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科学技术与工程 2017年第03期杂志 文档列表

基于FEM/SPH算法的管壁效应对聚能射流影响的数值模拟1-6

摘要：基于LS-DYNA 3D软件,应用SPH/FEM算法对聚能射流侵彻不同内径管状装甲的过程进行数值模拟。研究发现金属射流穿过装甲管时,部分射流粒子从主体逃逸;逃逸粒子飞溅至管壁后在管壁效应作用下,粒子向心反弹或沿管壁做向心运动,对后续射流产生持续干扰,使其失稳和断裂降低侵彻能力。对比同等厚度及间隙的双层靶板,发现管状装甲对射流的干扰明显优于间隙靶板。对比不同管径情况下逃逸粒子的飞散现象,射流的剩余动能及对后效靶的剩余穿深。结果表明：当管径在10~20 mm范围内时,装甲管对聚能射流的干扰能力逐渐增强;在20~30 mm范围内时,装甲管对聚能射流的干扰能力逐渐减弱,管径为20 mm时装甲管对聚能射流的干扰能力最强。得出的规律可以为管状装甲的优化和设计提供一定的参考。

北部湾盆地乌石凹陷流二段孢粉相与三角洲～湖底扇沉积体系7-15

摘要：近年在北部湾盆地乌石凹陷东区流二段中部获得了重要的原油勘探发现。为明确该储层的沉积成因及层序归属,采用孢粉相、岩心相等分析方法开展层序及沉积相研究。其中,典型井微体古生物中陆源物质及湖相生物组分的垂向演化直观反映出流二段可分为下、中-1、中-2及上层序;且它们的沉积环境发生过明显变化,在中层序该区发生明显湖退、促进大型储集体的形成。通过岩/壁心观察、粒度特征、岩电响应、地震相与沉积相分析,确立乌石凹陷流二段中层序沉积相平面分布。结合岩石类型、含砂率、砂岩总厚度、最大单层砂岩厚度统计,以及断裂分布研究,重点解剖了乌石凹陷东区流二段三角洲~湖底扇体系的沉积与展布特征。

城市下垫面扩张对局地热力环流影响的模拟16-28

摘要：采用WRF模式及其城市冠层参数化方案,选取2010年8月1日至3日晴天天气为模拟背景,两个算例分别为南京1993年土地利用类型及2010年土地利用类型分布。模式的模拟结果表明城市扩张使城区内2 m高度处气温有了一定幅度的增温,夜间24：00最大增温幅度达3 K。同时城市扩张使得城区风速明显减小,产生减速效应。对比两个算例风速的模拟结果,郊区风速均大于城区,风速低对物质的水平输送、扩散带来不利影响。由于城市热岛的影响,城区范围内产生有辐合上升的运动;随着城区面积的扩大,湍流动能强度及其影响范围也在扩大。2010年算例,正午湍流强度最大值与1993年算例相比较,由2.1 m~2·s2增至2.7 m~2·s2。城区内湍流运动较为强烈的区域,在一定程度上促进物质垂直方向上的输送与扩散。城市扩张后物质在城区上方垂直方向上湍流扩散得到加强,而在水平向下的输送受到抑制,更多地被阻隔在城市局地。

青川M_S4.0级地震斜坡地震动响应监测数据分析29-35

摘要：自从＂5·12＂汶川地震后,青川余震一直持续。以2015年9月23日青川M_S4.0级余震监测数据进行研究。通过对比青川东山监测点的地震动响应结果表明：在河谷部位,水平东西向最大峰值加速度大于水平南北向,而在山脊上则水平南北向最大峰值加速度强于水平东西向;相对于河谷（4#）监测点,东山山脊上6#监测点水平向PGA放大系数最大达到2.0,竖直向PGA放大系数为4.0;谱比分析（HVSR）显示,东山监测点谱比分析的地形放大系数最大可达5.6;且卓越频率多在1.5~3.5 Hz之间。研究表明,强震条件下东山斜坡存在明显的地形的放大效应;且位于地形转折处的6#监测点的放大效应最显著。

模拟热浪期间突然强降温天气对高血压大鼠心血管系统影响的实验研究36-46

摘要：通过模拟热浪期间突然强降温天气对高血压大鼠影响的实验研究,探讨热浪期间突然强降温对高血压大鼠心血管疾病的影响机理。应用TME1880气象环境模拟箱模拟了南京2006年6月19日5时至22日11时高温热浪期间突然强降温天气过程,将24只高血压大鼠随机分为实验组（包括热浪组、降温组和复温组）和对照组,每组各6只大鼠。把实验组放入模拟箱内,使其受热浪期间突然强降温天气过程影响,分别在模拟热浪期间突然强降温天气过程55、59和75 h时,先后取出热浪组、降温组和复温组监测基本生理指标;并采用断头采血和摘取心尖,测量各组高血压大鼠的热应激因子（HSP60、SOD、s ICSM-1、HIF-1α）、冷应激因子（NE、EPI、ANGⅡ）、血管收缩因子（ET-1、NO）以及心血管的危险因素（TC、TG、HDL-C、LDL-C和Tn-T）生化指标的含量。结果表明受高温热浪的影响,高血压大鼠的热应激因子除SOD含量明显下降以外其他热应激因子含量均明显增加,冷应激因子均明显下降,血管收缩因子ET-1下降而NO上升,心脑血管危险因素除TG上升以外其余因子均有不同程度的下降。热浪期间突然强降温可导致高血压大鼠热应激因子除SOD上升以外其余均下降,冷应激因子全部上升,血管收缩因子ET-1上升而NO下降,心血管危险因素均上升。通过分析可知,热浪可使得高血压大鼠动脉粥样硬化加剧,热浪期间突然强降温使得NE和ANGⅡ含量明显增加,加剧血压升高。受降温的影响Tn-T明显增多,说明突然的强降温冷刺激导致的血管收缩导致了心肌缺血,加上血脂四项的升高使得高血压大鼠心血管疾病进一步加重。初步探讨了热浪期间突然强降温天气对高血压大鼠心血管疾病的影响。

H_2S腐蚀下钻杆材料疲劳性能研究47-53

摘要：钻井工程中的钻杆除了长期承受轴向压力产生的疲劳损伤外,还承受着油气的腐蚀环境影响,油气开采往往大量伴生着H_2S的产生。采用旋转弯曲疲劳试验机对钻井中常用的S135材料进行疲劳试验,同时参照NACE TM0177—2005标准进行H_2S腐蚀实验,腐蚀时间分别为48 h和96 h,并对腐蚀后的试件进行疲劳试验,并分别得出了S-N曲线。用扫描电镜对疲劳破坏后的断口进行观察,得出了不同腐蚀时间下的疲劳断裂机理。腐蚀介质对试件表面粗糙度的影响占据了疲劳寿命影响的最主要的因素,且随着应力的降低表面粗糙度对疲劳寿命的分散性影响逐渐增大。

利用氧化石墨烯促进CO_2水合物的生成54-60

摘要：气体水合物高效快速生成是实现水合物技术工业应用的关键问题。为解决水合物生成速率慢、储气能力低等难题,利用高压反应釜实验装置,研究了质量浓度为20、35、50、100、200、300 mg/L的氧化石墨烯对CO_2水合物生成过程温压变化规律、生成时间和诱导时间及气体消耗量的影响,并与纯水体系中水合物生成实验进行了对比和分析。结果表明,氧化石墨烯促进CO_2水合物生成的最佳浓度为50 mg/L,在该浓度下反应体系的终态压力最低,压力降低的幅度达1.731 MPa;且与纯水体系相比,水合物生成诱导时间缩短了77.14%,反应周期缩短了1/2,气体消耗量提高了15.89%。从微观角度分析了氧化石墨烯促进CO_2水合物生成的作用机理,其独特的单层分子结构及表面丰富的氧基功能团使其具有纳米颗粒级别的高比表面积、具有优良的传热传质及亲水特性;能够促进气体溶解、增加水合物成核点、提高成核速率;加快体系热量传递、平衡系统温度;能够加快传质速率、增加气体消耗,提高储气能力。

基于Kriging模型的造斜率预测方法研究61-68

摘要：造斜率受导向工具结构、类型、钻井参数、井眼轨迹、地层和钻头等因素的影响,构成了一个多变量影响的非线性耦合体系。造斜率预测呈现一定的模糊性、随机性和非线性特点,难以用显性的定量关系式来精确刻画造斜率与其影响因素之间的函数关系。从回归分析预测法的角度,提出一种采用Kriging模型构建预测功能函数,进行造斜率预测的新方法。该方法基于空间插值理论,以造斜率预测值为输出目标。首先选取造斜率主要影响因素作为输入参数,确定训练样本和测试样本;然后,计算Kriging模型中的最优超参数,并构建该预测模型。最后,以测试样本为基准,计算模型预测性能指标,完成对Kriging模型的造斜率预测性能评价。通过现场案例研究表明,与常见的多元回归模型和径向基函数模型（radial basis function,RBF）相比,基于Kriging模型的造斜率预测方法在均方根误差（root-mean-square error,RMSE）、最大绝对误差（maximum absolute error,MAE）和平均绝对误差（average absolute error,AAE）3个常见的定量指标上表现了更佳的预测性能。预测结果更稳健,计算量更小,对造斜率的预测精度较高,能克服几何法预测精度不高或力学法计算量大等缺点。在工程应用中能节约计算成本和提高预测效率,便于推广应用。

应力敏感对致密砂岩气藏气水两相渗流特征影响研究69-73

摘要：随致密气藏开发进行,地层压力降低产生应力敏感从而影响气水两相渗流。通过非稳态气驱水实验模拟致密气藏地层条件下气水两相渗流过程,研究了苏里格气田某区块盒8致密储层应力敏感对气水两相渗流的影响。结果表明：围压增大,气水渗流能力降低、共渗区减小、束缚水饱和度增大但总出水量变化不大,由于气相和液相应力敏感存在差异,气相相对渗透率增大、水相相对渗透率减小。

基于暂态等效风速系数的高压架空线路载流量估计74-79

摘要：基于等效风速系数的架空线路载流量估计方法无需风速和风向参数,具有计算简单和精度高的优势;但由导线稳态热平衡方程推得,使用时要求线路温度和等效风速系数处于稳定状态,一定程度上限制了方法的精度。为此,提出一种基于暂态等效风速系数的线路载流量估计方法。首先利用导线非稳态热平衡方程计算暂态等效风速系数,再结合马尔科夫链方法模拟导线在不同电流下的温度变化,最后通过概率方式估计线路载流量。利用导线载流温升实验平台对所提方法进行了实验验证。结果表明,即便导线温度和风速系数处于波动状态,所提方法也可在不依赖风速和风向条件下,准确估计线路载流量。

动力锂电池荷电状态的联合估计与实验研究80-85

摘要：针对动力锂电池常用的荷电状态（SOC）估计算法存在的扩展卡尔曼滤波法精度低、无迹卡尔曼滤波法收敛速度慢等问题,在动力锂电池的Randles等效模型的基础上,通过脉冲放电实验对模型参数进行辨识;并设计了一种基于迭代扩展卡尔曼滤波（IEKF）与无迹卡尔曼滤波（UKF）联合估计的SOC估计法。在电池实验平台上设计模拟工况实验,实验分析表明：该算法的SOC初值修正速度快于EKF和UKF,计算量比UKF小,且稳态误差不超过1.5%,相对扩展卡尔曼滤波（EKF）提高了40%,是一个收敛快、计算量少、静差小的迭代估计算法。

锂离子充放电平衡系统PI算法的应用研究86-90

摘要：针对传统的锂离子充放电平衡系统存在效果不理想的问题,提出PI算法对锂离子充放电平衡系统进行改进。以STC12C5A60S2为主控核心,由系统供电电路、BUCK电路、控制电路、显示电路、保护电路、充电方式选择电路组成。利用PI算法控制充电过程中电流动态平衡,对软件进行设计,实现对锂离子充放电控制基本功能。实验对比分析可知,改进的系统可靠性好,实用性强,可作为各种小型电子设备的充放电装置。

有样本缺失的稀疏交叉视图的多重集典型相关分析91-97

摘要：从融合多组特征的角度出发,以多重集典型相关分析算法（MCCA）为研究基础,通过稀疏保持自适应选择样本局部信息,然后通过在同类样本之间计算权重矩阵,将样本类别信息嵌入到算法中,再利用多种视图之间的交叉相关项,克服不同视图样本必须成对出现的局限,提出一种有样本缺失的稀疏交叉视图的多重集典型相关分析算法（multiset canonical sparse cross-view correlation analysis with missing samples,CSMCCAM）。在手写体数据集和CENPARMI数据库上验证本文的算法,得到CSMCCAM算法分类精确度优于LPMCCAM等典型相关分析算法,并且对缺失样本数目不敏感。

双臂机器人避关节极限与避奇异位形优化研究98-104

摘要：关节极限及机械手臂的奇异位形的限制,往往导致协调任务失败。通过对冗余双臂机器人的研究,利用冗余手臂的自运动特性并基于梯度投影法及奇异鲁棒性求逆法完成了冗余手臂的避关节极限及避奇异位形的优化。经过优化后获得了最优的关节位形,同时对双臂末端轨迹的误差进行了分析和控制,有效的降低了末端轨迹跟踪误差,使机械手臂的运动性能得到了明显的改善。最后通过仿真验证对比优化前后的结果可知此优化方法的可行性。为冗余双臂机器人协调控制方法的研究提供了条件。

基于倒谱处理的先验信噪比估计算法105-108

摘要：单通道语音增强中,已有的先验信噪比算法能有效地去除噪声,提升语音增强算法性能;但是由于在噪声功率谱估计不准确,造成噪声功率出现过估和低估的情况,造成了语音失真和保留较多残留噪声。通过倒谱处理能在含噪语音段中抑制语音中的谐频成分和在纯噪声段中避免部分较强的噪声成分误判为语音信号,准确地估计出噪声功率谱,同时语音失真不大。在多种噪声背景下的客观评价指标分析表明,经过倒谱处理后的先验信噪比估计算法能提高先验信噪比算法的估计性能。

基于SOM聚类的典型车况和动力匹配分析与决策109-113

摘要：在残酷的重型卡车市场竞争环境下,如何客观分析用户的动力配置需求,并对其进行最优配置是车企始终追求的目标。基于车速与车辆工况最强相关的观点,首先对车载数据终端所采集的样本数据进行预处理,采用自组织特征映射网络（self-organizing feature map,SOM）聚类分析方法进行速度分布聚类。然后针对不同类型车辆真实数据的聚类结果,总结出各类车型的典型工况。最后结合典型工况与车辆具体配置进行动力匹配分析,从而挖掘出各类车辆的工况需求和动力配置要求。数据化的需求分析为车企在研发、生产、销售等环节消除了歧义,降低了质量投诉以及售后支出,这表明该方案在实践中有着重要的实用价值。

汽车电子节气门Back-stepping滑模控制器设计114-120

摘要：建立包含黏滞摩擦模型、复位弹簧模型及齿轮间隙模型的电子节气门系统的数学模型,并针对节气门系统的非线性特性设计了基于非线性终端滑模面的Back-steeping滑模控制器,可以提高系统收敛速度,降低系统误差并消除系统抖动。同时,针对控制系统中不确定扰动及电子节气门阀板角速度和电机电流不可测量变量设计了非线性扩张状态观测器,实现了系统不可测量变量和不确定扰动准确估计。通过搭建ds PACE快速控制原型环境,并针对电子节气门的实际应用工况对设计的控制器进行了实验验证。实验结果表明所设计Back-stepping滑模控制器对目标角度跟踪精度高,收敛速度快且无超调,可以满足电子节气门的控制要求。

基于裕量与不确定性量化的系统可靠性评估121-129

摘要：裕量与不确定性量化（quantification of margins and uncertainties,简称QMU）是一种新发展起来的可靠性认证和评估方法。从基本思想、表征、基本方法和工作流程这四个方面,研究了基于QMU的可靠性评估技术架构。讨论了观测清单的层次性、建立观测清单的基本步骤及涉及的相关技术;并根据性能参数的特点提出了四种性能通道建立方法。最后较系统地阐述了基于概率盒的不确定性量化方法、证据框架下的多源融合技术、基于数值模拟的不确定性量化方法等。