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科学技术与工程 2017年第02期杂志 文档列表

基于离心法引发的气液两相环状流的数值模拟及流量测量研究1-4

摘要：用数值模拟方法研究了水平管内气液两相流经过旋流叶片这种离心原件的流动特点。入口为段塞流,空气为主相,水为次相。研究在离心力作用下给气液相分布和流型转变带来的影响。模拟结果表明段塞流经过离心原件后流型转变为环状流;且环状流的液膜相对比较均匀。实验引进了3D打印技术,试制了旋流叶片,并开展了气液两相流实验研究,采用多普勒流速仪测量,通过对液膜速度分布曲线积分即可获得液相质量流量。实验取得了良好的结果,误差基本都在10%以内。实现了管内相分离和流量的非介入式测量,为气液两相流计量提供了指导意义。

基于多种群遗传算法的水下吸声覆盖层结构参数优化设计5-10

摘要：采用传递函数法导出含有渐变空腔的吸声覆盖层的声压插入损失,利用吸声覆盖层结构的声学特性,对吸声覆盖层的吸声系数进行计算。分析计算结果,探讨吸声覆盖层的不同结构参数对吸声系数的影响。以吸声覆盖层的反射系数为优化目标,对空腔的几何尺寸和吸声覆盖层的厚度参数设计提出优化方法。基于吸声覆盖层结构的数学模型,同时利用多种群遗传算法对消声层结构进行多参数优化设计研究。结果表明,在同等设计条件下,优化后吸声覆盖层的吸声系数得到了明显提高。该方法对水下吸声覆盖层的吸声效果的提高具有一定的理论与现实意义。

铋/硫掺杂活性炭的制备及其催化还原对硝基苯酚的活性11-15

摘要：以硫掺杂的活性炭（AC）为载体,用浸渍法制备了Bi/AC-S催化剂。用X-射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）和热重分析仪（TGA）对催化剂进行了表征。结果表明硫主要以单质的形式均匀分散在AC中。测试了几种含硫量不同的催化剂的性能,以掺杂硫的AC为载体制备的催化剂活性和重复性均有明显提高,其中含硫量为8%的催化剂Bi/AC-8%S性能较好,重复使用8次活性基本不变。进一步考察硼氢化钠用量对反应的影响。在下列反应条件下：100 m L 2 mmol.L-1的4-NP溶液,0.03 g Bi/8%S-AC,n（硼氢化钠）∶n（4-NP）=30∶1,反应温度为30℃,测定反应速率常数k为0.934 min-1。

军民合用机场鸟击风险评价及防范措施改进研究16-21

摘要：为了掌握军民合用机场及周边地区威胁飞行安全的鸟类动态,2015年6月至2016年5月,对某军民合用机场在机场周围半径8 km范围内展开鸟情生态调研工作。根据调查结果引入鸟的体长、飞行高度及相对重量并结合鸟的相对数量、遇见频次为影响因子进行鸟类威胁程度分析。首次提出军民合用机场的鸟击防范特征;并根据分析结果,结合军民合用的机场性质,在现有的鸟击防范工作基础上提出了具有针对性鸟击防范对策。

1961～2011年长江中下游地区一季稻洪涝灾害时空变化及风险评估22-30

摘要：为探究长江中下游地区一季稻洪涝灾害的变化规律和风险分布,利用该地区1961-2011年气象观测资料和1980-2011年一季稻发育期资料、面积产量数据,以累积湿润指数为基础构建灾害辨识指标,分析了一季稻洪涝灾害的时空变化。综合考虑致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性和承灾体暴露性建立风险评估模型,完成了风险度区划。结果表明：1近51年长江中下游一季稻洪涝灾害年际变化显著,除重度洪涝外均呈增加态势;大部分地区灾害发生频次为30-90次,高发区在湘鄂交界西部地区。2一季稻洪涝灾害发生概率高值区在长江沿岸地区和浙江东南沿海地区,达30%以上;灾损率为3.2%-5.2%,大致呈阶梯分布,从东到西逐渐减小;大部分地区种植比率低于10%,江苏省的种植比率明显高于其他省;风险度分布大致以长江为轴,由长江沿岸向外逐渐递减,最高值出现在湖南石门,达0.24。

页岩纳米孔隙分形特征及其对甲烷吸附性能的影响31-39

摘要：为了更好地了解页岩纳米孔隙特征及其对甲烷吸附性能的影响,对四川盆地上三叠统须五段的6个页岩样品进行了分形分析。通过对氮气吸附/解吸等温线的分析表明,页岩在相对压力为0-0.5和0.5-1时具有不同的吸附特征。利用Frenkel-Halsey-Hill（FHH）方程计算得到两个分形维数D1和D2。甲烷的吸附性能随着D1和D2的增加而增强,其中D1对吸附有着更显著的影响。进一步研究表明,D1代表由于页岩表面不规则性产生的孔隙表面分形特征;而D2代表的是孔隙结构分形特征,其主要受页岩组分（有机碳含量、石英、黏土矿物等）和孔隙参数（平均孔径、微孔含量等）控制。更高的分形维数D1对应更不规则的孔隙表面,为甲烷吸附提供更多的空间。而更高的分形维数D2代表更复杂的孔隙结构以及孔隙表面更强烈的毛细凝聚作用,进而增强甲烷的吸附能力。因此,页岩孔隙表面越不规则,孔隙结构越复杂,甲烷吸附能力越强。

重型车车桥换油周期的研究40-43

摘要：目前国内重卡车桥换油周期一般在2~3万公里,严重影响商用车的出勤率,维护保养成本较高。通过对10辆重型商用车两种油品为期两年98万公里的行车试验,采用定期油样分析、试验完成后拆解分析的方法,确定了重型车车桥合理的换油周期。同时研究得出：同一油品使用在6×4或6×2重型牵引车车桥上,其使用寿命没有明显的区别;油品KRL剪切稳定性差是引起齿面擦伤的因素之一;可取消3 000 km首次保养的规定,延长换油周期至10万公里。

基于峰值控制的交错Boost变换器建模与设计44-48

摘要：交错Boost变换器作为中大功率开关电源前级PFC技术的核心部分,其数学建模对开关电源的设计至关重要。本文基于峰值电流控制技术,提出了一种交错Boost变换器的建模与设计方案。运用时间平均等效原理,导出了该方案的完整交流小信号模型,设计了控制器补偿网络,并制作了一台800 W的实验样机。测试结果表明,该方案具有峰值限流好、动态响应快、输出电压波动小等优点。

风光互补发电无线电能传输系统的研究与设计49-56

摘要：风光互补发电系统作为一种绿色能源可独立对外部供电,无线电能传输（wireless power transfer）技术又提供了一种方便快捷的能量传输方式。结合两者的优点,将风光互补发电系统的输出作为WPT谐振电路的输入端,利用无线电能传输技术对负载供电,利用了绿色能源的同时又能节约电力运输成本。分析了磁耦合感应与磁耦合谐振之间的联系以及平面线圈频率分裂的相关因素,针对目前小型平面谐振无线充电设备随发射端和接收端距离的变化而产生传输波动的问题,在发射端采用XKT-408集成电路进行自动频率锁定,在发生频率分裂时调整线圈偏移角度可削弱两线圈的互感系数来抑制频率分裂现象,提高了接收线圈峰值电压。最后搭建了风光互补发电无线能量传输系统,在径向距离50 mm处可成功对负载充电,该模型为风光互补发电无线充电系统的应用提供了参考。

基于快速离散正交S变换的电能质量扰动检测方法57-62

摘要：提出了一种快速实现离散正交S变换的方法;并将此方法应用于检测电能质量扰动信号的起止时刻。离散正交S变换（DOST）是一种冗余度小的变换,然而利用基函数方法计算DOST的算法复杂度相对较高。为了降低算法复杂度、提高计算效率,根据DOST系数矩阵的特点,先对其进行分块处理,再利用FFT的优势,得到快速离散正交S变换（FDOST）;并给出其计算复杂度的证明。将得到的FDOST系数按时频规律排列成矩阵,通过对矩阵的分析,检测扰动信号起止时刻。通过对实验数据和真实故障录波数据的分析,验证了算法的有效性和实用性。

土壤非线性电离对单根水平接地体冲击特性参数的影响研究63-69

摘要：土壤非线性电离效应是影响接地体散流能力的重要因素。为了研究冲击电流作用下土壤非线性电离对接地体泄流能力的影响规律,以单根水平接地体为研究对象,采用三维时域有限差分（3-D FDTD）数值分析方法,基于L-D（Liew and Darveniza）提出的土壤非线性电离效应模型;根据电磁场理论,建立了水平接地体仿真模型,然后从暂态冲击接地电阻、最大暂态地电位升（GPR）和电导率分布等接地体特性参数角度来研究水平接地体冲击散流的物理过程。研究表明：1雷电流在接地体及其周围土壤的散流是复杂的电磁暂态过程,接地体的散流极不均匀;2土壤非线性电离效应减小暂态冲击接地电阻,而且考虑了土壤非线性电离效应的最大暂态地电位升要远远低于未考虑土壤非线性电离的情况;3接地体端部附近土壤电离区域大于中部附近电离区域,具有明显的端部效应。

基于Floyd算法的反恐防暴机器人腿部变形策略70-73

摘要：反恐防暴机器人的腿部变形,能够改变机器人的运行姿态,适应不同的路况,完成跨越壕沟、翻越高墙等障碍物的任务;这就要求机器人能够准确、快速、平稳的变形到相应的姿态以适应不同的路况。通过Floyd算法实现了这一变形要求,Floyd算法是一种求解有向图中两个节点之间最短路径的算法。把机器人几种常用的姿态简化为有向图中的节点,用姿态变换过程中电机旋转角度和机器人重心偏移量来确定节点之间的连接权值。实验证明,Floyd算法能够快速找到两个姿态之间最短的变换路径,实现了机器人准确、快速、平稳的变形。

低秩矩阵恢复模型改进及其在石油测井中的应用74-80

摘要：传统的低秩矩阵恢复模型在去噪过程中通过将观测矩阵分解为低秩部分和稀疏部分达到噪声去除的目的,但该模型要求噪声矩阵必须是稀疏的。然而石油测井所获得的数据中噪声来源复杂,并不能完全保证噪声分布满足稀疏性的要求,使该模型在去噪时表现出一定的局限性,去噪效果不稳定,进而导致后续的数据处理准确率降低。为此,提出将加权范数的思想应用于传统的低秩矩阵恢复模型中,并在惩罚项中将F范数与待恢复矩阵的核范数相结合,构造改进的低秩矩阵恢复模型,使其能够在保证解的稳定性的同时,可以更好地挖掘观测矩阵的低秩性以及增强稀疏矩阵的稀疏性。通过非精确的拉格朗日乘子法分别对改进前后的模型进行求解,并对两种模型去噪后的测井数据分别采用支持向量机（SVM）和相关向量机（RVM）进行油气层识别,结果表明经改进的低秩矩阵恢复模型去噪后的测井数据在保证了油气层识别效率的同时,识别准确率上有了明显提升。

基于眼动交互的增强现实抬头显示系统81-87

摘要：为了建立一个面向驾驶员的眼动交互增强现实抬头显示系统。首先给出了实时眼动数据的预处理与分析方法。为符合增强现实抬头显示系统的实际应用条件以及针对不同眼动跟踪设备存在的精度局限性的问题,提出了面向增强现实抬头显示系统的眼动交互界面与配套的眼动识别算法。该方法不仅保证了交互的易用性、准确性、高效性,同时也保证了交互的安全性。在此基础上,设计并实现了基于Tobii眼动仪的增强现实抬头显示交互系统。

基于ORB和GroupSAC复杂场景视频图像的快速角点检测88-94

摘要：针对传统的角点检测在复杂场景视频图像中角点检测的准确率不高、实时性差的问题,提出了基于ORB特征提取和GroupSAC的快速角点检测算法。首先在O-FAST中加入图像金字塔对图像进行角点检测,保证了视频图像角点检测的尺度不变性,然后利用灰度质心对求得的主方向进行BRIEF特征提取,保证了视频角点检测的旋转不变性。最后利用基于混合二项式模型的GroupSAC算法去除误差点,提高了角点检测的准确率。实验证明,在复杂场景视频图像中,如在光照变化、尺度变化、旋转变化以及遮挡图像的情况下,该方法具有较高的准确性、较低的时间复杂度和较强的鲁棒性,实现了对复杂场景视频图像的快速角点检测。

多核处理器下SKLOIS多级安全数据库查询方法研究95-99

摘要：针对传统方法存在多核处理器下SKLOIS多级安全数据库查询不准确的问题,提出一种新的多核处理器下SKLOIS多级安全数据库查询方法。用一个加权有向图对多核处理器下SKLOIS多级安全数据流图进行描述。为数据流图中所有结点分配一个内核。依据数据流图中规定的执行顺序执行给定查询语句,完成查询语句的并行执行。查询语句通过LBT树模型获取,通过定义三种多核处理器下的SKLOIS多级安全数据库查询类型获取LBT搜索空间大小的上界和下界。搜索整个查询执行计划空间,获取一个具有最小开销的LBT查询树,给出LBT方法的查询代码。实验结果表明,所提方法具有很高的查询响应速度,且针对更新数据具有快速适应能力。

厦门地区典型地层HS-small模型小应变参数敏感性分析100-105

摘要：小应变硬化模型（HS-small模型）是以HS模型为基础提出的一种能反应土体小应变特性的本构模型,除了包含HS模型参数外,还包含两个小应变参数和,可以反映土体在小应变状态下呈现高度的非线性、高模量等特性。为了研究小应变参数对深基坑数值分析结果的敏感性,针对厦门地区典型土层,采用HS-small模型,通过有限元模拟某深基坑工程的施工过程,开展小应变参数对地表沉降及围护墙弯矩的敏感度分析,并研究参数随基坑开挖的演化规律。结果表明：在厦门地区在深基坑数值分析中,取值对地表沉降和围护墙弯矩值的影响较大,的取值影响相对小;粉质黏土和残积砂质黏性土的小应变参数对结果起到重要的影响;前期开挖,粉质黏土起控制作用,后期开挖,残积砂质黏性土起控制作用。

软土地基盾构隧道地震动力响应振动台模型试验研究106-110

摘要：历次发生的大震表明,软土地基会增大地震作用的破坏程度。以某软土地区地铁盾构隧道为原型进行振动台模型试验,重点分析隧道结构的动力响应特性及隧道与围岩的相互动力作用。试验分析表明：地震波在土体中的传播特性因隧道结构的存在而发生了改变,隧道的存在对其周围土体和地表的加速度峰值有一定的减小作用。隧道结构应变值在距离拱顶和拱底圆心角为±30°处相对于其他部位较大,这些部位易发生破坏。因此,在隧道结构设计中应适当提高这些部位的抗震措施。