摘要:随着数据中心规模持续扩张与能耗不断攀升,能效提升与低碳运行面临诸多难题。 在此背景下,如何对温度与热负 荷进行精准预测已成为实现智能化管理的核心环节。 系统梳理了数据中心温度与热负荷预测的研究进展。 首先,回顾了该 问题的研究背景与意义,分析能耗、冷却与热环境耦合对能效优化的影响机制。 其次,介绍温度与热负荷预测的核心概念,并 将现有研究归纳为三类范式:物理主导建模强调机理一致性与物理解释性,数据驱动方法依托监测数据实现高效预测,融合 建模则在两者之间寻求平衡,兼顾精度、泛化性与可解释性。 在此基础上,比较稳态与瞬态预测方法的差异与互补性,评估其 在能效评估、冷却优化、动态调控和风险预警中的应用价值。 最后,探讨了未来的发展趋势,指出多尺度协同、跨场景适应与 预测-控制一体化将成为重要的发展方向,为智能化与低碳化数据中心的建设提供理论支持与方法指引。

摘要:针对在中深层地热地埋管换热分析过程中,往往忽略地层的垂向异性问题,为研究多种地层下不同因素对中深层套 管式地热地埋管换热性能的影响,通过确定关中盆地不同地层的地温梯度和导热系数的取值,采用 COMSOL 数值模拟软件建 立了基于地层年代多参数纵向分层的中深层套管式地热地埋管数值换热模型,首先对比分析了分层与均质两种模型换热效 果的差异性,随后模拟分析了循环流量、内管导热系数等因素对套管式换热器换热性能的影响。 结果表明:连续运行一个采 暖季(120 d)时,分层模型较均质模型的单位时间取热量增加 49. 03 kW,分层模型能较好地体现出地层差异性所导致的地温 恢复速度的分层性;出口水温随着内管导热系数的增加而降低,取热量也随之下降;提高循环流量可提高单位时间取热量,但 大于 25 m3 / h 时,增速逐渐平缓。 研究可为关中盆地中深层地热开发利用提供参考。

摘要:地下河是西南岩溶地区地下水的重要赋存形式,了解岩溶地下河结构特征及水流路径对水资源研究、地下水保护和 工程建设具有重要意义。 以平江地下河为例,采用示踪试验、水文地球化学监测并结合水文地质条件研究地下河岩溶管道结 构特征及水流路径。 研究结果表明:平江地下河水化学类型为 HCO3 -Ca 型,地下水水化学组分的形成以溶滤作用为主。 δD- δ18 O 同位素呈现沿地下河径流方向逐渐富集的趋势,下游地下河系统相对于中上游地下河系统具有相对封闭性。 平江地下 河为多源单汇型地下河,岩溶管道呈树枝状发育,共发育有 1 条主干流、4 条支流。 地下河主管道示踪试验穿透曲线呈现“平 台”特征,反映主管道为双岩溶管道与裂隙并存,且在流动路径上存在多处水体滞留空间。 研究成果可为复杂岩溶地下河的 水资源调查及开发利用提供参考。

摘要:红层残积土具有高液限、低强度、强胀缩性等特征,在工程中不能直接作为填料。 通过多种改性材料预掺,高效材料 复掺,最终提出采用生石灰 + 灰木质纤维作为外掺剂对其进行改良。 通过对不同掺量下的试样开展剪切试验、加州承载比 (California bearing ratio, CBR)贯入试验、压汞试验和扫描电镜试验等,分析生石灰 + 灰木质纤维对土体宏观力学和微观孔隙 的改良机制。 结果表明:改良土剪切强度和黏聚力均随生石灰掺量的增加先增大后减小,最优改良掺量 4% 灰木质纤维 + 4% 生石灰;孔径分布显示,改良土大孔隙和微孔隙比例增加,中孔隙减少,其他孔径占比起伏稳定;基于 PCAS 软件的电镜扫 描分析,改良土较素土孔隙及层间裂隙减小,团粒间胶结能力增强,结构稳定。

摘要:乌蒙山区地质条件复杂,典型靴状二元坡体结构发育(上硬下软、上陡下缓),叠加高强度地下采动与季节性冻融-降雨 耦合作用,导致乌蒙山区冬季崩滑灾害呈现高频次和高灾害效应特征。 以镇雄县头屯采动型崩塌为例,基于野外调查和机载 LiDAR(机载光探测与测距)等方法分析采动斜坡地质结构特征,结合离散元数值模拟(PFC2D )反演斜坡变形破坏过程,并引入改 进切线角理论提出预警阈值,最后探讨并提出冬季采动灾害失稳机理新思路。 结果表明:头屯崩塌破坏模式为开采扰动-顶板塌 陷-后缘拉裂-剪断四阶段演化机制:煤层开采引发应力重分布,导致顶板塌陷;坡体上部向临空方向挤出的趋势导致后缘竖向拉 裂缝出现并扩展;崩塌后壁岩体被裂隙网络切割破碎并沿软层缓慢向外挤出,最终朝陡倾临空面崩塌。 采动斜坡预警阈值应设 定于匀速变形阶段(切线角 25. 42°),较传统临滑判据显著提前。 引入“热梯度效应”和“锅盖效应”理论,从三方面探讨提出该区 域冬季采动山体失稳机理。 研究结果对于乌蒙山区冬季采动斜坡失稳预警及机理研究具有一定的参考意义。

摘要:为科学评估热带县域地质灾害易发性,选取地貌特征、地质环境、人类工程活动及自然环境的 4 类指标 12 个评价因 子,并采用频率比(frequency ratio,FR)将评价因子定量化后作为输入变量,与随机森林(random fores,RF)、逻辑回归(logistic regression,LR)、支持向量机(support vector machin,SVM)进行耦合,构建 FR-RF 模型、FR-LR 模型和 FR-SVM 模型,对海南省琼 中县进行地质灾害易发性评价。 结果表明:研究区地质灾害高易发区主要集中于地表起伏剧烈、水力侵蚀显著的山地及沟谷 地带;三类模型的曲线下面积(area under curve,AUC)值分别为 0. 95(FR-SVM 模型)、0. 94(FR-RF 模型)、0. 79(FR-LR 模型), 均高于 0. 7,其中 FR-SVM 和 FR-RF 模型预测性能更优;综合精确率、准确率、召回率及 F1 分数,FR-RF 模型在易发性评价中 表现最佳。 研究将有效提升小样本条件下的地质灾害预测精度,频率比模型与机器学习算法的融合能够有效提升小样本条 件下的地质灾害预测精度,为琼中县及类似区域的灾害防治与规划决策提供了可靠的技术支撑。

摘要:睡眠呼吸暂停综合征（sleep apnea syndrome, SAS）是一种常见的慢性综合征,特点为间歇性低氧和睡眠碎片化。 SAS 与多种胃肠疾病,如胃食管反流病(GERD)和结直肠癌等存在关联。 然而,既往研究受方法学限制,致使其共同的遗传基础尚 不明确。 通过综合性遗传分析,探讨胃肠疾病与 SAS 之间的共享遗传结构及因果关系。 结合大规模的全基因组关联研究(ge- nome-wide association study, GWAS)汇总统计数据和先进的统计遗传学方法,将胃肠疾病与 SAS 的数据进行整合。 通过全基 因组跨性状分析评估遗传相关性,识别共享基因位点,分析基因表达与性状的关联,并推断可能的因果关系。 研究发现胃食 管反流(gastroesophageal reflux disease, GERD)与 SAS、胃十二指肠溃疡与 SAS、慢性胃炎与 SAS 以及肠易激综合征(irritable bowel syndrome,IBS)与 SAS 之间存在显著遗传相关性。 通过跨性状的荟萃分析,进一步确定了共享的遗传位点。 利用基于汇 总数据的孟德尔随机化(summary-based Mendelian randomization,SMR)方法预测了与胃肠疾病和 SAS 相关的致病基因。 孟德 尔随机化(Mendelian randomization, MR)分析支持了 GERD 在 SAS 中的因果作用。 研究证实了胃肠疾病与 SAS 之间存在紧密 的内在联系。 胃肠疾病在 SAS 中的遗传相关性及因果效应强调了胃肠健康在 SAS 管理中的关键作用。 未来仍需进一步研 究,以阐明其潜在机制及对临床治疗的意义。

摘要:深部巷道围岩处于极限应力状态，在高垂直应力和强构造应力的环境下受动载扰动极易发生冲击地压。本文基于深部煤层大巷多次冲击地压前后微震时变特征分析，通过理论分析、数值模拟的方法，研究了动载扰动下深部巷道微震信号分形特征和煤岩体发生冲击破坏时不同类型能量的演化规律，得到了深部巷道围岩发生冲击破坏的能量判据。研究结果表明：无冲击危险时微震日累计能量值稳定维持在103J量级；低冲击风险时微震日累计能量跃升至10?J量级；中等冲击风险时微震日累计能量达到10?J量级；强冲击风险时出现多次微震日累计能量达到10?J量级。在冲击地压发生前，分维值会持续下降，判定冲击地压危险等级时，若微震事件分形维数低于预警值0.58，则应引起重视，危险等级应提高一级。动载扰动初期，巷道围岩顶板塑性区急剧扩展；动载扰动中后期，巷道围岩塑性区逐步向底板发展，在留底煤的条件下会加重底鼓现象。塑性区的扩展消耗煤岩体中储存的形变能，若煤岩体发生动力破坏，则煤岩体中储存的体变能将全部转换为动能，形成巷道冲击地压。最后理论分析了一盘区大巷底板大直径钻孔施工的最佳角度。研究结果可为高家堡煤矿以及类似地质条件下的巷道冲击地压防治提供基础理论指导与借鉴。

摘要:弧焊电源作为弧焊技术的核心部件，其性能直接影响焊接质量和效率。针对传统工业弧焊电源存在的损耗大、体积大、噪声污染严重等问题，本文旨在开发一种高性能弧焊电源解决方案。通过采用对称谐振网络电感-电感-电容（Inductor-Inductor-Capacitor，LLC）谐振变换器拓扑结构，结合高频碳化硅（Silicon Carbide，SiC）功率器件设计新型弧焊电源，通过理论分析、仿真验证和实验测试，系统研究了电源的工作特性与降噪性能。实验结果表明，所研制弧焊电源样机输出功率达11 kW，功率密度相比工业级产品提升约300%，峰值效率达到96.3%，有效降低了工作噪声；电源外特性满足弧焊工艺要求，系统体积显著减小。可见，基于LLC谐振变换器和SiC器件的新型弧焊电源设计方案，能够同时实现高效率、高功率密度和低噪声运行，为工业弧焊设备升级提供了有效技术路径。

摘要:渝东南地区已成为我国页岩气储量和产量增长的重要阵地,但该区断层发育且封闭性差异较大制约了页岩气勘探开发。为了评价页岩层断层封闭性及其对页岩气富集高产的控制作用,以地震、钻井、测井、实验分析和试气等资料为基础,通过不同级别、不同性质断层解剖和封闭性评价,分析了断层发育特征,总结了断层对页岩气保存的差异性影响,建立了与断层相关的断控页岩气藏模式。研究结果表明：①渝东南地区发育北东向、近南北向、北北西向3组3个级别断层,北东向逆冲断层最为发育,其次为近南北向走滑断层；②受断层面正应力、断层上下盘对接关系、泥岩涂抹等因素控制,断层封闭性具有较大差异：挤压性三级断层总体封闭性较好；走滑性三级断层封闭性差异较大,断层封闭能力不足易导致高压转变为常压；四级和五级低级别断层封闭性较好,同时断裂伴生的天然裂缝发育,促进页岩气富集成藏；③渝东南地区发育断背斜型、反向逆断层遮挡型、断凹型等3种断控页岩气藏模式,页岩气富集程度逐次降低,明确了不同模式页岩气富集高产规律与主控因素。结论认为,研究成果深化了复杂构造区页岩气保存条件和富集规律认识,可以为页岩气高质量勘探提供依据和参考。

摘要:在极地开展冰下湖钻探对反演冰盖演化历史、揭示冰盖动力学机制以及探索未知生命形式等均具有重要意义。目前，我国计划在未来实施麒麟冰下湖科学钻探工程。为了实现麒麟冰下湖的无污染钻进取样，本文提出了一种结合热水钻机和可回收式自动探测器RECoverable Autonomouse Sonde (RECAS)的新型钻探方法，并提出利用自然冷冻法和主动制冷法来实现热水钻孔和热融钻孔的分隔。为了评估这两种冻结封孔方法在麒麟冰下湖钻探工程中的适用性，本文首先通过模拟预测了麒麟冰下湖上覆冰层的温度分布，然后在COMSOL Multiphysics 5.6软件中建立了上述两种冻结封孔方法的数值模型。接着，通过模拟得到了采用上述两种冻结封孔方法时的钻孔冻结时间，求出了采用自然冷冻法时RECAS钻具的安全钻进距离和安全钻进时间，同时得到了采用主动制冷法时所需的制冷功率密度，进而对两种冻结封孔方法的可行性进行了比较。研究结果表明，在实际的麒麟冰下湖钻探工程，应优先选用主动制冷法来实现热水钻孔和热融钻孔的分隔，并将制冷功率密度控制在0.19 W/cm2左右，此时，热水钻孔可在8 h内完全冻结。

摘要:玛湖区块致密砾岩储层破裂压力差异较大，易导致水平井分段压裂改造不均衡、生产效果较差，亟待准确预测压裂甜点提升水平井改造效果。为此，基于随机森林和交叉验证，筛选了致密砾岩储层破裂压力的主控因素，利用阿尔法进化算法(Alpha evolution,AE)优化双向长短时记忆网络的超参数，建立了破裂压力的组合预测模型，将破裂压力引入压裂甜点评价并计算压裂甜度，创新建立了致密砾岩储层的压裂甜点预测模型，并以玛湖区块现场数据为例进行了验证。结果表明，主控因素筛选和超参数优化有效提升了破裂压力组合预测模型的准确率，预测的均方根误差（Root mean square error，RMSE）为0.75、平均绝对百分比误差（Mean absolute percentage error，MAPE）为0.63%、决定系数R2为0.92；压裂甜度与产油剖面（Flow scanning imaging，FSI）数据回归的R2为0.87；将压裂甜点预测模型迁移应用到不同区块R2仍超过0.70。研究认为，压裂甜度与产油量具有较强的相关性，建立的压裂甜点预测模型具有良好的适用性，能够有效指导致密砾岩储层水平井的压裂设计和分段分簇优化，为实现均衡改造和提高采收率提供技术支撑。

摘要:准确预测井筒压力是凝析气井生产动态分析的关键参数。随着开采的深入，从井底向井口的流动过程中，由于压力和温度的降低，将在水平井井筒中的某一位置，析出水相，此时水平井井筒内由单相气流转变为超高气液比且小液量的气液两相流，实质为单相气流与气液两相流的分段组合，采用经典的气相或气液两相流压降模型难以正确预测其井筒压降。为此本文以产凝析水的水平气井为研究对象，对7种凝析水模型进行评价，优选饱和压力模型准确计算井筒内天然气析水量，并界定气液两相流的起始点。重点开展极小液量和超高气液比下气液两相管流实验，分析了气相表观流速、液相表观流速、管倾角对持液率的影响，建立了适用于产凝析水的水平井持液率新模型，模型计算值与实验结果相对百分误差和绝对百分误差分别为-0.1%和11.65%。鉴于水平段至析水点为单相气流，采用拟单相流压降计算；与超高气液比条件下的两相流压降模型组合，形成产凝析水的水平气井井筒压降预测方法，4口产凝析水的水平气井计算表明，新模型平均相对百分误差和绝对百分误差分别为-6.33%与6.33%，对指导凝析水气井的生产具有重要的借鉴意义。

摘要:为优化能源结构，揭示混氢海管因泄漏引发的气体羽流扩散过程演化规律，基于多相流动力学理论与计算流体力学理论，采用FLUENT软件构建混氢海管泄漏扩散数值模型并开展多工况模拟，明确泄漏气体羽流扩散过程存在四个特征阶段。重点研究掺氢比、泄漏孔径、海流速度及海水深度对混氢天然气泄漏扩散形态及气体羽流迁移路径影响机制。结果表明：掺氢比、泄漏孔径、海流速度及海水深度均对混氢海管泄漏气体羽流扩散过程有显著影响。掺氢比越大，混氢天然气羽流扩散范围越大且溢出海面时间越短；当泄漏孔径较小时，气体羽流易出现非定常波动，在接近海面时纵向扩散速度减慢，反之，当泄漏孔径较大时，气体羽流上浮过程相对稳定，到达海面时间越短；海流速度越大，气体羽流沿海流方向扩散偏移距离越大，形成随流速梯度变化的曲线迁移路径；泄漏孔距离海面越远，气体羽流上浮至海面时间越久。

摘要:为提升非正交偏置变位斜齿面齿轮传动啮合性能以满足航空动力传动的使用要求，提出了非正交偏置变位斜齿面齿轮副主动小轮齿面修形设计方法，选取主动小轮齿向、齿廓修形曲线的8个几何控制参数作为优化变量，以减小承载传动误差波动幅值、降低齿面接触闪温、均匀齿面载荷分布为优化目标，建立多目标优化模型，并采用多目标遗传算法NSGA-II实现优化求解。算例分析表明：优化齿面修形可使承载传动误差波动幅值显著下降、大轮齿顶部位的最大齿面接触闪温明显减小、齿面载荷分布趋于均匀，为空间紧凑高性能航空动力传动系统的设计提供了理论参考。

摘要:发射箱是导弹武器系统的重要设备之一，用于导弹的储存、运输与发射，在作战中容易受到破片打击。本文以典型发射箱结构为研究对象，以破片作为毁伤元，对各目标功能系统和部件毁伤效应进行分析，建立发射箱毁伤树模型，基于等效射击线法完成弹目交汇计算，以极限穿透速度和剩余速度作为终点毁伤效应判据，构建出一套以导弹发射箱为研究对象的易损性分析模型，并基于易损性分析模型全方位对导弹发射箱各部件以及整体进行易损性评估。结果表明：导弹发射箱各部件对于不同速度、方位破片打击毁伤敏感性差异较大；当破片速度在220m/s以内时，四个典型方向打击下不会对导弹发射箱整体产生毁伤，当破片速度在220-630m/s以内，从侧方和上方打击更容易对导弹发射箱毁伤，当破片速度大于630m/s时，从前方和后方打击更容易对导弹发射箱毁伤。该毁伤评估结果不仅为破片打击下的发射箱各部件结构优化提供支撑，还可以为作战打击策略制定提供指导。

摘要:随着新能源发电的不断并网，火电厂对灵活运行的需求日益增加。然而，灵活性的提升往往会导致经济性的下降。为提高火电机组的运行经济性，本文建立了机理结合数据驱动的直接空冷机组冷端数字孪生模型，利用实时数据辨识孪生模型中的关键动态参数并提出了一种基于孪生模型的最优背压计算方法。该方法依托高精度的孪生模型，通过历史数据回归技术修正背压寻优过程中的关键参数，借助关联度分析，预估不同条件下最优风机转速的存在区间，并利用区间自适应粒子群算法进行净功率适应度函数寻优，从而实现了基于物理实体动作规律的最优背压和相应风机转速的快速寻优。本文提出的最优背压计算方法已应用于600MW直接空冷机组。研究结果表明：数字孪生技术的应用可提升机理模型的准确度，与传统拟合模型参数方法相比，输出结果的平均相对误差下降至2%以内，Pearson相关系数达到0.9以上。根据以上方法得到的最优背压及相应风机转速可为电厂提供运行指导，有助于降低燃料消耗，提高机组经济性，预计每天可节约标准煤6.82吨。

摘要:为了平抑分布式电源并网之后的波动性，优化并网后配电网的运行管理以及提升配电网消纳能力，提出了新型电力系统源网荷储互动下，有功无功两阶段协调优化运行策略。第一阶段调节有载调压器变压器的变比和并联电容器组，以网损、电压偏差作为优化目标；第二阶段调整静止无功补偿器、光伏逆变器，目标是光伏并网点有功波动、并网点的电压偏差最小。两阶段通过迭代协调与反馈方法进行信息传递，结合均匀网络理论和改进多目标环形小生境粒子群优化算法，通过IEEE33节点系统上进行了仿真验证，结果表明电压质量的抬升和网损的降低以及抑制光伏波动都有明显的效果，最后研究了分布式电源进行选址定容，进一步说明改进算法的通用性。

摘要:为促进配电网高效吸纳高渗透率分布式电源，满足电动汽车等新型负荷需求，本文提出了一种基于改进非支配鲸鱼优化算法（non-dominated sorting whale optimization algorithm，NSWOA）的储能型柔性软开关(energy storage-type flexible soft open point，E-SOP)多目标优化配置模型。首先通过柔性软开关内置的直流母线嵌入储能装置，集成可控性更高的E-SOP。其次，基于时序电压灵敏度法确定E-SOP的最优安装位置。然后，以最小化系统运行电压偏差和损耗为目标，建立E-SOP的多目标优化配置模型。最后，采用区域角度量化筛选机制（quantized screening law for the region angle，QSL-RA）对NSWOA搜索的Pareto解集进行调整，避免解集陷入拥挤，实现模型有效求解。以修改后的IEEE33节点配电网系统为例，验证了该模型的有效性。结果表明，优化配置后的E-SOP具有更好的可控性和灵活性。

摘要:岩石声发射(AE)信号具有显著的非平稳性和非线性特征,导致传统的降噪方法面临较大挑战。为此,本文提出一种结合变分模态分解(VMD)和奇异谱分析(SSA)的降噪方法。首先,利用网格搜索算法,以频谱重叠度作为损失函数,确定最优的VMD参数组合；随后,使用VMD将初始AE信号分解为若干个具有不同中心频率窄带宽的固有模态函数(IMF)分量和残差res分量,将后者视为噪声分量；计算各IMF分量与残差res分量的相关系数,若相关系数高于设定阈值,则将该IMF视为噪声分量并予以剔除,若相关系数低于阈值,则视为含噪IMF分量；对于含噪IMF分量,利用残差res分量的最大奇异值来确定信号与噪声的分界点,依据此选择合适的重构阶次,进一步应用SSA二次降噪；最后,基于降噪后的IMF分量重构成AE信号。仿真和实测数据分析结果表明,本文提出的VMD-SSA降噪方法能有效去除噪声成分,同时较好保留信号的频率特征。与小波包降噪方法、CEEMDAN降噪方法、VMD-小波包降噪方法和CEEMDAN-SSA降噪方法相比,该方法在AE信号降噪性能上具有显著优势,能为后续的振铃计数和能量分析等提供有力支持。

摘要:为了应对传统美洲狮(Puma optimizer,Puma)算法存在的初始位置不均匀,搜索精度不高等问题,提出了一种混合多策略的美洲狮算法(Tent multi strategy puma optimizer, TPuma)。采用Tent混沌映射代替传统伪随机数生成初始种群,从而提升种群的多样性。在原有的位置更新公式基础上,引入新的更新机制,使个体在迭代过程中有效跳出局部最优解。并在原算法中融合Levy飞行机制,平衡原算法在探索和开发阶段的选择概率,使算法迅速找到最优值。采用Wilcoxon检验测试Puma与TPuma之间有无显著差异,再用马尔科夫链稳态分布柱状图直观地观察不同状态的概率分布情况。使用基准测试函数和两个经典工程设计问题进行仿真实验,并与其他流行算法进行比较。仿真结果显示,加入Tent混沌映射和Levy飞行机制后,算法表现出优越的收敛速度和更高的寻优精度。

摘要:针对海象优化算法（Walrus Optimizer，WO）收敛速度慢、易陷入局部最优的不足，提出了一种多策略改进的海象优化算法（Improved Walrus Optimizer, IWO）。首先，对利用Halton序列进行位置更新的雄海象引入自适应算子使它的位置发生变异扰动以增加算法的寻优精度；其次，对雌海象的位置更新公式引入基于多重心的反向学习策略，充分利用种群的多样性，从而寻找到全局最优。为验证所得改进算法IWO的性能，对23个基准测试函数进行实验，和其它优化算法进行数值对比以验证所得改进算法IWO的优越性，同时将所得改进算法应用于求解无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）覆盖优化和钢筋梁柱结构优化问题。数值实验结果表明，与其它优化算法相比，所得改进算法对23个测试函数有较高的寻优精度和较快的收敛速度，在WSN覆盖优化问题中，IWO算法的覆盖性能有大幅提升，覆盖率可达98.87%；在钢筋梁柱结构优化中，相较于原WO算法，改进后的IWO算法设计的钢筋梁柱结构总造价成本降低了14.31%，说明所得改进算法IWO具有好的寻优性能和实用性。

摘要:油田注水井套管损坏可能导致井筒失稳、井壁坍塌,甚至引发井喷、溢流等安全事故。通过精准的套损预测,可及时发现井筒异常,提前采取预防措施,从而降低安全风险,提高注水井的使用寿命,并有效减少井口修复与维护成本。为快速、准确地预测未来一年内水井是否会发生套损,通过改进的麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm,ISSA)优化随机森林(Random Forest,RF)方法研究了注水井的套损预测。该方法采用圆混沌映射对种群进行初始化,并引入高斯扰动优化麻雀搜索算法,以增强其全局搜索能力和收敛速度。随后,利用优化后的麻雀搜索算法选择随机森林的超参数,并构建ISSA-RF注水井套损预测模型。结果表明,该模型的预测精度达到0.92,各类别的召回率分别为0.92、0.89、0.90,在预测精度与召回率方面均优于其他对比模型。可见ISSA-RF方法的有效性与先进性,并为油田注水井套损预测提供了重要的技术支撑。

摘要:深度学习作为当前声音事件定位与检测任务最流行实现方法,在声源重叠和噪音大等复杂环境下要获得准确的事件检测和位置估计仍需不断改进。提取可以更有效表征声音信息的声学特征是提升检测性能的有效方法之一,基于对多组不同声音特征作为输入的实验结果分析而选取一种对数伽马谱(Logarithmic gamma spectrum,LGAM)特征作为声学特征,更丰富地表征声音高低频信息。同时针对声音特征具有时序特点,提出一个新型注意力网络,即非对称卷积注意力网络模型ACANet(Asymmetric convolutional attention network),采用非对称卷积核来提高模型对时序信息的提取能力,结合坐标注意力构建坐标通道注意力模块(Coordinate channel attention module, CCAM),提升模型对声音特征信息的学习。实验采用TAU-NIGENS Spatial Sound Events 2020数据集,结果相较于基线有着整体的提升,其ER下降了5%,LE降低了1.9°,F1提高了3.1%,FR提高了1.4%。

摘要:针对传统深度学习算法在医学图像分割任务中精度较低以及肺结节图像数据集中边界模糊的问题,本文提出了一种改进的Unet网络DM-Unet。该模型通过多种优化策略提升分割性能。首先,采用多尺度残差卷积层取代标准卷积层,以增加网络深度更有效地捕捉不同尺度的特征信息。其次,在解码器阶段,引入多层级边界增强模块,利用上层掩码和注意力机制提高边界识别能力。最后,在跳跃连接阶段,嵌入细节特征关联模块,提升模型的多尺度上下文特征感知能力,并通过上采样得到最终结果。实验结果表明,DM-Unet在公开肺结节图像数据集上的表现优异,其交并比、灵敏度、Dice相似系数及阳性预测值分别达到了79.84%、87.33%、88.62%和90.19%,充分验证了该方法的有效性。

摘要:为应对机场网络动态调控与应急管理的迫切需求,本文提出了基于组合赋权-TOPSIS模型的机场时序网络关键节点识别方法。首先,利用小波分析揭示机场网络的周期性特征,构建多层时序网络模型。其次,综合节点的时序度中心性、介数中心性等指标建立综合评价体系,并通过AHP-熵权法耦合赋权策略平衡主客观权重分配。最后,引入TOPSIS方法对节点重要性进行排序,并采用蓄意攻击试验观察节点移除对网络结构和性能的影响。试验结果表明:在攻击初期,节点攻击比例达30%时,最大连通子图降幅达14.0%,高于传统方法平均值8.2%；攻击比例达30%-50%时,网络效率下降91%,较单一指标方法提升破坏效率46.1%；当攻击比例达80%时,网络残余效率降至0.027,远低于其他方法的效率水平。该方法可为机场网络的韧性评估、动态调度优化及突发事件应急管理提供兼具理论创新性与实践可行性的技术支撑。

摘要:岩心是矿产勘查、地质研究过程中产生的重要实物地质资料，具有原始、客观和不可再生等特征。然而，岩心在保管和使用过程中，有可能发生风化、断裂甚至丢失。高光谱三维扫描既能再现完整的岩心外观特征，实现长期保存，又包含丰富的岩矿光谱信息，是管理和存储岩心的有效方法。为了获得高质量的岩心全景图，提出一种岩心高光谱图像失真校正与拼接方法，首先阐述了岩心高光谱三维扫描系统的组成及数据采集方法，再结合扫描系统几何关系和朗伯余弦定理推导出校正辐射亮度和几何形状失真的变换公式，最后通过加权平均算法拼接融合岩心图像。实验结果表明，该方法能够有效校正岩心高光谱图像扫描过程中产生的辐射失真与几何畸变，获得高质量的岩心全景图像，工程实用价值较高。

摘要:小震不耗能、大震残余位移大的问题是传统金属阻尼器的痛点，为此，提出一种具备异步启动并联式双屈服的自复位U型金属阻尼器（Self-centering Dual-stage Yield U-shaped Metallic Damper，简称SC-DYUMD），具有显著的双阶屈服性能同时有着优异的自复位能力。本文基于SC-DYUMD构造与工作原理，推导了恢复力模型，揭示其双阶特性及自复位内在机理。对16组SC-DYUMD试件进行低周往复位移加载模拟，研究组合碟簧预压力和U型板宽度对SC-DYUMD性能的影响，给出了合理的设计参数范围。研究表明:在不同强度地震下，SC-DYUMD具备显著的双阶耗能特性，是实现全阶段能量耗散的关键，且通过调控长圆孔的初始间隙，可实现二阶屈服位移的启动控制；组合碟簧预压力和U型板宽度耦合作用，使之经历地震后依然具有优异的耗能和自复位能力，建议初始预压力在160-200kN之间，U型板宽度控制在100-120mm范围内，具备最优性能。

摘要:为研究碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer，CFRP)加固爆炸损伤超高韧性水泥基复合材料(ultra high toughness cementitious composite，UHTCC)梁的抗弯性能，本研究制备了7根不同纤维种类及箍筋间距的UHTCC梁。通过跨中接触爆炸损伤模拟(120g乳化炸药)、CFRP加固与加固后四点弯曲试验，获取了试件破坏形态、荷载-挠度曲线及UHTCC和CFRP的应变演变规律。结果表明：随着箍筋间距增大，CFRP加固爆炸损伤UHTCC梁的破坏模式由弯曲破坏转变为剪压破坏；掺入纤维显著提升了梁的抗弯承载力(钢纤维提升幅度最大，达到11.68%)，缩短了屈服平台；提高了UHTCC极限应变(钢纤维提升6.69%)和CFRP剥离应变(PE纤维提升7.73%)，应变性能随箍筋间距增大而降低(钢纤维降幅最大达到46.40%)；所建抗弯承载力计算模型与试验吻合良好。

摘要:土体渗透性作为关键水文地质参数，对地层稳定性分析具有重要意义。生物炭掺入可显著改变土体结构，从而影响其渗透特性。本研究采用甘蔗渣制备生物炭，进行渗透性试验、核磁共振以及扫描电镜测试，综合分析生物炭掺入对红黏土渗透系数的影响规律及作用机理。研究结果表明：生物炭掺入会显著影响红黏土的渗透系数，尤其是当生物炭掺量小于5%时，红黏土渗透系数随生物炭掺量的增加急剧下降。生物炭的制备条件（如热解温度和热解时长）会影响生物炭的结构和性质，但对红黏土渗透性的影响并不显著。核磁共振及扫描电镜测试表明生物炭掺入主要调整了大小孔隙的分布状态，使小孔隙比例增加。同时，生物炭掺入导致的复杂孔隙结构也增加了渗流路径的迂曲度，从而使得红黏土渗透特性降低。研究结果为改良红黏土渗透性提供了理论基础，也给地层稳定性的整治提供了新的思路。

摘要:为研究钢纤维体积率、聚乙烯醇(polyvinyl alcohols, PVA)纤维体积率和矿粉取代率对钢-PVA混杂纤维高性能混凝土(steel-PVA hybrid fiber high performance concrete，S-PVA HFHPC)单轴受压应力-应变全曲线的影响，依据钢纤维、PVA纤维和矿粉的掺量不同，共设计了84个混凝土试件，完成了单轴受压全过程试验，揭示了S-PVA HFHPC从弹性、屈服到破坏的全阶段力学行为。试验结果表明：钢纤维与PVA纤维协同作用显著提高了混凝土的力学性能,与高性能混凝土(high performance concrete，HPC)试件相比，S-PVA HFHPC试件的峰值应力和弹性模量分别最高提升了42%和36.7%，并显著改善了混凝土的纵向应变和横向应变；混杂纤维的协同作用使混凝土的脆性系数降低了18.38%，韧性系数增加了16.38%，使得试件的破坏模式由脆性的劈裂破坏转变为具有明显延性特征的剪切破坏，其中钢纤维起主要作用；建立了一种适用于描述S-PVA HFHPC在单轴受压条件下应力-应变全曲线的数学模型。

摘要:为实现建筑固废的资源化利用，本研究基于弱碱性激发组分优化策略，系统探究激发剂配比对建筑废粉-矿渣复合胶凝材料激发特性及微观结构的影响机制。通过试验设计揭示不同激发体系对材料力学性能、凝结硬化特性及流变行为的调控规律，结合微观表征手段，阐明激发剂类型与掺量对反应产物晶体演化及微观形貌重构的作用机理。结果表明，Ca(OH)2可有效激发复合材料活性，通过持续供给Ca2+与OH-维持弱碱激发环境，促进硅铝酸盐网络结构的形成。随Ca(OH)2掺量提升，激发效果愈发显著，40 g综合性能最佳，28 d抗压强度达20.1 MPa，初终凝时间455 min，流动度132 mm。微观分析显示，适量Ca(OH)2可加速C-(A)-S-H凝胶的协同生长，形成致密互锁结构，显著提升力学性能。

摘要:通过膨润土改性酸激发地质聚合物，研究了干燥环境下不同酸浓度和膨润土掺量对其力学性能、长度变化率、失水量和微观结构的影响规律，为解决地质聚合物的干燥收缩问题提供指导。主要结论如下：在不同膨润土掺量下，随着酸浓度的增加，试件抗压强度和比强度均是先升高后降低，而表观密度逐渐升高。随着膨润土掺量的增加，试件峰值强度和表观密度均呈下降趋势。随着龄期发展，试件长度变化率均逐渐升高并趋于平衡，且在弱酸环境下，膨润土掺量越高，试件的长度变化率越小，该结果与试件质量日损失量相吻合。随着酸浓度的增加，不同掺量膨润土试件的总孔隙率均先下降后升高。当酸浓度相同时，试件总孔隙率随着膨润土掺量的增加而增加。与弱酸环境相比，随着膨润土掺量的增加，在强酸环境下28 d试件结构疏松且出现大裂隙。

摘要:为解决列车姿态测量系统的铁路监测场景中无线传感器网络的覆盖和能耗之间平衡优化难题，提出了一种基于自适应骨干粒子群算法。本文建立了面向铁路线性监测的三维优化模型：综合考虑了区域覆盖率、系统总能耗与关键监测点的覆盖需求，构建了更贴合工程实际的多目标优化模型。算法引入了动态惯性权重与骨干粒子数量调整机制，以平衡全局探索与局部开发能力；并采用ε-精英逐维反向学习策略提升跳出局部最优的概率。仿真结果表明，相较于传统PSO、APSO及BPSO算法，ABPSO能以更快的收敛速度和更低的能耗，实现更高的网络覆盖率与更优的能耗均衡性。在复杂场景中，能有效保障重点区域的监测质量，为铁路沿线WSN部署提供了高效可靠的解决方案。

摘要:为研究汛期黄河水位剧变对盾构施工下穿大堤的安全威胁,文章依托某大直径水下盾构隧道工程,考虑水位高度及水位变化等因素的影响,进行了大堤在双线盾构隧道下穿工况下的沉降及安全性分析。基于流固耦合基本原理与强度折减法,考虑水位变化的时间效应,通过有限元软件对超大直径盾构下穿黄河北岸大堤建立了三维有限元数值模型,并对施工过程进行了精细化模拟。对比模拟结果与现场监测数据,验证模型的合理性,针对不同水位高度,分析盾构下穿后水位变化大堤的沉降及安全性。研究结果表明：洪水水位下盾构下穿大堤产生的沉降大于正常水位下盾构下穿大堤产生的沉降；水位骤升使大堤变形出现回弹,大堤沉降减小,水位骤降会显著增大大堤沉降；盾构下穿对大堤安全性的影响较小,而水位骤升和骤降对大堤安全性较为显著,其中水位骤升可提升大堤安全性,水位骤降可显著降低大堤安全性；水位上升对大堤产生的影响小于盾构施工对大堤变形产生的影响,且水位上升高度与大堤沉降呈负相关,而水位下降对大堤变形产生的影响大于盾构施工对大堤变形产生的影响,且水位下降高度与大堤沉降呈正相关。此研究成果可为极端水文条件影响下的水下盾构下穿大堤工程提供施工参考。

摘要:随着城市化的持续推进，交通拥堵问题日益突出，准确识别路网瓶颈是缓解拥堵、提升交通运行效率的关键前提。传统方法常依赖静态拓扑指标和预设阈值，导致识别结果随机性较强、可靠性不足。本研究提出了一种数据驱动的瓶颈识别框架，首先引入拥堵传播收敛交叉映射（Congestion Propagation Convergent Cross Mapping, CP-CCM）模型，计算相邻路段间的非线性因果关系强度，构建以路段为节点的拥堵传播图，该图不仅刻画了路段自身拥堵对路网运行的影响，还反映了拥堵在全网范围内的传播效应；随后，利用改进的广度优先搜索算法，基于传播图为各节点生成拥堵传播树，用于刻画各节点的拥堵传播成本，并综合自身拥堵成本量化路段总拥堵成本，基于总拥堵成本为各个路段划分瓶颈等级。交通仿真实验表明，扩容瓶颈等级越高的路段，其对路网性能的改善幅度越显著；扩容瓶颈等级最高的路段时，整个路网的车均行程速度提升了6%，平均等待时间减少了25.6%，实现了路网运行效率的最大化提升，验证了本研究瓶颈识别方法的有效性与准确性。

摘要:针对船用起重机减摇吊装设备拆装困难及控制算法鲁棒性较低的问题,设计了一种便于拆装的减摇吊钩模块并提出了一种改进趋近律的模糊快速终端滑模减摇控制器(Fuzzy fast terminal sliding mode anti-swing controller with improved approach law, FFTSMASC-IAL)。首先,采用牛顿-欧拉法和机器人学理论建立了减摇吊钩模块的动力学模型。接着,通过Matlab/Simulink验证了FFTSMASC-IAL的有效性,仿真结果表明:在不同形式的波浪激励和作业场景下,FFTSMASC-IAL相对传统的恒阻力控制器(Constant Tension Controller, CTC )对面内角和面外角摆动的抑制效果均提高了10%以上。最后,通过实验验证了减摇吊钩模块的有效性,实验结果表明:在不同形式的波浪激励下,恒阻力控制相对于无防摆装置时的面内角和面外角均分别减小了80%以上。

摘要:随着光学陀螺在我国的飞速发展,传统的机械式陀螺在大多数领域已经被取代,以机械式陀螺为核心的寻北仪也同样面临升级换代。如果只是以惯性器件替代的方式而不改变定向原理而研制的寻北仪会面临很多无法解决的问题,如在低温、晃动等环境下精度大幅降低,外场作业保障条件要求苛刻等,因此设计出一种基于旋转调制光纤惯导的高精度寻北仪。该型寻北仪并不是简单以地球自转在光纤陀螺的投影来定向,而是在以光纤惯导的形式在寻北过程中根据现代控制理论建立起状态和量测方程,使用最优估计的方法得到系统的航向信息。为了最大限度降低寻北误差,将寻北仪的光纤惯导内台体通过可靠的转位机构和高精度的锁紧装置使内台体绕天向轴稳定地旋转,从而将对寻北精度影响最大的等效东向陀螺漂移在整旋转周期内调制为零,同时采用高精度的寻北算法,尽可能地克服旋转过程中的误差因素以提高整个系统的寻北精度。在实物试验中,该型寻北仪的定向精度在实验室环境下、高低温环境下和汽车怠速晃动环境下分别为3.7 、6.1 和4.2 能够替代国外高精度寻北设备。

摘要:针对传统数值模拟方法在篦齿封严泄漏特性分析中存在计算量大、周期长的问题,提出了一种基于两阶段人工神经网络的篦齿封严泄漏量预测方法,以多层感知机算法为核心,建立了泄漏量主网络预测模型和残差预测模型。利用计算流体力学方法获得了不同篦齿结构参数下的泄漏量,将计算结果作为模型训练样本,实现了对泄漏量的预测。结果表明:(1)基于多层感知机搭建的主网络预测模型能够完成泄漏量的预测,其预测结果在数据测试集的R2为0.9855；(2)第二阶段建立的误差网络能够将主网络的均方根误差和平均绝对误差分别降低30.56%和31.98%,R2提升至0.9926,在降低误差的同时提高了预测性能；(3)在样本数仅为800个的情况下,本文提出的方法也能够对泄漏量进行精准预测,同时有效避免多层感知机因样本数增多而导致误差起伏变化问题。

摘要:针对大批量航空集装器的装载与运载，为减小飞机使用架次，提高飞机机队利用率，研究货运飞机运输批量集装器的多机协同配载问题。建立了飞机装载集装器的多机配载优化模型，考虑了集装器的装载唯一性、货舱舱位重量、累积区间重量、重心、非对称性装载、横向平衡等限制，以飞机的使用架次最少、业载量最大、重心偏差最小、货舱连续装载为多目标函数。选择民航货机B747为集装器装载运输平台，设计了批量集装器的配载和给定飞机架次的配载两种算例场景，使用Gurobi，针对不同场景的多组不同重量规模的算例求解验证模型。实验表明，在两种算例场景中，Gurobi能够较好的实现模型求解，算例平均重心偏差控制在1.81%MAC~2.65%MAC，求解时间平均在230s内。因此模型能够生成可行合理的多机配载计划，为不定期航班临时性大批量集装器的装载运输提供一定参考。

摘要:随着我国航空运输量不断增长,机场地面各类服务资源的联合调度优化将极大影响机场运营成本。考虑远机位、远登机口分配与摆渡车调度之间的关联性,建立了以摆渡车总行驶时间最小为目标的联合优化模型。设计多阶段改进遗传算法,通过三阶段协同优化避免局部最优。实例实验表明联合优化模型能够显著降低摆渡车行驶时间,算法能够兼顾优化精度与实时性需求,验证了模型和算法的有效性。面对40个航班的大规模问题,多阶段改进遗传算法精度与稳定性优于其他智能算法。消融实验证实多阶段与多岛屿进化机制能有效提升算法全局搜索能力。对比实验发现远机位分配结果是导致摆渡车行驶时间增加的核心因素,为差异化调度提供了依据；

摘要:为研究系统故障演化过程(System fault evolution process, SFEP)中的数据不确定性,及导致数据不确定的原因,借助量子力学方法进行了分析。首先阐述了SFEP的组成和层次结构；其次研究了SFEP的时间性和特征,及其导致数据不确定的原因；最后研究了SFEP在量子态下的形式逻辑及其导致数据不确定的原因。研究表明SFEP具有层次性且能表示为量子叠加态；测量使SFEP失去未来状态产生历史状态；历史状态被时间标定,未来状态在因素空间中且与时间无关；由于数据存在测量与应用的延迟时间导致了数据不确定；不同形式逻辑导致了量子态叠加方式不同进而导致数据不确定。研究认为时间和形式逻辑是SFEP产生不确定数据的根本原因。