对组合结构的吸声性能的影响,并在实际道路场景中进行了仿真分析。结果表明,微穿孔板的孔径和厚度减小,组合结构在中高频段的吸声效果提升;穿孔率减小,组合结构在低频段的吸声性能提升,但是中高频吸声性能显著降低;多孔吸声材料厚度的增加能提升组合结构中高频吸声系数。在多孔吸声材料背后合理设置空腔并不会降低组合结构的声学性能。穿孔率3%,孔径0.4 mm,板厚1 mm的微穿孔板与3 cm聚酯纤维+3 cm三聚氰胺+2 cm空腔的组合吸声结构降噪效果较好,将其作为吸声型声屏障的材料。吸声型和隔声型声屏障插入损失的规律基本一致,采用组合吸声结构的吸声型声屏障较隔声型声屏障插入损失提升1-2 dB,能够较好地控制中低频交通噪声,具有实际工程价值。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 山区采动地表异常形变识别与损害原因

      2024, 24(14):5775-5782. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304709

      摘要 (18) HTML (0) PDF 23.57 M (134) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有开采损害鉴定的研究成果主要针对平原区域,缺少对高强度开采条件下山区地表建(构)筑物损坏的研究。本文以山西省冶头村建筑的异常损害为例,首先基于短基线集差分干涉测量技术(small baselines subset interferometric synthetic aperture radar, SBAS-InSAR),利用20景Sentinel-1A雷达影像,反演了目标区2016-11-14至2017-07-12期间地表形变的空间分布形态和时间演变过程。然后,结合现场调查的房屋损坏特征及地表裂缝数据,从开采沉陷理论和坡体稳定性分析两个角度进行开采损害鉴定的研究工作。研究表明:①SBAS技术能够实现对采动地表异常形变的有效识别和提取,可为异常损害规律研究和原因揭示提供数据支撑;②开采引起边坡稳定性降低,导致坡体蠕变滑移是地表建筑异常损害的原因。相关结论对于沉陷控制理论的发展完善,对开展山区井工开采房屋损害鉴定工作具有借鉴意义。

    • 含水溶洞对采煤工作面覆岩移动的影响规律

      2024, 24(14):5783-5789. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303474

      摘要 (13) HTML (0) PDF 4.97 M (124) 评论 (0) 收藏

      摘要:含水溶洞的存在使得煤层覆岩移动规律存在特殊性。为了研究含水溶洞对煤层覆岩移动的影响,本文以贵州某矿作为工程背景,利用FLAC3D进行数值模拟研究,对比分析溶洞有无含水作用下煤层覆岩移动规律。研究结果表明:(1) 含水溶洞煤层开采情况下,溶洞围岩变形下沉量相较于无水情况增加了37.24%,随着推进距离的增加,溶洞靠近采空区侧底角出现明显的下沉现象,溶洞右帮出现向内挤压现象,溶洞围岩和煤层顶板应力集中区和破坏区逐渐贯通;(2) 溶洞含水情况相比于无水情况,覆岩运移在含水条件下得到加强,其中最大曲率增大了0.88mm·m-2、最大水平变形增大了1.81mm·m-1;(3) 随着采煤工作面的推进,含水溶洞围岩裂隙和煤层顶板裂隙不断扩展,当工作面推进至与溶洞水平距离小于10m时,溶洞围岩裂隙和顶板裂隙贯通,形成导水裂隙。研究成果对溶洞影响下的煤层开采顶板管理和地表沉陷防治具有理论和工程参考意义。

    • >TE石油、天然气工业
    • 基于核磁共振技术储层物性变化规律

      2024, 24(14):5790-5796. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304435

      摘要 (27) HTML (0) PDF 5.53 M (130) 评论 (0) 收藏

      摘要:油田经多年注水开发已经进入特高含水阶段,出现注水压力增大,开发效果差等问题。针对此问题,本文利用目标岩心分析了粘土矿物含量和粒度分布,结合二维核磁共振技术开展高倍注水实验,研究储层物性变化规律及原因。实验结果表明:岩心8-2、岩心16-1经激光粒度测试分别定为含中砂质细砂岩、含粉砂中砂质细砂岩,其粘土矿物含量分别为2.41%、2.57%;随着注水倍数的增加,核磁孔隙度表现为先降低后上升的变化规律;随注水倍数的增加,渗透率(水)波动式变化,前期降低幅度较大,后期出现短暂的上升后持续降低;注水前期损害主要发生在中、大孔隙中且岩心8-2的损害程度要大于岩心16-1;岩心的核磁二维谱中自由水信号变化规律与核磁T2谱中孔隙信号强度变化规律一致。研究认为注水过程中受到水的冲刷作用,微粒以及胶结物中的粘土矿物,容易脱落运移至孔隙喉道处发生堵塞,对孔隙喉道产生一定损害导致渗透率(水)降低,所以注水井出现注水困难和注水压力增大等问题,从而影响油田开发效果。

    • >TH机械、仪表工业
    • 高温环境下含典型凹坑缺陷蜂窝夹芯板特征值屈曲性能

      2024, 24(14):5797-5803. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303467

      摘要 (19) HTML (0) PDF 7.58 M (128) 评论 (0) 收藏

      摘要:蜂窝夹芯板在运输、使用过程中,可能在面板上产生形式各异的凹坑,研究高温环境下含凹坑缺陷蜂窝夹芯板的屈曲性能对评估结构安全和可重复使用具有重要意义。基于Python语言构建了含圆形凹坑缺陷、含正方形凹坑缺陷、含正三角形凹坑缺陷蜂窝夹芯板参数化有限元模型,分析了恒温和变温下凹坑缺陷关键参数对蜂窝夹芯板特征值屈曲性能影响规律,结果表明不管是恒温环境还是变温环境,随着凹坑缺陷直径(边长)或者凹坑深度的增大,蜂窝夹芯板临界失稳载荷降低;对比分析了等面积缺陷和等周长缺陷下三种典型缺陷对结构特征值屈曲性能的影响,结果表明等面积缺陷下,含圆形凹坑缺陷蜂窝夹芯板的临界失稳载荷略大于其余两者,等周长缺陷下,含正三角形凹坑缺陷蜂窝夹芯板的临界失稳载荷略大于其余两者。

    • >TK能源与动力工程
    • 基于改进GAN的水力测功器轴承故障在线诊断方法

      2024, 24(14):5804-5811. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302923

      摘要 (18) HTML (0) PDF 2.91 M (117) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于数据驱动的轴承故障诊断方法已成为轴承故障诊断领域研究的重点,但由于水力测功器轴承故障情况极少,导致基于数据驱动的轴承故障诊断准确率低。针对上述问题,本文提出了一种基于改进生成对抗神经网络(Generative Adversarial Networks)的水力测功器轴承故障在线诊断方法,首先对生GAN训练方法进行改进,用改进的GAN交替训练判别器和生成器学习原始数据的分布特性,建立了水力测功器轴承故障数据增强模型得到合成数据。然后结合原始数据和合成数据训练得到基于SVM的轴承故障诊断模型。最后采用该轴承故障诊断模型实现水力测功器轴承故障在线诊断。仿真结果表明,所提出的故障在线诊断方法通过改进GAN增强训练极大提升了轴承故障诊断的实时准确率,并具有抗噪声干扰性强的特点。

    • >TM电工技术
    • 干式空心并联电抗器绕组绝缘状态在线监测方法

      2024, 24(14):5812-5821. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302973

      摘要 (29) HTML (0) PDF 9.14 M (126) 评论 (0) 收藏

      摘要:干式空心并联电抗器用于无功补偿与抑制工频过电压,在电网中的数量和容量日益增加,事故率却高居不下,其中,绕组匝间绝缘故障占比高居首位,亟需有效的绕组绝缘状态在线监测手段。本文利用有限元软件对干式空心并联电抗器进行“场-路”耦合仿真,通过分析其绕组异匝和同匝股间短路的电、磁、力变化特征,研究绕组匝间短路故障的发展过程、形成机理,探求便于故障监测的敏感状态量,提出基于有功功率损耗变化率的绕组绝缘状态在线监测方法。研究结果表明:绕组异匝股间短路对电抗器电、磁、力等物理参量的影响大于相同位置同匝股间短路工况,且异匝股间短路发生在电抗器绕组端部的影响最大。有功功率损耗对电抗器绕组绝缘故障发展的过程反应敏感、易于监测,可通过选择合适的绝缘故障预警值和绝缘失效值,基于有功功率损耗变化率进行状态判断,能够实时发现电抗器绕组绝缘故障,便于及时采取措施,阻止故障蔓延。

    • 基于滑模自适应有限时间一致性算法的微电网二次控制

      2024, 24(14):5822-5830. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306057

      摘要 (14) HTML (0) PDF 5.09 M (109) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着微电网规模日益增大,如何快速稳定完成二次控制目标是一个亟待解决的问题。因此文章首先针对现有微电网中分布式二次控制器的收敛速度问题,提出了一种基于自适应有限时间的分布式二次控制,所提的控制器在不同的场景下,可以通过分布式的方式来获取当前情况下最适合的有限时间控制器的收敛系数,从而加快二次控制的速度。其次针对分布式控制器易受到扰动而无法完成控制目标的问题,设计了基于滑模控制的分布式有限时间控制器来消除扰动影响。然后通过李雅普诺夫函数证明方法分析了所提策略的稳定性和可行性。最后通过Matlab/Simulink搭建仿真模型,在4个不同的算例下验证了本文所提的控制策略的有效性和可行性。

    • 基于VMD和时空网络变分自编码器的负荷聚类

      2024, 24(14):5831-5838. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304615

      摘要 (12) HTML (0) PDF 4.60 M (118) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决用户用电负荷曲线数据维度高、特征提取困难以及序列存在信号模态混叠的问题,本文提出使用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和改进基于时空网络的变分自编码器(variational auto-encoders,VAE)对电力负荷曲线进行特征提取。通过模态分解得到信号的固有模态,对模态重构得到时序特征较明显的序列信号。再通过长短期记忆网络(long short-term memory network,LSTM)和卷积网络(convolutional neural networks,CNN)组成的时空变分自编码器进行潜在特征提取,并构建网络分类器来联合损失优化自编码器模型。最后使用Minibatchkmeans算法聚类并计算聚类中心。使用UCI数据集中葡萄牙居民用电量作为实验数据,通过实验结果表明经模态分解后通过降维再聚类的算法在戴维斯丁堡指数(Davies-Bouldin Index,DBI)和轮廓系数(Silhouette Coefficient,SC)上表现出较好效果。

    • 直流电力设备表面电致水滴变形现象的数值模拟方法

      2024, 24(14):5839-5845. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306096

      摘要 (19) HTML (0) PDF 6.41 M (121) 评论 (0) 收藏

      摘要:电致水滴运动变形是一种涉及电场与流体场相互耦合的复杂物理现象,常见于雨后的绝缘子金具、设备高压均压环表面,高效快速的数值模拟方法是揭示雨滴变形和激发电晕的物理机制的基础。为此本文针对三维电动流体模型数值计算中常见的计算时间长、收敛困难的问题,从电场唯一性定理出发提出了基于场等效的数值模拟方法,从光偏折原理出发搭建了基于阴影法的水滴变形现象观测平台,通过数值仿真与试验拍摄结果对比的方式验证了该方法的有效性。研究结果表明:本文方法构建的电场与原始电场的相对误差在0.01%以内;数值模拟得到的水滴在正极性直流电压下的喷射形态与试验符合较好,通过比较水滴根部、中部、头部宽度和长度,表明数值模拟和试验的相对误差在10%以内,验证本文模拟方法的有效性,同时在保证收敛性的情况下计算时间由8小时缩短至1小时。

    • 锂离子电池自放电K值检测系统的设计

      2024, 24(14):5846-5854. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303331

      摘要 (22) HTML (0) PDF 10.68 M (133) 评论 (0) 收藏

      摘要:锂离子电池自放电检测对评估单体锂离子电池或电池组的容量、循环特性和使用寿命具有重要作用。快速检测开路状态下锂离子电池存储电量自发消耗是目前该领域的研究热点。本文采用开路电压法,通过测量单位时间内锂离子电池的电压降,即自放电K值,表征其自放电程度,设计了锂离子电池自放电K值检测系统。该系统由上、下位机组成,两者之间采用Type-C方式连接,可对锂离子电池进行自放电率检测。本文以三元锂离子电池为测试对象,对其进行14天的静置实验,检测静置过程中的自放电K值。测试结果表明该系统不仅缩短了锂离子电池自放电检测时间,而且可准确检测锂离子电池的自放电率。在锂离子电池20%、40%、60%、80%、100%五种荷电状态,20℃、50℃、-20℃、-40℃四种温度条件下对锂离子电池进行自放电K值检测。依据K值测试结果,可分析荷电状态和自放电环境温度对锂离子电池自放电率的影响。

    • >TN电子技术、通信技术
    • 空域色噪声下的多输入多输出雷达角度估计

      2024, 24(14):5855-5862. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303104

      摘要 (9) HTML (0) PDF 2.68 M (118) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达的空域色噪声协方差矩阵通常为非对角矩阵,因此在色噪声下信号子空间与噪声子空间无法有效分离,从而致使传统算法无法有效估计目标角度。为此,首先利用信号协方差矩阵的低秩性和色噪声协方差矩阵的稀疏性来抑制空域色噪声。然后,根据MIMO雷达数据的内在多维结构特性,建立四阶张量CP(canonical or parallel factor analysis, CANDECOMP/PARAFAC)分解模型。针对传统交替最小二乘算法对数值病态性较为敏感而导致CP分解精度低的问题,利用张量因子矩阵之间的共轭关系来降低求解的病态敏感度,提高张量分解的稳健性。最后,利用最小二乘拟合法从因子矩阵的估计值中得到目标角度。仿真结果表明,所提算法能够对色噪声有效抑制并提高了角度估计的精度。

    • 苗语语音音节自适应切分算法

      2024, 24(14):5863-5871. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305356

      摘要 (20) HTML (0) PDF 2.80 M (133) 评论 (0) 收藏

      摘要:语音分割是苗语语音基础研究的难点和热点问题,其本质是苗语语音音节与沉默段(静音、噪音)之间边界模糊问题,目前相关研究成果较少。针对苗语语音音节分割边界模糊问题,以时域特征分割获得初始的语音边界,通过构建语音音节边界优化评价函数模型,将音节与沉默段之间边界模糊问题转化为音节真实边界和算法预测边界的误差极小化问题,以精英策略保留算法最佳优化分割边界种群个体,提取苗语语音音节与沉默段间的精准边界。实验结果表明,所提方法能显著提高苗语语音音节自适应边界搜索能力。此外,所提自适应分割算法在语音分割模糊边界分割方面显著优于典型的语音分割算法。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 机械臂运动学和动力学的李群表述

      2024, 24(14):5872-5881. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303848

      摘要 (14) HTML (0) PDF 9.97 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:D-H参数法已经被广泛应用到机械手运动建模及分析中,但其所描述的运动都是围绕着x轴和z轴,而不能反映出y轴的运动。为了解决这个问题,本文采用旋量理论的方法,用旋量来表述出将机械臂的位置和姿态,并进一步分析机械臂的运动学和动力学。相较于传统的D-H法计算运动学正解,旋量理论是从整体上对机械臂的运动进行表述,且不需要中间参考系,几何意义清晰。利用Paden-Kahan子问题分析肘机械臂的逆运动学问题,计算出其运动学逆解,并利用旋量理论和李群-李代数,通过Newton-Euler法建立了高效的递归动力学模型。最后对于用旋量理论求出的肘机械臂运动学逆解进行仿真验证,并计算出其工作空间,结果表明用旋量理论的方法更加简洁、精确、高效。

    • 基于改进鲸鱼优化算法的码垛机器人时间最优轨迹规划

      2024, 24(14):5882-5891. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302862

      摘要 (18) HTML (0) PDF 7.05 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:码垛机器人在运行轨迹过程中所消耗的时间直接影响到了其工作效率,针对码垛机器人的轨迹规划的时间问题,提出了一种改进的鲸鱼优化算法对时间进行优化。在基础的鲸鱼优化算法基础上,利用混沌映射初始化种群,引入自适应的权重和改进收敛因子,以提高算法的求解精度、收敛速度和全局搜索能力。首先,根据 D-H 参数法建立机器人的运动学模型;其次,在关节空间中利用3-5-3次多项式插值函数对机器人末端执行器经过的路径点进行规划,然后采用改进的鲸鱼优化算法对时间进行优化。最后通过 MATLAB软件进行效果仿真和对比。结果表明,与其它同类的算法相比,改进的鲸鱼优化算法的求解精度更高,收敛速度更快。将该方法与轨迹优化结合,与未采用算法优化的3-5-3多项式轨迹规划所需要的运行时间相比缩短了22.46%,且各个关节轨迹平稳连续,验证了该轨迹规划方法的有效性。

    • 含未知输入非线性系统的扩展平方根容积卡尔曼滤波算法

      2024, 24(14):5892-5900. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303961

      摘要 (9) HTML (0) PDF 5.81 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对工程实际应用中存在的未知输入会导致经典的非线性滤波器状态估计精度下降甚至滤波发散的问题,提出了一种基于最小方差无偏估计(minimum variance unbiased estimation, MVUE)准则的扩展平方根容积卡尔曼滤波(extended square-root cubature Kalman filter, ESRCKF)算法。首先,结合上一时刻未知输入估计值对状态一步预测值进行修正,得到含未知输入条件下的状态预测值。其次,设计新息并采用加权最小二乘(weighted least squares, WLS)法获取当前时刻未知输入的无偏估计。最后,通过最小化协方差矩阵的迹,同时采用拉格朗日乘子法和舒尔补引理得到系统状态的最小方差无偏估计。仿真结果表明,相比于现有的非线性滤波算法,ESRCKF算法提高了在处理含未知输入非线性系统时的状态估计精度,并能同时实现系统状态和未知输入的最优估计,验证了该算法的有效性。

    • 基于YOLOv5s-FCS的钢材表面缺陷检测

      2024, 24(14):5901-5910. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302837

      摘要 (21) HTML (0) PDF 10.92 M (65) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统钢材表面缺陷检测方法易出现误检、漏检和部分缺陷种类检测精度低等问题,本文设计了一种钢材表面缺陷网络YOLOv5s-FCS。首先本文引用了FReLU激活函数构建了卷积模块CBF,有效增强了网络的空间解析能力,优化了网络检测精度;其次,本文将坐标注意力机制嵌入到网络的neck部分来增强网络特征融合的能力,从而使网络能够提取更加丰富的特征信息;最后,将YOLOv5s的损失函数替换为SIoU loss,提高了预测框的回归精度。通过在NEU-DET数据集上进行消融实验、可视化对比实验,结果表明,YOLOv5s-FCS网络的mAP值达到了0.747,相较于原YOLOv5s网络提高了8.3%,相较于YOLOv3网络提高了11.8%,相较于YOLOXs网络提高了4.2%,相较于YOLOv6s提高了1.4%,验证了该方法的可行性、有效性。

    • 基于改进循环生成对抗网络的低照度图像增强

      2024, 24(14):5911-5919. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304161

      摘要 (15) HTML (0) PDF 15.52 M (73) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决在低照度图像增强过程中配对数据集获取困难,且经过增强后的图像质量不佳的问题,通过改进循环生成对抗网络的方法研究了非配对低照度图像增强的实现。主要方法为改进生成器和判别器的结构提高增强后图像的质量。生成器部分采用融合了Vision Transformer结构的U-NET模型替代原始的生成器模型,来提高图像变换的周期一致性和内容保持性,并有效的处理图像研究中普遍存在的长距离空间相关性的问题。判别器部分针对图像研究的特点选择PatchGAN代替传统的判别器,提高对图像细节的判别能力,提高图像质量。结果表明,相比较于传统方法,本文改进的模型有着更好的主观视觉效果,同时在客观评价指标也有着相应的提高。可见本文改进模型的有效性。

    • 利用改进匈牙利算法求解旅行商问题

      2024, 24(14):5920-5927. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303914

      摘要 (13) HTML (0) PDF 4.26 M (44) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统的匈牙利算法在求解旅行商问题(Travelling Salesman Problem,TSP)时会导致多回路闭合的问题,提出了破环机制,设计了破环匈牙利算法。通过采用分配问题的描述方法对旅行商问题进行建模,并建立二者之间的转换关系,论证了TSP可行解的充分必要条件是对应分配问题的可行解与辅助边结合后仅包含一个环路,对6个标准旅行商进行测试和对比分析,验证算法的有效性。实验结果表明:在不同的数据集中,改进匈牙利算法能有效求出TSP问题的解。

    • 基于改进VO算法与动态窗口法的自主避障

      2024, 24(14):5928-5934. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305696

      摘要 (16) HTML (0) PDF 3.92 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂动态环境下,无人机自主规避动态障碍物的问题,提出了一种改进的速度障碍法,以提高无人机在复杂环境中自主避障的能力。首先,根据速度障碍法原理,构建数学模型,判断无人机与动态障碍物是否存在冲突;然后,加入了自适应安全距离的同时用卡尔曼滤波对动态障碍物的下一时刻的位置进行预测,重构一个速度障碍区;最后,通过改进动态窗口法对可行避障区域进行最优避障策略的求解。通过不同场景和多障碍物连续避障的仿真实验,验证了所提算法的可行性和有效性。

    • >TU建筑科学
    • 灌注桩绿色泥浆制备及泥皮的渗透特性

      2024, 24(14):5935-5942. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303719

      摘要 (21) HTML (0) PDF 4.21 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:泥浆在地基处理、泥水盾构等工程中起重要角色,增稠剂是泥浆质量的关键所在。传统泥浆使用的增稠剂主要为羧甲基纤维素钠(CMC),这种泥浆降解难度大,很容易污染环境。针对以上问题,采用瓜尔胶和黄原胶来取代传统泥浆添加剂进行绿色泥浆配置。通过配比实验和改进滤失实验研究泥浆的最优配比以及其新型泥皮的渗透特性。结果表明:瓜尔胶:黄原胶最优配比为1:5。通过增加试验压力,可以减小泥皮孔隙比,从而有效降低泥皮的渗透系数。CMC和新型添加剂对泥浆改性效果大致相同,在膨润土添加2.5g瓜尔胶与0.5g黄原胶得到的泥皮渗透系数比同质量分数纯膨润土泥浆小3个数量级。新型天然添加剂对泥浆的改性效果较好,添加高分子材料会使形成的泥皮厚度变小。试验和理论分析结果证明了新型绿色泥浆在桩基工程应用的可行性,可推广应用。

    • 周期荷载作用下冻融裂隙砂岩变形破坏机理

      2024, 24(14):5943-5950. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303381

      摘要 (9) HTML (0) PDF 14.42 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究裂隙岩体在冻融与周期荷载作用下的变形破坏机理,采用宏观周期荷载试验与细观核磁共振试验以及颗粒流数值模拟相结合的方法,对不同冻融循环次数作用下裂隙砂岩的宏细观破坏机理进行研究。结果表明:冻融次数的增加使裂隙砂岩强度降低,破坏时扩容现象加剧,细观尺度上表现出孔隙尺寸及数量增加;冻融及周期荷载耦合作用使裂隙砂岩破坏裂纹发展多且复杂,破坏程度更严重,细观表现为T2谱峰总面积变化率增幅更加显著、大尺度孔隙占比增加;周期荷载作用下裂隙砂岩的变形曲线趋势可作为判断疲劳强度门槛值范围的依据,获取变形预警值;颗粒流模拟结果说明,周期荷载作用下裂隙砂岩的新的裂纹在预制裂隙尖端处集中萌生并以翼裂纹为主要扩展模式,围压作用下裂隙砂岩的破坏模式更趋向于剪切张拉复合型破坏。研究结果可为寒区裂隙岩体边坡稳定性评价及灾害防治提供参考。

    • 填方灰土桩复合地基大底盘建筑倾斜特性数值分析

      2024, 24(14):5951-5962. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302457

      摘要 (17) HTML (0) PDF 14.90 M (65) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前建筑倾斜事故频繁发生,但对于大底盘建筑倾斜全过程的变形力学行为受到了较少的关注。因此,本文研究了填方灰土桩复合地基倾斜过程的沉降变形特性及受力特性。基于数值模拟,探讨了填方灰土桩复合地基大底盘建筑倾斜特性相应变化规律,分析填方灰土桩复合地基倾斜过程中沉降变形及大底盘基础变形受力特性,研究了填方区地基处理优化方案。研究结果表明:建筑倾斜过程中,基础边缘处剪切变形最大,剪切变形值与倾斜值呈正相关;大底盘建筑倾斜过程中基础顶板混凝土首先开裂,其弯曲点不断变化;基础底板尚未开裂但底板南半段出现隆起现象,在靠近倾斜建筑0.2L位置处存在开裂风险,倾斜过程弯曲点基本不变;CFG桩地基处理方案剪应变最大值比原有方案剪应变最大值降低了67.08%,沉降值和倾斜值分别降低了67.52%、73.83%,达到此类建筑倾斜率不应超过3‰的规范要求;研究结果为类似复合地基大底盘建筑纠偏加固提供了借鉴和参考。

    • 超深圆形基坑地下连续墙支护结构体系力学性能分析

      2024, 24(14):5963-5971. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302584

      摘要 (21) HTML (0) PDF 14.97 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了定量研究超深圆形基坑地下连续墙支护结构体系的受力和变形机理,本文通过Midas GTS建立超深圆形基坑施作过程的精细化有限元模型,通过改变地下连续墙局部弱化程度、地下连续墙先行幅和后续幅数量和嵌固深度等参数,对围护结构受力、变形和基坑周边地表沉降等规律进行了分析,分析结果显示:1)本工程的围护结构设计具有一定的优化空间;2)围护结构的水平最大变形和最大应力集中于第8~10道环梁处;3)围护结构的变形随幅间弱化程度和幅数的增加而增加,围护结构应力随幅间弱化程度和幅数增加而减小;基坑周边地表沉降随幅间弱化程度和幅数的增加而增加。分析结果对类似超深圆形基坑的设计和施工具有一定的借鉴意义。

    • 基于Weibull分布的石砌体单轴受压损伤本构模型

      2024, 24(14):5972-5978. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304203

      摘要 (15) HTML (0) PDF 5.29 M (58) 评论 (0) 收藏

      摘要:石砌体的本构模型是石砌体力学计算和有限元数值模拟的重要基础和前提条件。为了深入研究石砌体单轴受压下的本构关系,基于损伤力学理论,应用双参数Weibull分布函数反映损伤变量,根据石砌体单轴受压应力-应变全过程曲线的特征条件确定其参数,推导并建立了石砌体单轴受压损伤本构模型,将已有试验数据验证本构模型的正确性,并将本构模型与典型的砌体本构模型进行对比分析,最后应用本构模型对已有石砌体拱桥试验进行有限元分析以验证本构模型的适用性。结果表明:所建模型与已有石砌体单轴受压试验结果吻合良好;所建模型验证了石砌体损伤演化的一般规律,符合典型的砌体本构模型的一般趋势;所建模型可应用于石砌体结构有限元分析计算,适用性良好。

    • 基于改进遗传算法的装配式渠道生产调度优化

      2024, 24(14):5979-5987. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303489

      摘要 (13) HTML (0) PDF 4.87 M (59) 评论 (0) 收藏

      摘要:为有效提高装配式渠道生产效率,加快模具周转,降低生产成本,结合装配式渠道生产线养护室数量有限的特点,建立以最小生产周期为目标的装配式渠道生产调度优化模型,设计了求解该模型的改进遗传算法。以新疆石河子金土地水泥制品厂渠道生产线为例,验证生产模型的可行性,通过对比传统顺序生产调度与改进遗传算法得到的优化生产调度,验证改进遗传算法的稳定性与有效性。结果表明,基于改进遗传算法优化装配式渠道的生产调度,可有效降低装配式渠道的生产周期,提高生产效率,达到降低生产成本,提高企业核心竞争力的目的。

    • >TV水利工程
    • 基于高度冲突专家意见融合的水利工程应急决策

      2024, 24(14):5988-5993. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304727

      摘要 (23) HTML (0) PDF 1.66 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决D-S(Dempster-Shafer)证据理论无法有效集结高冲突专家意见对水利工程应急决策结果的影响,提出了基于Lance距离和信息熵改进D-S证据理论的水利工程应急决策中的专家意见融合方法。首先,利用改进的直觉模糊熵计算属性权重,充分考虑了决策信息的模糊性,得到各专家对方案的Mass函数;然后,使用Lance距离衡量任意两个专家之间的冲突和差异性得到评价证据的可信度,使用信息熵描述专家决策时的随机性问题得到评价证据的不确定度,并将二者折扣处理后得到专家综合权重,保证修正权重的准确合理;最后使用D-S证据组合规则计算修正后各专家对方案的Mass函数,得到最终决策结果。通过实例分析及方法对比验证了模型的有效性,结果表明,提出的方法可以有效集结高度冲突专家意见,与其他方法相比融合结果精度更高,考虑问题更为科学有效,可为水利工程应急决策提供依据。

    • >U交通运输
    • 不确定需求下物流配送网点选址多目标优化及仿真

      2024, 24(14):5994-6002. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302858

      摘要 (16) HTML (0) PDF 9.96 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:物流配送需求的不确定性导致物流配送成本波动,增加了物流企业配送管理的难度,加剧了“最后一公里”末端配送不畅。本文以降低末端物流配送成本和缩短配送时间为优化目标,考虑快递包裹数量不确定情况下末端配送的运力水平和配送覆盖区域人口密度因素,提出了一种基于“0-1”整数规划模型的多重目标优化策略,建立了物流配送中心的动态选址模型,并用Anylogic进行了仿真验证。研究结果表明,在配送包裹数量短期大幅度波动的情况下,末端配送运力水平、网点位置和服务能力需要有差别调整才能达到降本增效的目的。

    • 表面纹理对水泥吸波路面微波除冰性能的影响

      2024, 24(14):6003-6011. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305615

      摘要 (12) HTML (0) PDF 20.25 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了增强水泥混凝土路面除冰效率,本文制备了吸波及疏水涂层,并在此基础上,构建了8种不同表面纹理,用于探究表面纹理、吸波材料对微波升温性能的影响。首先,以石墨为微波吸收剂,掺加纳米SiO2制备了兼具疏水和吸波性能的水泥基涂层;通过机器学习改进铺砂法获得不同纹理的平均构造深度(mean texture depth ,MTD);为了评估MTD对微波升温效率、均匀性的影响,采用课题组自行研发的微波除冰车进行微波升温试验;同时,测试了普通及涂层混凝土表面的接触角,进行了冰-混凝土冰粘附性剪切试验,用于评价本文所制备涂层的除冰效果。最后,为了保证本研究设计涂层的抗滑性能,还进行了表面抗滑摆值测试。结果表明: 不同程度纹理和吸波涂层两者耦合作用增强水泥路面的吸波升温效率,但纹理对升温均匀性有负面影响;当MTD从0.41 mm(未处理表面)提高至2.11mm时,吸波涂层试件的吸波升温效率提高1.42倍。同时,涂层也显著增强了试件表面的接触角,接触角从25.5°提升至104°,进而冰粘附强度降低。当设计厚度为1.5 mm时,在满足抗滑性的同时涂层仍具有较好的吸波性能。

    • 预应力钢锚管注浆锚索边坡加固力学特性

      2024, 24(14):6012-6021. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305611

      摘要 (12) HTML (0) PDF 18.39 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决传统预应力锚索在边坡支护应用中存在安全耐久性不足、加固效果有限等的问题,通过室内和现场试验研究了预应力钢锚管注浆锚索力学特性,开发了边坡复合加固方法。研究结果表明,锚索荷载-位移曲线的非线性变化特征更明显;钢锚管的加卸载刚度变化规律不一致,而锚索的加卸载刚度变化均表现为幂函数衰减的规律;钢锚管和锚索的弹性位移随荷载呈线性增长,而塑性位移随荷载呈增长幂函数变化。边坡现场工程试验结果显示,新型加固技术对于不同地质边坡均适用。对于完整地层,锚固结构受力时产生的变形较少且刚度变化不大,不可恢复变形小,边坡变形易达到稳定状态;对于破碎地层,裂隙增加了浆体渗透提高了其与岩土体的粘结强度,增加了锚固力,因而受力时变形大,刚度变化大,产生的不可恢复变形量大,相对于传统锚索支护,新型支护技术能够更好发挥不同结构间的协作。可见新加固方法可为类似工程边坡加固设计提供参考。

    • 水流、波浪作用下复杂桥墩动力响应

      2024, 24(14):6022-6033. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304704

      摘要 (16) HTML (0) PDF 15.18 M (61) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了明确水流和波浪作用下复杂桥墩动力响应特点,以某4柱桩柱式框架墩连续梁为依托,运用ANSYS建立桥梁(墩)-水耦合数值分析模型,分析桥墩在水流作用下绕流,对单墩和桥跨结构中该墩在不同流速、不同波高以及波、流联合作用动力响应进行研究。研究表明:绕流分析显示各墩柱速度场和压力场不对称;水流单独作用时,动力响应均随着流速和水深的增加而增大;与单墩相比,由水流产生的桥梁结构中桥墩动力响应小,且动力响应随流速和水深增加而逐渐增大;波浪单独作用时,单墩和桥梁结构中桥墩的动力响应均在波峰作用时产生最大值,在波谷作用时产生最小值;随着波高增加,桥墩和桥梁动力响应在波峰和波谷处动力响应最值随之增大;随着入水深不断增加,波浪对单墩和桥梁结构中桥墩的动力作用越显著;波、流联合作用时,桥梁结构中桥墩动力响应均随着波高和水深增加而增加,波峰时动力响应最值随着流速增加而增大,波谷时动力响应最值随着流速增加而逐渐减小,水流影响系数最大12.96%,表明波浪在动力响应中起主导作用;波浪波向和水流流向相同时,波、流联合作用动力响应并非两者单独作用叠加。

    • 双联拱隧道爆炸时程分析和动力响应:以甘肃省奤盖隧道为例

      2024, 24(14):6034-6042. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304359

      摘要 (8) HTML (0) PDF 12.85 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑现实生活中隧道面临易燃易爆气体的爆炸和偶发车辆碰撞的爆炸,以甘肃省卓尼县柳林镇附近的奤盖隧道为工程背景,运用有限元软件Midas/GTS NX进行隧道爆炸模拟数值分析,分析了在静力荷载和炸药当量条件下,双联拱隧道的受力影响,对隧道围岩及衬砌进行了位移、速度、加速度和应力时程分析和响应研究。结果表明:当发生爆炸作用时,隧道横向和径向受到应力冲击波以及反射冲击波的影响最为显著,当超过一定值的时候,隧道就会发生局部剪切破坏或剥落破坏;由于反射波的存在,围岩和衬砌的速度和加速度均会呈现出多个峰值,且距爆源位置越近,衬砌的结构损伤也越严重;隧道应力集中区域表现出明显的抗拉抗压,迎爆面应力响应最为显著。

    • 生物柴油发动机进气道模拟与优化

      2024, 24(14):6043-6052. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305175

      摘要 (12) HTML (0) PDF 11.48 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对DK4柴油机改为燃用生物柴油后出现混合气均匀度较差等问题,本文通过稳流试验和数值模拟的方式,结合均匀试验设计法,在稳态工况下,在进气道前端加装不同结构参数的导流叶片,研究了其对发动机流量系数和涡流比的影响,选择了最佳模型,并对比了瞬态工况下原进气道与优化后的进气道涡流比、累计进气质量和排放特性。结果表明:稳态工况下,优化后的进气道较原进气道平均涡流比增加了24.79%,缸内流量系数提升了1.17%;瞬态工况下,优化后的进气道涡流比整体提高9.46%,累计进气质量增加了7.02%;缸内温度和压力均提高,NOx排放平均升高4.4%,soot排放降低9.9%。可见优化后的进气道有效改善混合气形成,降低生物柴油发动机颗粒排放。

    • 城市干线信号控制策略综合评估体系

      2024, 24(14):6053-6062. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302822

      摘要 (17) HTML (0) PDF 5.57 M (51) 评论 (0) 收藏

      摘要:城市干线信号交叉口是路网交通流汇合和分离的节点,是保障城市交通顺畅通行的关键所在。面对信号控制策略评估方法单一的问题,构建了一种面向交通效率、交通安全和交通环境的综合指标体系,并利用组合赋权-模糊综合评价(fuzzy comprehensive evaluation,FCE)模型对城市干线信号控制方案展开综合评估。最后以太原市兴华街干线的三种信控方案为例,借助 VISSIM 软件和间接安全模型,获取所需的评价指标值,计算综合得分。结果可知,在城市干线中使用信号联控方案最优,能有效提高干线的综合水平,其评估结果与实际结果较为一致,验证了评估体系的有效性。本文的研究结果为城市干线信号系统的规划与管理提供了理论依据与技术支撑。

    • 半挂液罐车弯道安全车速优化控制

      2024, 24(14):6063-6071. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304207

      摘要 (9) HTML (0) PDF 3.08 M (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:为降低半挂液罐车驶过弯道路段过程中的侧翻事故风险,提出了基于最优控制的半挂液罐车弯道安全车速优化控制方法。该控制方法以侧翻事故防控为优先目标,以高效通行为辅助目标,帮助半挂液罐车在驶向弯道时提前获得无横向失稳隐患的最优车速控制方案,实现“预防式”的车辆主动安全控制。同时为提高控制方案有效性,利用正弦波动方程拟合罐内液体纵向转移过程,结合基于改进准静态法的罐内液体横向偏移规律,构建了具有纵横双维度描述能力的罐内液体晃动模型,提高了最优控制问题成本函数中半挂液罐车横向稳态表征指标的准确性。仿真结果表明:受控半挂液罐车驶过弯道过程中的瞬时横向载荷转移率始终处于[-0.7,0.7]的安全范围内;不同弯道半径下车辆瞬时横向载荷转移率均有下降,且在弯道半径61米时降幅最大;受控半挂液罐车最大瞬时横向载荷转移率最大降幅达到0.07;车速控制对道路通行效率的负面影响较小。该控制方法帮助半挂液罐车避免侧翻事故,适用于多种不同半径的弯道路段。

    • 水下机器人回收装置的动力学分析与实验验证

      2024, 24(14):6072-6081. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304680

      摘要 (15) HTML (0) PDF 16.26 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高AUV(autonomous underwater vehicle)布防回收过程中的效率和安全性,本文通过以船舶起重机为基础研究了一种不仅可以通过电机自主调节吊笼的开口方向而且能够利用绳索减摇使回收过程更加稳定的AUV水面布放回收装置,建立了船-起重机-吊点-减摇装置-吊笼的三维动力学模型,首先通过Adams搭建虚拟样机进行仿真,得出了当利用电机调节吊笼开口方向时四根绳索的拉力的变化和吊笼的姿态变化,然后利用Matlab联合仿真采用PID控制策略对其进行了减摇的仿真分析,验证了减摇方案的可行性。在已有的理论基础下搭建了实验样机进行了实验验证。结果表明:在受船舶激励的情况下,横摇的减摇效果达70%;纵摇的减摇效果达60%,电机进行姿态调整时各个绳索的拉力稳定能够完成姿态调整,能够有效的完成布放回收工作。可见当AUV靠近吊笼时依靠姿态调整电机进行姿态调整,使AUV能够进入吊笼;当AUV进入吊笼以后本装置有良好的减摇效果,使回收过程更加稳定。

    • >V航空、航天
    • 共轴刚性旋翼气动特性试验与分析

      2024, 24(14):6082-6088. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302336

      摘要 (18) HTML (0) PDF 6.81 M (54) 评论 (0) 收藏

      摘要:在航空工业气动院FL-52风洞开展了共轴刚性旋翼气动特性风洞试验,通过合理的操纵与配平策略,实现了共轴刚性旋翼配平,并对悬停、多种前飞状态下气动特性及升力偏置对旋翼操纵特性及性能的影响机理进行了研究。结果表明,试验取得了比较好的配平效果,桨毂力矩、合扭矩及升力偏置配平误差分别优于±2 N·m、±0.5 N·m、±0.01;悬停状态扭矩配平与非配平状态下,上旋翼效率都大于下旋翼;前飞状态升力偏置可有效提升大前进比时旋翼气动效率而小前进比时则并不明显,升力偏置的增大会使上下旋翼的桨毂滚转力矩大幅增加。

    • 超大空间温度变化对飞机装配协调精度的影响规律

      2024, 24(14):6089-6098. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302926

      摘要 (16) HTML (0) PDF 9.31 M (59) 评论 (0) 收藏

      摘要:飞机大型构件一般由多材料、多尺寸零/组件按照一定工艺装配而成,大尺寸装配空间场内的温度变化会引起零/组件在装配过程中产生较大且不一致的热变形,进而影响飞机产品装配协调精度。本文基于百万立方米全域作业空间内的飞机大型复材构件的高精度装配需求,研究了温度变化对工装及产品在不同材料组合方式的热变形影响。以某型飞机典型复材翼盒构件装配为分析对象,结果表明当温度变化5℃时,影响装配协调精度偏差约0.1~0.2mm。因此,在装配工艺设计过程中,需要考虑±5℃的温度变化对产品装配热变形的误差补偿,对提高飞机装配协调精度具有重要意义。

    • 基于AIXM数据集和改进A算法的直升机路径规划

      2024, 24(14):6099-6107. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305332

      摘要 (21) HTML (0) PDF 9.60 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对AIXM数据集(Aeronautical Information Exchange Model Dataset, AIXM)在通航应用研究缺乏,以及经典A*算法在直升机路径规划问题中转弯节点多等问题,提出了一种基于AIXM数据集的改进A*算法直升机路径规划方法。首先,分析了AIXM数据集的时空属性,设计了基于时空属性搜索的AIXM障碍物数据查询方法,为进行直升机路径规划奠定了数据环境基础;然后结合直升机性能限制构建了碰撞判断包围盒,基于碰撞包围盒改进经典A*算法,利用AIXM数据障碍物数据与航线数据,提出一种直升机路径规划方法;通过python与Luaid AIXM 5 Viewer对该方法进行了仿真实验表明,提出方法规划的直升机路径转弯节点少,降低了直升机转弯的频率,规划路径短且符合路径与障碍物之间的安全距离要求。本文研究是将AIXM数据集利用于通航航空情报服务的创新尝试。

    • >X环境科学、安全科学
    • 渤海区域营运船舶碳排放强度指标核算与评级

      2024, 24(14):6108-6116. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304573

      摘要 (14) HTML (0) PDF 5.01 M (49) 评论 (0) 收藏

      摘要:为评估我国渤海区域营运船舶碳排放强度,通过收集散货船、液货船等船舶航行数据,分析船舶能效营运指数、船舶营运能效性能指标、年度船舶能效率等碳强度指标,研究船舶载重吨、航速等因子与碳强度指标的相关性,并分别对散货船和液货船进行年度碳强度评级。结果表明:散货船三种碳强度指标均位于10-6数量级,液货船则位于10-5数量级,其他船舶类型能效营运指数和年度船舶能效率位于10-4数量级,船舶营运能效性能指标位于10-3数量级,散货船营运能效较好。利用年度船舶能效率指标对散货船与液货船进行了2023年度评级,C级以上船舶分别占80%和100%。利用船舶能效营运指数和船舶营运能效性能指标进行评价,散货船C级以上船舶仅占20%,液货船C级以上船舶分别占50%和75%,液货船三种指标评级均优于散货船。在保持当前营运条件下,2023-2026年液货船碳强度指标评级基本保持在C级以上,船舶评级表现良好,而散货船满足C级的船舶占比从80%降至40%,呈现下滑趋势。最后,根据研究结果提出了相应船舶营运降碳措施。

    • 城市地下燃气管线系统定量风险评估

      2024, 24(14):6117-6124. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305220

      摘要 (32) HTML (0) PDF 4.32 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着快速的城市化进程,地下管线系统越来越复杂,地下管线系统的风险显著增加。我国地下燃气管线事故数量较多,而且其事故造成的伤亡后果远远高于其它地下管线。其它地下管线在运行过程中对地下燃气管线系统的造成的风险也受到燃气领域人员的关注。为了对地下管线系统进行定性、定量和系统的风险评估,本文综合STAMP和BN两种系统分析方法建立STAMP-BN模型,基于STAMP模型识别系统风险和因果因素,基于STAMP结果和安全控制结构,采用BN建模进行定量风险评估。应用建立的STAMP-BN模型进行地下管线系统风险评估,结果表明造成地下燃气管线泄漏的主要中间原因是三方公司的动土作业,并揭示了第三方公司和燃气公司脆弱的根本原因。可见加强第三方公司运营层协调和燃气公司协调安排、事件应急、对其它地下管线造成的慢性危害识别方面的能力是消减风险的关键。

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