• 2024年第24卷第15期文章目次
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    • >O6化学
    • 基于单泡溃灭能量转化理论的空化实验研究进展

      2024, 24(15):6125-6133. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305493

      摘要 (129) HTML (0) PDF 4.97 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着水力机械向大型化、高速化发展,船舶螺旋桨、水轮机及增压泵等相关设备设施的空化现象越来越严重,国内外学者对空泡溃灭能量转化进行了大量的实验研究,为降低空化侵蚀的损伤提供理论指导。本文首先概述了高速摄像技术、接触式水听器测量技术、非接触式光偏转法技术等方法在空泡相关实验研究中的应用,并分别讨论了其可实现的测试功能。其次综述了四类空泡能量耗散形式:一重建空泡能量;二不对称溃灭微射流能量;三压力波能量;四以热能和光能的形式耗散。最后总结了目前研究尚存在的不足,并在单泡溃灭能量转化理论模型、多空泡和复杂壁面场景下能量转化实验研究及深入探究材料空化侵蚀能量转化机制三个方面进行了展望,以期推动空泡溃灭能量转化理论及技术与方法的进展。

    • >U交通运输
    • 公路路基变形破坏及其测试技术研究进展与展望

      2024, 24(15):6134-6145. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306238

      摘要 (75) HTML (0) PDF 13.09 M (208) 评论 (0) 收藏

      摘要:路基变形是公路病害的主要原因之一,其在公路建设、管理、运营、养护过程中带来的隐患日益凸显。目前以遥感测绘、地球物理探测、多传感器为代表性的相关技术,在路基变形测试中发挥了重要作用。为研究道路工程领域动态和行业发展趋势,梳理近年来道路工程领域理论、方法、技术及装备研究现状,阐述了公路路基变形的主要形式及影响因素,分析了路基变形测试技术类型及其优缺点,进一步讨论了对全周期智慧监测体系的认识及其发展趋势。构建路基变形监测体系是感知路基状态、路基稳定性评估和灾害预警的主要途径。随着人工智能和先进测试技术的快速进步,路基变形测试技术呈现出动态化、透明化、智慧化等新特点。加强公路测试基础理论、技术与装备的研发,形成基于立体空间的多手段路基健康监测体系是未来道路安全运维的重要发展方向。

    • >P天文学、地球科学
    • 采用时序InSAR技术的广汉市地面沉降监测及影响因素分析

      2024, 24(15):6146-6153. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305359

      摘要 (54) HTML (0) PDF 16.07 M (184) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着城市化进程的不断推进,建设施工活动和地下水开采等频繁人类活动对城市地表稳定性的影响程度逐步加深。基于2018年3月~2021年12月的Sentinel-1A数据,结合永久散射体干涉技术中利用振幅离差指数提取高相干点的方法,采用小基线集干涉技术,获得了广汉市的地面沉降速率和沉降时序,据此分析了广汉市沉降的特征及原因。结果表明,在研究时段内,广汉市接近90%的地区未出现严重沉降现象,小汉镇、金雁街道、三星堆镇和向阳镇出现小规模沉降,施工区及其周边沉降相对严重,最大沉降速率为-31 mm·年-1。此外,沉降主要出现在2018~2020年,建筑施工活动和降水是引起地面沉降的主要因素。

    • 建筑物顶端几何特征对上行先导起始影响的3D模拟

      2024, 24(15):6154-6163. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304902

      摘要 (45) HTML (0) PDF 6.58 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:建筑物几何特征对上行先导始发具有重要影响,本文基于三维变网格雷击物理模型,在不同几何特征建筑物和不同雷电流峰值情况下,探讨了下行负地闪过程中,建筑物顶部上行正先导始发影响因素。除了发现建筑物高度对先导的始发具有促进作用外,还得到以下结论:1)雷电流峰值相同时,建筑物的高度越高,其几何形状对上行稳定先导起始的影响(η)就越小。建筑物高度相同时,雷电流峰值越大,η 越小;2)圆柱塔型尖端的上行稳定先导最容易起始,且最接近针型,η 最小,为12.2%。长方体型上的稳定先导起始最晚,η 最大,可达53.4%;3)对于高度较矮和雷电流峰值较小的情况下,尖端几何形状(塔型或斜坡)对先导起始的影响较明显。

    • 基于GA-PSO-BP神经网络的气象能见度预测

      2024, 24(15):6164-6171. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305322

      摘要 (54) HTML (0) PDF 6.02 M (159) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对安徽省气象能见度数据缺测问题,本文选取安徽省四种不同地形条件下的自动气象站点(黄山站、灵璧站、山南溪谷站、白泽湖站)2017-2019年的气象数据,首先采用灰色关联分析法筛选出与能见度联系紧密的气象要素,然后构建遗传算法(Genetic algorithm, GA)和粒子群算法(Particle swarm optimization algorithm, PSO)混合算法优化BP(Back Propagation)神经网络的预测模型,对四种不同地形条件下的自动气象站点的能见度进行预测,并与RF预测模型、XGBoost预测模型的预测效果进行对比,结果表明采用GA-PSO-BP神经网络预测模型无论在哪种地形条件下,预测误差更小,模型精度更高。

    • 椒江凹陷古新统月桂峰组“源-汇”体系及勘探意义

      2024, 24(15):6172-6180. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304651

      摘要 (24) HTML (0) PDF 27.85 M (159) 评论 (0) 收藏

      摘要:椒江凹陷古新统月桂峰组沉积时期发育东断西超的半地堑结构形态,具有典型的斜坡型“源-汇”系统,明确砂体优势发育区是储层预测的难点。基于最新钻井、薄片、重矿物及覆盖全区的高精度三维地震资料,以层序地层学、沉积学、地貌学和“源-汇”系统的基本理论和研究思路为指导,定量刻画了椒江凹陷月桂峰组下段“源-汇”系统要素,分析了要素间的耦合关系。研究表明:椒江凹陷月下段具有变质岩母岩供源、规模古沟槽输砂、宽缓斜坡促运、低洼地貌区利于优势堆积的“源貌共控”规模砂体成因机制,有效指导有利目标储层预测,为海上少井条件下的油气藏勘探评价提供了技术支撑。

    • 鄂尔多斯盆地大牛地西北部地区古岩溶形成机理

      2024, 24(15):6181-6189. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304777

      摘要 (46) HTML (0) PDF 23.13 M (174) 评论 (0) 收藏

      摘要:全球对燃料的需求日益增加,柳杨堡地区构造特征一直备受争议,通过地震解释有着十几公里似断裂并未证实,古岩溶地貌形成成为了确凿的证据,通过地震解释方法1*1地震解释、相干体技术、顺层相干体以及时间切片等技术,研究区内存在大量背斜结构构造为岩溶古地貌控制下的盐底辟及太原组-下石盒子组披覆叠加型构造。研究区内向斜主要是岩溶作用控制下的重力负载等叠加型。柳杨堡气田石炭-二叠系内断层发育主要由盐底辟及岩溶塌陷所诱发。揭示出部分地区地震相位错断,岩溶作用导致的古地貌起伏差异所引起的。加里东末期开始发育大规律的岩溶作用,形成了早期初步岩溶古地貌,这期岩溶地貌对太原组沉积有明显的控制作用。加里东末期岩溶地貌在石炭纪岩溶作用进一步作用下地貌差异逐步扩大,进一步加大了古岩溶对太原组的沉积控制。二叠纪早期,岩溶作用逐步减弱。建议下一步重点加强源内气藏评价开发的力度,选取贴近烃源岩层的砂体,进行水平井钻井评价,有利于钻取砂体内的天然气,通过深度压裂手段把烃源岩层内煤层气钻取出来。

    • 印模法古地貌恢复在岩溶丘滩相有利区评价中的应用:以川中古隆起北斜坡灯影组二段为例

      2024, 24(15):6190-6198. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304047

      摘要 (35) HTML (0) PDF 29.79 M (132) 评论 (0) 收藏

      摘要:四川盆地寒武系-震旦系裂陷槽东侧川中古隆起北斜坡灯影组二段岩溶丘滩相储层非均质性强,主控因素复杂,成为制约北斜坡地区下一步天然气勘探目标优选的关键因素。利用三维连片地震数据,基于最新探井钻井、测井等资料,创新思路,提出用灯影组沉积后期的岩溶地貌来刻画圈闭,把上覆地层沧浪铺底作为基准层,采用印模法进行微幅古地貌分析,刻画了灯二岩溶期地貌特征。在此基础上,精细研究了储层的地震响应特征,建立了地震相分类模式,利用波形分类方法进行岩溶丘滩相储层发育有利区预测。成果揭示灯二段岩溶丘滩相储层发育规律呈与侵蚀槽展布方向相同的北西-南东向展布,与实际钻井和地质认识一致。相较之常规用的残厚法,该方法更加考虑了沉积特征和地质规律,减少了地震预测的多解性,为古隆起北斜坡单斜构造背景下研究岩溶滩相储层发育有利区提供了有利指导。

    • >S农业科学
    • 不同植物群落的空气负离子浓度分布特征及其差异分析

      2024, 24(15):6199-6206. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303173

      摘要 (25) HTML (0) PDF 4.44 M (143) 评论 (0) 收藏

      摘要:植物群落对空气负离子浓度具有直接影响。本研究于2022年4—12月在太原理工大学植物园开展实地观测,选取8种不同类型的植物群落为研究对象,测定空气负离子浓度、空气温度、相对湿度、PM2.5、PM10等指标,分析不同植物群落空气负离子浓度变化差异及其影响因素。结果表明,(1)不同季节空气负离子浓度的日变化趋势不一致,春季呈上升趋势,其中9:00至10:00和17:00至18:00时段升幅较大,中午时段较为平稳;夏季呈上午上升、中午下降、下午再次上升的变化趋势,并且各植物群落在17:00至18:00时段达到全天最高值;秋季呈现先升高后降低的变化趋势,即早晚时段空气负离子浓度较低,上午 10:00至12:00达到全天最高值;冬季变化不明显。(2)不同植物群落夏季空气负离子浓度值高于春秋两季,且植被组成结构复杂的植物群落高于植被组成结构简单的群落,其中,S4(侧柏Platycladus orientalis+核桃Juglans regia+紫叶李Prunus Cerasifera)和S7(山楂Crataegus pinnatifida)两个植物群落的空气负离子浓度均值高于其他群落。(3)不同植物群落空气负离子浓度与气象因素的相关关系不一致,总体呈现出与空气温度正相关,与相对湿度、PM2.5和PM10负相关的规律。

    • 不同土壤处理方式对胡杨幼苗根系生长的影响

      2024, 24(15):6207-6216. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304300

      摘要 (26) HTML (0) PDF 4.77 M (123) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明晰植物幼苗在不同土壤质地中的生长适应策略,探讨利用不同土壤处理方式调控植株幼苗生长发育和提高人工育苗效率的可能。将苗圃土壤分别设置为平床深耕、起垄和平床浅耕三种处理,研究不同处理下当年生胡杨幼苗生长季的生长动态和根系变化特征。结果表明:7月份是胡杨幼苗生长关键期,比根长能够作为反映其生长情况的重要指标,土壤处理方式影响着胡杨幼苗地上、地下生物量分配以及根系形态,深耕对幼苗根系生长有促进作用,这对胡杨苗圃土壤处理方式的选择有参考价值。

    • >TB一般工业技术
    • 基于椎板减压手术机器人的信息交互界面评价

      2024, 24(15):6217-6224. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305410

      摘要 (30) HTML (0) PDF 7.46 M (150) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升手术机器人的安全性及操作绩效,以椎板减压手术机器人为研究对象,对其交互界面进行用户评价。采用层次分析法计算各维度评价指标权重,并对骨外科医生展开问卷调研,收集界面内操作按键、实时磨削信息和机器人运行信息的有用性、易学习性、易理解性、平衡度及整体度评分。通过加权求和,得出界面内各按键及信息的加权评分。结果表明,操作按键、实时磨削信息的易学习性和平衡度评分及机器人运行信息的平衡度评分较低;界面内操作按键的加权评分高于均值,但实时磨削、机器人运行信息的加权评分低于均值。可见未来设计手术机器人界面时,需注重界面内按键及信息的辨识度,避免出现易混淆的按键或信息。统一界面语言、使用医用专业领域词汇、添加界面操作提示或功能说明是提升手术机器人安全性及操作绩效的必要设计。

    • >TD-TF-TG矿冶工程
    • 放顶煤工作面以孔代巷合理布孔参数

      2024, 24(15):6225-6233. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303352

      摘要 (23) HTML (0) PDF 10.87 M (145) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决刘家梁矿2号煤层低含量赋存高强度开采引发工作上隅角瓦斯问题,缓解矿井因岩巷掘进造成采掘接替紧张的局面,提出了采用大直径高位走向长钻孔代替工作面低位岩石抽采巷的瓦斯治理技术,结合矿井2号煤层顶板煤岩物理力学参数,通过理论分析、UDEC、FLUENT数值模拟的方法,分别从工作面裂隙带发育、工作面采空区流场分布等不同的专业角度,分析、研究了瓦斯流通通道及赋存规律,为定向高位钻孔合理布孔层位选择提供理论支撑;结合1号钻场瓦斯抽采效果,修正工作面煤岩赋存资料,优化2号钻场抽采设计,调整钻孔布置参数,以工作面瓦斯抽采纯量、上隅角瓦斯浓度为指标,对不同条件下瓦斯治理效果进行对比,实践证明:走向高位长钻孔能够取代低位岩石抽采巷,用于低含量赋存、高强度开采的放顶煤工作上隅角瓦斯治理,治理效果显著,上隅角瓦斯浓度维持在0.6%以下。

    • 基于突变理论的深部煤柱稳定性

      2024, 24(15):6234-6240. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304916

      摘要 (16) HTML (0) PDF 8.15 M (136) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文针对神华新街矿区盾构工法建设煤矿长距离斜井,研究了深部条件下保护煤柱的自身稳定性。研究发现,根据煤柱不同区域受力特征的差异性,可将其分成弹性核区和边缘塑性区,在此基础上建立了煤柱尖点突变模型,并经推导得到了煤柱的失稳判别公式。通过数值计算(UDEC)分析了深部盾构斜井保护煤柱在开采过程中的稳定状态。试验结果表明,随着煤层的开采能量缓慢释放,120m煤柱自边缘向内部逐渐屈服,并在单侧出现4.5m的塑性区。经公式判别,该工程中保护煤柱可以在深部开采条件下保持稳定,研究结果对相似工程中合理煤柱的留设提供了借鉴。

    • >TE石油、天然气工业
    • 涠西南流沙港组页岩储层地质特征及可压性评价

      2024, 24(15):6241-6253. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304624

      摘要 (39) HTML (0) PDF 19.59 M (185) 评论 (0) 收藏

      摘要:涠西南凹陷流沙港组页岩油资源丰富,但该储层地质条件复杂,储层可压性评价难度较大,亟需开展相关研究。本文综合岩心物性分析、核磁共振、扫描电镜、岩石热解、X射线衍射和力学实验等资料,分析了流沙港组页岩油储层地质特征,采用耦合脆性指数、水平应力差异系数和裂隙密度的可压性评价模型对不同类型油页岩进行可压性评价。研究表明,流沙港组页岩孔隙度主要集中在1%~5%,渗透率多小于0.1×10-3 μm2,储层表现为低孔低渗特征。孔径以微孔、介孔为主,主要集中在0.001~0.05 μm,页岩储集空间类型包括晶间孔、有机质孔、粒间孔和微裂隙4种孔隙类型。流二段泥页岩、油页岩的有机质类型分别为Ⅱ1-Ⅱ2型、Ⅰ-Ⅱ1型,普遍处于成熟阶段。储层岩石主要由长英质矿物组成,平均黏土矿物含量为33.24%。夹层型和互层型油页岩脆性较基质型和纹层型油页岩好,岩石储层各向异性较强。可压性评价结果显示:基质型和纹层型油页岩可压性指数较低,页岩油动用难度大;夹层型油页岩可压性指数为51.16%,具有一定的压裂改造潜力;互层型油页岩可压性指数最高,达到了57.03%,建议优先进行储层压裂改造。本研究对深入理解流沙港组页岩油储层地质特征和后期压裂施工具有重要意义。

    • 基于测井曲线包络面积预测油气藏产能

      2024, 24(15):6254-6262. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306189

      摘要 (41) HTML (0) PDF 12.55 M (204) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了准确预测油气藏产能,解决复杂孔隙结构致使测井响应特征弱化,常规测井手段预测产能精度低的问题,通过采用交会图手段研究了东海盆地西湖凹陷碎屑岩储层测井曲线包络面积与产能间的关系,并优选了产能敏感性包络面积作为产能预测指标,借助波叠加性原理构建了包络面积产能预测指数,利用熵权法确定了各预测指标的权值,进而分储层类型建立了产能预测模型。结果表明:补偿中子-渗透率、电阻率-密度、电阻率-视波阻抗和视波阻抗-声波时差四组包络面积对产能的敏感性较强;本文所构建的产能预测模型精度较高,平均误差为19.4%。可见基于包络面积的产能预测模型可用于未开展动态测试的油气藏产能预测,为油气藏产能预测方法提供了新思路。

    • 鄂尔多斯盆地长8层致密砂岩平板注水实验

      2024, 24(15):6263-6271. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304165

      摘要 (34) HTML (0) PDF 10.45 M (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探索致密砂岩油藏有效注水开发方式,采用鄂尔多斯盆地长8层露头岩心分别制作长宽高为40cm、40cm、5cm的平板模型6个,通过平板实验研究了周期注水、水平井同井异步注采、水平井异井异步注采对油水分布、压力分布、最终采出程度的影响。结果表明,周期注水平板初期注水流线向采出端均匀推进,形成扇形水驱前缘,在裂缝处形成窜流,注水半周期越长,裂缝水窜越明显,适当缩短注水半周期有利于提高采出程度。水平井同井异步注采实验由于裂缝间距小,注入水易水窜,剩余油呈块状富集在靠近采出端边角及平板中下部,水驱范围窄,最终采收率低。水平井异井异步注采实验注入水由注水缝向同井相邻的采油缝以及对面的采油缝同时流动,以相对缝间流动为主;水平井异井异步裂缝正对注采实验剩余油呈条状富集在靠近生产井边角处及平板中部,水平井异井异步裂缝错开注采实验剩余油呈折线状富集在靠近生采出端边角处及平板中部,二者水驱范围均较广,注采裂缝相互错开有效避免了过早水淹,提高了采出程度

    • 基于系统论事故分析模型的油气智慧管道系统信息物理风险辨识

      2024, 24(15):6272-6280. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2308722

      摘要 (31) HTML (0) PDF 3.68 M (129) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了辨识油气智慧管道系统中存在的信息安全风险,本文通过基于系统论事故分析模型(systems-theoretic accident modeling and process)的方法,对油气智慧管道系统的信息物理安全进行全面评估与分析。首先,系统综合分析了油气智慧管道涉及的设备、设施、工艺、元件,评估其安全性。其次,通过建立STAMP模型,深入分析了各层级、元件之间的反馈信息与控制动作,形成了明确的控制反馈回路,突显了元件之间的关联与控制关系。在此基础上,系统辨识出了潜在的信息风险因素,推导并构建了可能发生的系统失效场景。以天然气输气首站油气智慧管道系统为例,研究验证了基于STAMP模型的可行性和有效性。结果显示,该方法不仅直观地描述了元件之间的关联与控制关系,而且从物理层功能安全的角度全面考虑了信息风险,特别凸显了控制元件PCS(process control systems)及易受攻击的操作员站。与传统方法相比,本研究所提出的方法将信息物理安全风险因素的识别率提升至80%以上,提高了40%以上,有助于避免不必要的安全措施冗余设计,提高了安全风险管控的准确性。

    • >TK能源与动力工程
    • 基于失效物理的风电机组多故障可靠性建模方法

      2024, 24(15):6281-6289. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303743

      摘要 (34) HTML (0) PDF 7.16 M (126) 评论 (0) 收藏

      摘要:风电机组由于功能结构复杂且工作环境恶劣导致其退化状态呈现多样性特点,失效形式往往是多种故障耦合作用的结果,因此单独采用某一变量的性能退化过程作为评估风电机组寿命及可靠性模型是不全面的。为了更精确反映系统内部和外部性能指标的相关性,提出了一种基于失效物理的风电机组多故障可靠性建模方法。首先分析了风电机组多应力耦合下的工作环境和故障特性,通过基于失效物理的可靠性仿真分析方法获得寿命分布函数,并将其作为边缘分布函数;其次在考虑故障模式相关性时,引入两阶段估计法对Copula函数的模型进行参数估计。通过对比不同类型Copula函数的秩相关系数和平方欧氏距离,确定最优Copula函数。最后利用Skla定理和逐步分析的思想,建立多故障模式耦合下的简化风电机组可靠性模型。结果表明,考虑可靠性指标相关性时得到的可靠性结果更加合理,同时该方法避免了风电机组寿命预测和可靠性评估的保守估计,具有较好的实用性和可操作性。

    • >TM电工技术
    • 考虑多种工业负荷参与的多时间尺度源荷储优化调度

      2024, 24(15):6290-6299. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2306056

      摘要 (35) HTML (0) PDF 9.07 M (151) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决大规模新能源接入导致传统电网中常规机组调节压力不断增大的问题,提出了一种考虑储能和多种工业负荷参与的多时间尺度优化调度策略。该策略通过协调荷侧电解铝、水泥、钢铁、非生产性负荷与储能以及源侧常规机组调用计划,有效缓解电网调节压力。首先,分析储能和多种工业负荷的调节特性,建立风-光-荷-储的滚动调节框架。然后,针对源荷不确定性,采用多场景随机规划与模糊机会约束目标规划相结合的方法,建立日前和日内阶段以系统经济性最优为目标、实时调度阶段兼顾安全性和经济性的多时间尺度调度模型。最后,通过新能源充足与不足典型日算例可知,本文所提调度策略能够充分发挥可调控资源的调节能力,在两种典型日的总成本较日前最优调度分别降低了17.08%、44.13%,弃新能源量降低39%、失负荷量降低23%,有效提高了电网运行经济性和安全性。

    • 调峰/调频模式下储能电池热仿真与实验研究

      2024, 24(15):6300-6305. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305428

      摘要 (19) HTML (0) PDF 6.75 M (140) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究储能电池参与电网调峰/调频时的运行状态,根据江苏镇江储能电站的实际运行工况,通过有限元仿真的方法建立了磷酸铁锂储能电池模组热模型。进一步设计了电池调峰/调频循环老化实验,分析早期容量衰减和温度变化数据,验证仿真的温度分布,并得出调峰/调频模式下的运行规律。结果表明:调峰模式平均电流倍率大,电池温度维持在更高的区间,最大温差远高于调频,在同等放电容量下电池寿命衰减更明显;仿真能较好地反映模组内部均温变化趋势,误差均低于1.8 ℃,满足预测精度,可为储能电站的初期投运提供安全设计基础。

    • >TP自动化技术、计算机技术
    • 基于改进LightGBM的室内指纹定位算法

      2024, 24(15):6306-6312. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303101

      摘要 (43) HTML (0) PDF 3.73 M (131) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对室内定位算法在定位时所用时间较长和定位精度较低的问题,提出了一种基于改进LightGBM算法的室内定位算法。该算法首先针对指纹库中的数据进行预处理,通过KNN算法去除异常点和离群点,降低环境噪声干扰,提高数据可靠性。接下来,将样本集划分为训练集和测试集,使用LightGBM算法对进行建模。同时,使用遗传算法调整LightGBM算法中的参数,并根据适应度函数寻找最优参数,得到LightGBM+GA坐标预测模型。最后,根据优化后的参数建立预测模型实现坐标预测。实验结果表明,该算法在WiFi定位的精度上较与XGBoost算法提高0.1m,相较于GBDT算法提高0.19m,在定位时间上,LightGBM+GA算法比GBDT算法快5.10s,比XGBoost算法快5.97s,具有较好的实用性。

    • 基于改进DWA的动态环境路径规划算法

      2024, 24(15):6313-6319. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302967

      摘要 (28) HTML (0) PDF 4.51 M (144) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要 在涉及机器人自主运动和目标跟踪等场景中,动态障碍物的存在可能会对实时规划产生威胁。因此,生成一条安全路径以确保机器不会与动态障碍物发生碰撞显得至关重要。为此,提出一种改进的动态窗口法(dynamic window approach,DWA),其基于参考速度障碍物(velocity obstacle,VO)的思想,通过考虑障碍物的速度计算基于障碍物的危险区域,进行DWA节点选择排除不可行的路径,并且通过引入人工势场法作为评价函数选择最佳节点以避免与动态障碍物发生碰撞且能够快速到达期望目标点。结果表明:相对于传统的DWA算法,本文提出的DWA-VO算法在动态环境中相对于传统的DWA算法具有更高的成功率和更好的规划质量。

    • 基于数字孪生的高温高压容器寿命预测

      2024, 24(15):6320-6328. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303452

      摘要 (31) HTML (0) PDF 9.18 M (83) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决高温高压容器剩余寿命在线预测难题,提出一种基于数字孪生的高温高压容器剩余寿命预测模型构建方法。该方法基于实时工况条件,采用ANSYS仿真模型进行耦合仿真,获取高温高压容器一定时域物理场,通过多轴蠕变损伤模型建立高温高压容器剩余寿命预测样本数据集,利用Tent-SSA优化的BP神经网络算法进行训练预测,建立机理模型与机器学习融合驱动的数字孪生高温高压容器寿命预测模型。最后以某型钠冷快堆蒸汽发生器关键部件的管板作为对象,试验结果表明该预测模型总体均方误差由优化前的3.2197E-02降低至7.7449E-03,模型更稳定且鲁棒性强、收敛快。

    • 基于局部感知的点云语义分割方法

      2024, 24(15):6329-6337. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305367

      摘要 (36) HTML (0) PDF 13.34 M (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:点云语义分割技术是点云数据处理、三维场景理解与分析的有效手段之一。针对点云场景中局部形态各异,导致网络模型识别特征困难的问题,提出了邻域分布关系学习和混合尺度融合的方法,来增强局部感知能力。在卷积算子思想的基础上,根据邻域内所有点在三个坐标轴方向上的联合分布,学习其在高维特征层面的关系,从而捕获局部的整体相关性。此外,将包含小范围底层特征和大范围深层特征的邻域进行整体融合,有效保留不同层级的特征,并能够辅助网络修正相似或错误特征。在场景分割数据集S3DIS、ScanNet上进行实验验证,结果表明该方法在总体精度和类均精度的评价指标上均有提升,证明了其有效性。

    • 基于YOLO-PCB的印刷电路板裸板缺陷检测

      2024, 24(15):6338-6345. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304232

      摘要 (65) HTML (0) PDF 13.51 M (141) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前印刷电路板PCB(Printed Circuit Board)裸板缺陷检测算法对小目标检测准确率较低、误检率过高等问题,一种改进的YOLO-PCB缺陷检测算法被提出。新算法在YOLOv5s算法的基础上引入注意力机制,增强特征图的通道特征;同时引入加权双向特征金字塔网络改进特征融合层,使网络实现更高层次的特征融合;而且增加小目标检测层,提高网络对印刷电路板上小目标缺陷的检测能力。实验结果表明,相较于原YOLOv5算法,改进后的检测算法具有更强的特征提取融合能力和更高的检测精度,YOLO-PCB算法的mAP_0.5提升了4.08%,mAP0.5:0.95提升了56.69%,精确度提升了1.81%,召回率提升了6.76%。

    • >TQ化学工业
    • 湍流模型对风琴管喷嘴空化射流数值模拟的影响分析

      2024, 24(15):6346-6353. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2302541

      摘要 (22) HTML (0) PDF 7.70 M (71) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对不同湍流模型对空化射流流场数值模拟影响问题,本文基于ZGB空化模型和WALE亚格子模型,采用大涡模拟(LES)和RANS模型对风琴管喷嘴空化射流流场进行数值模拟研究,分析内外流场的压力分布、速度分布以及空化云演变规律,并将空化云演变规律与实验结果进行对比分析。结果表明,LES模型速度、压力分布更符合实际情况,空化云演变规律与高速摄像拍摄结果基本吻合,LES模型可以更准确地模拟风琴管喷嘴空化射流流场。对风琴管喷嘴结构优化、打击力度与目标靶距的预测更准确。

    • >TU建筑科学
    • 多联机系统与轻钢装配式建筑一体化设计新方法

      2024, 24(15):6354-6365. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304781

      摘要 (29) HTML (0) PDF 16.00 M (81) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,轻钢装配式建筑因自身结构简单、施工快速便捷、环境效益高等优势,得到广泛关注与研究,并大量应用于工程实践,具有较大的应用前景。轻钢装配式建筑的出厂构件不宜被二次破坏,但传统暖通空调设计方法所导致的后续施工会破坏建筑结构。因此,传统暖通空调设计方法已不适用于轻钢装配式建筑。而目前针对暖通空调与轻钢装配式建筑融合发展的研究与应用相对较少。为填补适应轻钢装配式建筑的暖通空调设计方法的空白,作者提出了一种暖通空调系统与轻钢装配式建筑一体化设计新方法。并探究了适用于传统建筑的暖通空调设计方法与适用于轻钢装配式建筑的暖通空调设计方法的差异。根据这两种暖通空调设计方法的差异,在现有传统暖通空调设计理念的基础上,凝练出暖通空调系统与轻钢装配式建筑融合发展三项原则。这三项融合原则分别为结构安全优先、非同寿命周期和功能区弹性化原则。并基于上述三原则,进一步提出暖通空调系统与轻钢装配式建筑融合新方式,并以多联机系统为案例展开深入分析。研究结果表明,所提出的多联机系统与轻钢装配式建筑一体化设计新方法,能够弥补传统暖通空调设计方法应用于轻钢装配式建筑的不足。并能充分发挥轻钢装配式建筑自重轻、结构简单、构件小可暗装等优势。该研究为暖通空调系统与其它类型装配式建筑一体化设计开拓了思路,奠定了理论基础。

    • 小应变土体硬化模型参数的敏感性分析及确定方法

      2024, 24(15):6366-6376. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304977

      摘要 (31) HTML (0) PDF 10.78 M (105) 评论 (0) 收藏

      摘要:小应变土体硬化(Hardening soil model with small strain stiffness, HSS)模型能够反映土体小应变阶段的非线性特性和应力相关性,在深基坑工程领域已被广泛应用,但由于参数众多,目前对参数确定方法尚缺乏系统研究。分析了HSS模型各参数的意义及常规确定方法,采用数值模拟方法开展了HSS模型参数的敏感性分析,基于统计的大量研究成果,建立了土体参数与孔隙比之间的非线性关系,进一步通过2处深基坑工程的变形分析进行验证。结果表明:在基坑数值分析中,参考动剪切模量 的敏感性最高,参考切线模量 的敏感性最低,建立的非线性关系能够较好的反映土体模量与孔隙比的相关性,围护结构侧移的计算值及实测值较为吻合,验证了提出的参数确定方法的适用性,可为相关工程提供参考。

    • 深厚欠固结软土悬浮桩复合地基固结沉降

      2024, 24(15):6377-6387. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304890

      摘要 (25) HTML (0) PDF 14.80 M (84) 评论 (0) 收藏

      摘要:沿海填土地区通常存在软土地基,其中软土层较厚,土壤欠固结现象普遍存在。这导致了诸如承载力不足、固结周期长、沉降量大等问题。为改善欠固结软土地基的低承载能力问题,依托珠海南湾大道悬浮桩地基工程,采用Flac3D有限差分计算软件建立复合地基模型,并将计算结果与短期监测数据进行比对,以验证模型的准确性。对深厚欠固结软土悬浮桩复合地基的沉降变形特征、孔隙水压力消散特征以及土体有效应力增长过程进行了研究。研究结果表明:模型的计算结果与监测数据基本吻合,数值模型能够准确反映饱和软土复合地基的固结和沉降特征,为深厚欠固结软土地基的道路施工提供了理论参考。

    • 极端降雨对黄土沟壑区隧洞施工力学效应影响分析

      2024, 24(15):6388-6397. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303010

      摘要 (30) HTML (0) PDF 14.88 M (88) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄土地区输水隧洞的建设中,降雨入渗极大影响着输水隧洞围岩稳定性。本文利用非饱和渗流理论和数值模拟方法研究了极端降雨条件入渗与黄土沟壑区隧洞的开挖扰动耦合影响下围岩的变形和渗流场演变规律,通过Plaxis3D模型对降雨入渗下新奥法施工过程中围岩力学特性、初期支护过程进行流固耦合分析。结果显示,降雨等级越高,围岩孔隙水压力变化幅度越大,对围岩的稳定性越不利;降雨入渗与开挖扰动会加速土层中渗流场和应力场的重分布过程;基于沟道的汇水特性,隧洞围岩含水率在最初5~10 d呈台阶式增长,拱顶、拱腰和拱趾处的最大变形为17.8 mm、28.2 mm、24.6 mm,最大剪切应力为175.3 kPa、182.5 kPa、150.6 kPa,降雨结束约15~20 d围岩变形速率逐渐减小收敛至特定值,但围岩的应力持续增加,为避免围岩发生塑性变形,故可在15~20 d进行二次衬砌支护。本次研究结果可对极端降雨期黄土沟壑地区隧洞施工安全控制提供参考。

    • 硬岩地层超深基坑桩锚支护体系受力与变形特性实测分析

      2024, 24(15):6398-6404. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305315

      摘要 (22) HTML (0) PDF 9.06 M (86) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究硬岩地层超深基坑桩锚支护体系随基坑开挖的受力与变形演化规律,依托于崂山区某基坑支护工程,对南侧支护完成区域基坑的预应力锚索轴力、基坑水平和竖向位移进行了实时监测,分析桩锚支护体系在该地质条件下的力学性能,探讨锚索轴力急速下降与基坑水平位移增大的影响因素。研究表明:预应力锚索轴力持续、急速的下降与基坑紧邻原状山体的土压力和北侧后挖区域的持续施工有关,工程中采取预应力锚索2次补偿张拉适用效果良好;基坑最大水平位移为19.98 mm,最大竖向位移为12.11 mm,南侧支护完成区域基坑支护体系的变形受后续施工区域的影响明显;桩锚支护体系在硬岩及土岩二元地层超深基坑中具有较好的适用性和可靠性。类似工程支护结构设计应重视周边地质环境、邻近区域持续施工等因素的影响。

    • 临江高承压水砂层超深地连墙泥浆参数试验研究

      2024, 24(15):6405-6414. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303271

      摘要 (18) HTML (0) PDF 18.15 M (84) 评论 (0) 收藏

      摘要:南京地铁4号线二期工程滨江站~龙江区间中段江心洲风井工程地表存在淤泥质黏土和较厚高层压水粉砂层,下部覆盖高强度砂砾岩层,地连墙施工时若泥浆参数选择不当则难以起到护壁效果进而发生塌孔或缩孔情况。提高泥浆重度是增大槽壁稳定性安全系数的最直接方式,但同时也会大大增加工程成本。为探明淤泥覆盖下高承压水砂层条件下地连墙成槽作业时最优的泥浆参数,分析并评价该地质条件下的成槽质量,本文采用泥浆护壁的抛物柱法三维模型队泥浆参数进行计算,并通过试成槽试验和超声波检测对计算结果进行验证,最终选择出合适的泥浆配比。研究结果证明泥浆粘度为33s,泥浆比重为1.07g·cm3时可以保证成槽稳定性系数为1.5,结果可为类似工程提供参考。

    • 临江漫滩区超深地连墙成槽变形影响因素分析

      2024, 24(15):6415-6422. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304583

      摘要 (22) HTML (0) PDF 8.75 M (84) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究深厚砂层地连墙槽壁稳定性特征及其主要影响因素,以南京地铁11号线柳洲东路站地连墙成槽施工为工程依托,通过数值模拟方法建立有限元模型。研究结果表明:地表沉降和槽壁水平位移的发展主要集中在成槽前期,而成槽后期变化较小。成槽结束时地表最大沉降为21.8mm,产生位置距槽壁距离约3.6m处,沉降影响范围约为距槽壁10m范围内。槽壁水平最大位移发生在地面以下4.4m粉质黏土层中。槽壁加固对于控制浅层土体成槽失稳具有显著效果,地下水位埋深对地表沉降的影响最大,浆面深度、泥浆重度、槽段长度次之,软土层厚度影响最小。浆面深度对槽壁水平位移的影响最大,地下水位埋深、槽段长度、泥浆重度次之,软土层厚度影响最小。

    • >TV水利工程
    • 组合三棱柱振子流致振动运动特性分析

      2024, 24(15):6423-6430. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303663

      摘要 (29) HTML (0) PDF 9.07 M (83) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文以流致振动能量转换系统为基础,以截面形式和刚度为变量针对组合三棱柱振子进行试验,评估振幅、频率等指标。试验选取了组合三棱柱振子进行了模型试验,通过改变截面排布形式以及系统刚度来研究截面布局、刚度对组合三棱柱振子的影响。该研究旨在探究组合振子流致振动的最佳振动条件,为后续多振子流致振动研究扩展思路。试验结果表明:三种不同排布形式的组合振子,在不同刚度工况下都有较好的振动效果,Ⅰ型和Ⅲ型振子振动随流速变化表现为典型的涡激振动。Ⅰ型排布振子具有最好的振动表现,系统最大振幅比为A*=0.85(K=1400N/m,Ur=7.5)。

    • 克孜河渡槽风荷载数值模拟

      2024, 24(15):6431-6438. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303260

      摘要 (18) HTML (0) PDF 7.11 M (77) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究风荷载对克孜河渡槽结构的影响,考虑到经济成本和时间成本,采用数值模拟进行研究。本文基于流体力学CFD理论,利用Midas NFX CFD软件研究克孜河渡槽的风场环境及风荷载响应,模拟不同风攻角条件下风荷载对渡槽的影响,通过与已有的风洞试验结果对比分析,来验证数值模拟结果的可靠性,深入剖析了风攻角变化对渡槽的影响,并采用数值模拟与单因素方差分析相结合的方法,验证了风攻角变化对渡槽三分力系数的影响。计算结果显示风攻角对三分力系数有显著影响,以及数值模拟可以快速高效的模拟出克孜河渡槽周围复杂的风场环境,能直观反映渡槽表面负压区的分布规律,研究成果对渡槽风荷载的结构设计具有一定的参考意义。

    • >U交通运输
    • 高速公路边坡预应力锚索桩板墙结构参数优化与受力特征分析

      2024, 24(15):6439-6447. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303294

      摘要 (24) HTML (0) PDF 4.90 M (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:桩板墙是高速公路滑坡治理中常用的一种支护措施,其结构参数的优化设计是工程施工的研究重点。以云南省红河州建水(个旧)至元阳高速公路工程AK0+560~AK0+660段桩板墙工程为背景,采用数值模拟与灰色关联分析、正交试验设计相结合的方法,研究桩体嵌固长度、桩间距、桩宽3种结构参数的影响与优化,最终验证优化后的结构参数在地震工况下的稳定性。结果表明:桩间距为主要影响因素,桩体嵌固长度和桩宽的关联度相近,为次要影响因素;桩板墙结构参数最优组合为桩体嵌固长度15.0 m、桩间距5.0 m、桩宽3.0 m;地震工况下,抗滑桩悬臂段土压力以及桩身偏移量和沉降差满足规范要求,边坡稳定性较好。

    • 考虑松动圈影响的公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法

      2024, 24(15):6448-6458. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304256

      摘要 (21) HTML (0) PDF 11.90 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法,基于极限平衡法推导,并与官田竖井实测数据进行了对比验证,最后分析了竖井直径、侧压力系数、围岩等级对竖井围岩压力的影响规律。结果表明:1)与实测数据对比结果显示,本文公式的平均误差度12.85以内,相比其他公式的误差度在180以上,使相对误差减小了167.15以上,可指导工程人员进行竖井的施工设计。2)竖井开挖直径越大,竖井井壁围岩压力越大,但是围岩压力的增长幅度随直径增大而逐渐减弱。3)在未达到极限深度之前,侧压力系数越大,竖井井壁围岩压力越大;达到极限深度以后,不同侧压力系数下井壁的围岩压力一样大。侧压力系数越大,井壁围岩压力随竖井深度的增长越大,更快达到最大井壁围岩压力,即极限深度越小。4)围岩等级越高,竖井的井壁围岩压力越小,在达到极限深度之后的围岩压力也越小。

    • 高海拔地区铁路隧道施工期围岩热流密度数值模拟研究

      2024, 24(15):6459-6465. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304364

      摘要 (20) HTML (0) PDF 7.15 M (76) 评论 (0) 收藏

      摘要:冷负荷预测是隧道施工的重要任务,目前传统隧道冷负荷预测方法无法满足高海拔铁路隧道施工环境。为高海拔铁路隧道的冷负荷预测提供准确方法,本文建立一个热湿耦合多孔介质模型,考虑围岩孔隙率和低压环境对隧道围岩热流密度的影响。建立高海拔铁路隧道围岩热流密度预测模型。分析渗流水和衬砌的存在对围岩热流密度的影响,对比不同环境参数对围岩热流密度的影响。结果表明,隧道的冷负荷取决于围岩的热流密度。预测模型可以准确计算隧道围岩热流密度,其均方根误差(RMSE)为0.573 W/m2。围岩渗流水和衬砌对隧道热湿环境产生显著影响。压力对围岩热流密度的影响最小。围岩温度每升高10 ℃时,围岩初始热流密度增加了58.74 W/m2。此外,每当隧道目标温度增加4 ℃或孔隙率增加0.1,分别导致围岩初始热流密度减少了23.5和0.14 W/m2。本文可以为实际高海拔铁路隧道工程的冷负荷预测提供新的理论方法和参考依据。

    • 改进PSO-LSTM算法预测高速公路交通量

      2024, 24(15):6466-6472. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304498

      摘要 (25) HTML (0) PDF 4.99 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:高速公路交通政策的制定需要准确的预测交通量,基于此,选用LSTM机器学习模型对其研究,针对LSTM模型中参数确定的问题,选用 PSO算法对其优化,同时针对PSO算法中粒子位置更新问题,以公式中各参数含义为切入点进行改进,将PSO算法公式中原来静态的惯性权重及学习权重改为会随着迭代次数及粒子位置改变而改变的动态值,从而达到搜寻精度提高的目的,据此构造改进PSO-LSTM模型,最后通过实例计算分析,分别对高速公路的工作日及休息日进行预测。结果表明改进的PSO-LSTM模型较LSTM模型在工作日及休息日交通量的预测上,其评价指标均方根误差分别提高了12.19%、10.97%,平均绝对误差分别提高了17.06%、15.17%,平方绝对百分比误差分别提高24.56%、23.88%,精度提高值明显高于PSO-LSTM模型。改进PSO-LSTM模型在交通量预测精度上具有显著提高作用,且抗干扰能力强,可以为政策的合理制定提供更可靠的依据。

    • 网联异质车群的自主换道行为及动力学建模

      2024, 24(15):6473-6484. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304815

      摘要 (20) HTML (0) PDF 13.96 M (94) 评论 (0) 收藏

      摘要:道路上行驶的网联异质车流,存在着网联自主驾驶汽车(Connected Autonomous Vehicles, CAVs)和人工驾驶汽车(Human-driven vehicles, HVs)的复杂交互耦合关系。传统的交通优化模型着重于均匀化网联车辆的运行速度,缺乏对网联车辆自主换道和主动礼让行为的考虑。为引导CAV自主变道决策和让行行为,挖掘其自主行为的动力学特性,运用系统动力学建立车车交互行为模型,判断CAVs所处的空间阈值,控制瓶颈区CAVs的目标巡航速度,调节瓶颈区道路车辆密度,提高异质车流通行效率。采用Matlab数值仿真,验证分析面向CAV自主决策行为的动力学模型,结果表明:相较于传统的交通优化模型,加入符合换道条件和让行条件下的CAVs自主行为因素后,交通瓶颈区车辆平均延误以及瓶颈区排队长度均减少约20%,其中停车延误可减少约40%。网联异质车流中车车交互行为特性及自主决策行为动力学模型可为提高异质车流在瓶颈区的高效运行提供理论基础。

    • 信号交叉口右转渠化岛区域非机动车过街冲突

      2024, 24(15):6485-6492. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303651

      摘要 (23) HTML (0) PDF 2.68 M (79) 评论 (0) 收藏

      摘要:为科学评价信号交叉口右转渠化岛设置给非机动车过街带来的交通安全风险,实地采集了南昌市5个信号交叉口的视频,并提取了各交叉口右转渠化岛区域机非冲突数据、交叉口几何设计特征、交叉口渠化方式以及交通流特性等数据;采用改进型TTC指标对交通冲突进行判定,共得到304起冲突事件;基于贝叶斯方法构建了考虑不同交叉口间异质性的随机效应冲突模型,对比了固定效应与随机效应负二项模型的拟合优度并分析了显著影响因素;基于随机效应模型,确定了期望机非冲突数计算公式,绘制了不同交通流情况下信号交叉口渠化岛设置标准曲线。研究表明:相比于固定效应模型,随机效应模型对机非冲突有更好的拟合效果;相比于无渠化岛交叉口,软渠化岛和硬渠化岛的设置会导致交通冲突分别增加38%和61.4%;右转机动车交通量、过街非机动车交通量和非机动车违法行驶数量每增加1%,将导致机非冲突分别增加0.85%、0.44%和0.18%;右转机动车平均速度每增加1%,将导致机非冲突减少2.5%。

    • 基于卷积神经网络的不良驾驶行为辨识

      2024, 24(15):6493-6501. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304825

      摘要 (26) HTML (0) PDF 8.02 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:为量化描述驾驶员驾驶行为的动态变化过程与不良程度,研究了不良驾驶行为谱的构建与分析方法,用于不良驾驶行为的实时辨识。首先,基于拉格朗日插值法对轨迹数据清洗处理后提取特征指标参数构建驾驶行为谱,采用风险度量法对急转向、急加速、急减速、超速4种不良驾驶行为进行量化表达。其次,使用大样本统计分布的IQR与客观赋权的CRITIC方法确定不良驾驶行为特征指标参数阈值与权重,结合隶属度函数构造模糊综合评价模型对不良驾驶行为谱特征值进行确定以标定不良行驶车辆。最后,将不良驾驶行为谱特征值作为输入,基于人工智能卷积神经网络(CNN)算法对不良驾驶行为进行辨识,并与SVM、RF、BP等传统机器学习算法在辨识误差上进行比较。结果表明:CNN算法对不良驾驶行为辨识的理论误差值MAE为0.059、RMSE为0.084、R2高达0.911。可见,不良驾驶行为谱作为一种客观量化不良驾驶行为的方法与CNN算法相结合,能依据车辆运行轨迹对不良驾驶行为进行自动辨识,具有客观性、可靠性与适应性。

    • 天津LNG码头SBAS-InSAR时序形变及地面监测数据响应分析

      2024, 24(15):6502-6509. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303617

      摘要 (18) HTML (0) PDF 9.42 M (82) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了查明油气重大基础设施中,由星载雷达干涉测量、地面GNSS形变监测、地下位移传感器监测和管道应力应变监测网络构成的星地一体化监测技术的有效性,本文采用SBAS-InSAR技术提取了天津LNG(Liquefied Natural Gas )码头区域油气管线区域的长时间序列的地表形变数据,进一步分析了地面GNSS(全球导航定位系统)地表位移、多层深度位移计、管道应变传感器数据与同步的SBAS-InSAR地表形变量的数据响应关系,并进一步分析了雨-旱循环的时序变化规律。结果表明:2019年5月-2022年4月的3年间天津LNG码头区域非均匀沉降最为显著,最高达到-394mm;SBAS-InSAR的时序形变数据15-53mm的沉降形变,在GNSS中有9-57mm的地表位移响应,两者相关显著,具有良好的一致性;SBAS-InSAR地表形变变化特征与多层位移计在1m、2m和3m深的位移数据响应特征都与降水量关系密切,呈现显著的雨季-旱季波动特征,二者具有良好的同步性,说明SBAS-InSAR地表形变变化特征能够揭示地下土层的位移变化特征;SBAS-InSAR地表沉降量与地下管道应变呈正相关, SBAS-InSAR获取的地表形变是反映地下管线应变的良好指标。由星载雷达干涉测量、地面GNSS形变监测、地下位移传感器监测和管道应力应变监测网络构成的星地一体化监测数据的集成应用,能够为未来星地一体化的管道安全监测技术体系构建提供有益的借鉴。

    • >V航空、航天
    • 涵道螺旋桨多工况设计

      2024, 24(15):6510-6517. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303300

      摘要 (30) HTML (0) PDF 7.85 M (78) 评论 (0) 收藏

      摘要:单一工况下设计的涵道螺旋桨通常不能满足垂直起降飞机的多工况高效需求。基于叶素动量理论可以开展涵道螺旋桨多工况设计,其关键在于不同工况下螺旋桨拉力占比、修正来流速度的计算。在无螺旋桨几何的情况下,采用动量源方法对涵道拉力进行估算,提出了修正来流速度的计算方法,基于最小能量损失原则建立螺旋桨几何,采用多重参考系方法进行耦合计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)修正,得到单一工况下弦长扭转角关系、螺旋桨拉力占比以及修正来流速度。通过改变设计升力系数及转速,使不同工况下涵道螺旋桨的弦长及扭转角相匹配。分析结果表明,动量源方法计算的涵道拉力占比较大,来流速度修正方法可减少相同工况下耦合CFD求解计算量。多工况设计可有效提高涵道螺旋桨的综合效率。

    • 轴流压气机可调静子叶片间隙泄漏流数值研究

      2024, 24(15):6518-6524. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2303325

      摘要 (25) HTML (0) PDF 16.04 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究轴流压气机前面级可调静子叶片部分间隙泄漏流对压气机性能和流场的影响,通过数值方法模拟某轴流压气机带有可调静子叶片的前面级1.5级流场,并详细分析了部分间隙泄漏流特征。数值仿真结果表明,相较带容腔原型算例,部分间隙使得压气机特性线往左下方偏移,设计点效率降低0.12%,近失速点效率降低1.83%,但喘振裕度提升6.4%;可见受到部分间隙泄漏流影响,静子叶片根部出口气流角明显增加;部分间隙泄漏流可以给吸力面根部角区低能流体充能,降低设计点端壁处的损失,降低近失速点吸力面分离涡的强度,提升喘振裕度;根部部分间隙造成叶片根部做功能力降低,但影响范围控制在5%叶高以内;部分间隙造成静子根部流场发生改变,使得设计工况点静子根部产生一条附着线,并形成闭式分离。

    • CEEMDAN-SE-WT降噪方法在航空发动机燃油流量信号中的应用

      2024, 24(15):6525-6533. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304897

      摘要 (26) HTML (0) PDF 4.41 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:燃油流量信号是反映发动机状态和计算飞机排放物排放量的重要信号,但飞机飞行过程中传感器采集信号时不可避免地会受到外界环境以及内部因素干扰。提出一种结合样本熵(sample entropy,SE)的完全自适应噪声集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)与小波变换(wavelet transform,WT)的联合降噪方法。首先使用CEEMDAN对燃油流量信号进行分解得到本征模态分量,利用样本熵筛选含噪分量,并用相关系数与方差贡献率进行复核。对于含噪分量使用小波阈值降噪进行处理。最后将未处理的模态分量和完成降噪的模态分量重构得到最终燃油流量信号。通过与其他方法比较,CEEMDAN-SE-WT方法拥有最高信噪比为85.287,降噪后燃油消耗总量与飞机总重变化最为接近,可以认为该方法较大程度保留了燃油流量信号中的有效特征,为后续计算民机排放物排放总量提供了良好的数据支持。

    • 改进麻雀算法的无人机三维路径规划

      2024, 24(15):6534-6542. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304154

      摘要 (39) HTML (0) PDF 20.39 M (9064) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决无人机在三维环境下的路径规划问题,本文通过麻雀搜索算法研究了路径规划方法。传统的麻雀搜索算法求解该问题时存在易陷入局部最优、收敛精度低等问题,针对该问题提出改进方法。首先,对种群中的发现者加入动态权重因子,使其能够提高局部搜索能力,同时提高收敛速度,同时引入高斯变异;追随者采用量子粒子群生成新解的方式;并且加入额外的柯西变异进行扰动,柯西变异的扰动幅度较小,可以增强局部搜索能力。通过仿真实验,.算法改进后分别与麻雀算法以及其他改进的麻雀算法进行对比,结果表明该算法收敛速度更快,求解精度更高,证明了该算法的有效性和可行性,可见在无人机三维路径规划中具有很大的发展前景。

    • 民航飞行人员神经行为能力测评工具开发及应用

      2024, 24(15):6543-6550. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2304945

      摘要 (30) HTML (0) PDF 2.00 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了开发民航飞行员神经行为能力测试系统,提出神经行为能力的测评方法。首先,通过相关文献及飞行员选拔的测评工具的研究,提出民航飞行员神经行为能力测评指标及测评方法;而后,使用Delphi编程实现系统构建及各测试项目的开发及优化,并招募组织40名飞行学员进行测试项目区分度检验及38名飞行学员进行重测信度检验。最后,招募891名飞行学员,根据被试所在年级、学习层次和测试时的状态进行三组差异性检验,探索不同年级、不同阶段及不同状态的飞行学员神经行为能力特征。结果表明:民航飞行员神经行为能力测评指标由感知觉能力、注意力、记忆力、警觉性、判断力、动作协调6个一级指标及12个二级指标构成;工具具有较好的区分度及重测信度,具备较好的一致性、可靠性及有效性;不同阶段的民航飞行学员在部分测试项目得分上差异存在显著性(P<0.05),不同状态的飞行学员在所有测试项目上均存在差异,除空间位置记忆广度项目外,其余项目正常组的得分均优于困倦组(P<0.05)。本测评系统能够较为有效且可靠的评估民航飞行员的神经行为能力,系统操作简单、实用性较强,具备较为广阔的应用空间。

    • 一种面向在轨服务卫星地面应用系统的软件开发方法

      2024, 24(15):6551-6557. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305857

      摘要 (31) HTML (0) PDF 5.29 M (74) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决现有在轨服务卫星地面应用系统瀑布式软件开发模型灵活性差,难以适应用户需求变化等不足,通过利用敏捷开发模型的思路,设计了一种迭代式在轨服务卫星地面应用系统软件开发方法,将用户纳入到软件开发过程中,在各个研制阶段持续与用户进行需求迭代,完成业务软件的功能升级。结果表明:该方法可提升业务软件功能与用户需求的匹配程度,并为后续在轨服务卫星地面应用系统的建设提供参考。

    • >X环境科学、安全科学
    • 基于LPWAN和AQI指数预测的空气质量监测系统

      2024, 24(15):6558-6566. DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2305450

      摘要 (51) HTML (0) PDF 10.43 M (97) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统空气质量监测系统抗干扰能力差、稳定性不高以及AQI指数预测精度不足等问题,设计了一种集低功耗广域物联网LPWAN、One-NET云平台和循环神经网络GRU于一体的空气质量监测系统。系统利用LoRa技术采集环境参数,集合云平台技术、SSA-VMD-GRU模型实现远程监控和预测AQI指数。通过通信测试,结果表明通信距离1000米内,通信率在96%以上,丢包率不超过4%。将采集到的特征参数用传统的GRU模型、VMD-GRU模型和本文提出的SSA-VMD-GRU模型进行训练、测试仿真和对比,结果表明SSA-VMD-GRU模型相较于传统的GRU模型和VMD-GRU模型对AQI指数有更好的预测效果,均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE均有降低,预测误差率在3%以内。该系统能够实现对空气质量的实时监控和AQI指数的精准预测,为准确发布空气质量预警提供借鉴。

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