“碳化硅功率半导体技术”专题前言

半导体功率器件(即电力电子器件)是电力电子技术的三大核心基础之一,被比作电力电子装置的“CPU”。现有功率器件多采用Si基或SOI基,但是受限于自身材料特性的影响,在节能与转换效率方面越来越显示出他们的局限性。为解决上述问题,半导体功率器件除了继续对传统器件进行新理论和新结构的创新研究外,也正在遵循“一代材料、一代器件、一代装置、一代应用”的发展趋势,从传统的Si基和SOI基向宽禁带半导体SiC和GaN基进行扩展和延伸。     

基于神经网络算法的井下裂缝诊断与堵漏技术

在钻井过程中，常常钻遇不同宽度的井下地层裂缝。钻遇裂缝时容易发生钻井液漏失现象，甚至发生钻井液失返现象，严重影响了安全、高效钻井。目前裂缝封堵的方法常存在封堵成功率不高、堵漏承压能力低的问题，其中一个重要的原因是对井下地层的裂缝宽度等特征认识不清。基于地层裂缝产生的岩石力学机理，确定影响裂缝宽度关键的6个力学和工程因素，并利用神经网络计算的非线性、大数据特点建立了井下地层裂缝宽度的分析模型，模型包含输入层、输出层和3个隐藏层。通过该模型诊断井下裂缝宽度，提高了计算精度，平均误差仅为2.09%，最大误差为5.88%，解决钻井现场仅凭经验判断裂缝误差较大和依靠成像测井成本较高的问题。同时根据神经网络模型诊断得到的裂缝宽度优化堵漏材料的粒径配比，提高了裂缝内的架桥封堵强度和架桥的稳定性，封堵层的承压能力达到12.8 MPa，反向承压能力达到4.5 MPa。现场堵漏试验最高憋压10 MPa，经过封堵作业后大排量循环不漏，达到了裂缝性地层高效堵漏的目的，堵漏一次成功。      

综采面区段煤柱矿压规律与合理宽度研究

为了掌握综采工作面区段煤柱矿压显现规律,确定煤柱合理宽度,实现安全高效高回收率回采,以黄玉川煤矿4#煤层首采面为工程背景,采用数值模拟、理论分析、应力实测法进行了相关研究。结果表明:①区段煤柱进入采空区前,应力增幅缓慢,塑性破坏区域宽度一般在2 m;而进入采空区后,煤柱应力增长极快,应力增幅呈现倍数增长,煤柱破坏深度也达到了8 m。由此说明,煤柱支承压力的增幅主要是由于采空区上覆岩层压力造成的,且决定了对煤柱的破坏性作用。②通过理论分析、数值模拟、实测分析3种方法得到的区段煤柱合理宽度,结果相近,具有一定的设计参考价值。     

冷连轧机带钢切边宽度自动设定研究

宽展是冷连轧机切边剪切边宽度设定的重要考虑因素。影响宽展的因素较多,若考虑各影响因素,建立宽展模型十分困难。为此,在满足生产需求的前提下,通过大量数据分析,拟合出宽展系数计算多项式,进而可计算出满足需求的考虑宽展的切边剪宽度设定值,并通过自动化系统的改造实现了切边剪宽度的自动设定。     

考虑采空区矸石压缩效应的沿空掘巷时机确定方法

合理沿空掘巷时机可有效缓解采掘接续压力、减小巷道变形。采用理论分析方法,建立考虑矸石压缩效应的沿空掘巷覆岩结构力学模型,分析"煤壁(柱)-矸石"承载体系对覆岩稳定的协同控制效应。关键块触矸后下位岩层反向力矩无法协调其稳定时,关键块持续回转下沉产生对矸石的压缩,矸石承载力、下位岩层支撑力和岩块间水平推力随矸石压缩量增加近似呈负指数关系递增,共同协调关键块稳定,据此提出掘巷时机计算方法。在基本顶断裂线内掘巷会对覆岩结构稳定产生扰动,掘巷产生的关键块附加力矩将由矸石持续压缩恢复的应力协调承担,掘巷扰动时间、顶板下沉量与煤柱宽度负相关,适当增加煤柱宽度有利于缩短掘巷扰动时间,减小顶板下沉。研究成果对确定沿空掘巷时机和设计煤柱宽度具有借鉴意义。     

胶片导切机旋转刀的有限元分析

基于有限元分析方法,对密炼机上辅机系统的胶片导切机旋转刀刀片强度进行分析,并根据分析结果优化旋转刀刀片的结构设计和材料选择。结果表明:传统机械破碎强度(P_b)理论不适用于胶片导切机旋转刀的胶片切割;在剪切力(F_2)一定的条件下,减小胶片导切机旋转刀刀片安装偏角或者增大刀刃宽度(W)可以降低旋转刀刀片的应力,从而减少刀片崩裂,延长刀片的使用寿命,也可以通过更换材料和改变热处理的方法来降低刀片制造成本;在F_2和P_b一定的条件下,适当增大W可以减小胶片导切机投产后的磨刀频率,降低维护成本。     

叶轮口环间隙对离心泵性能的影响分析

本文就叶轮口环间隙对离心泵性能的影响进行了深入分析。文章概述了离心泵汽蚀余量的理论计算方法,介绍了叶轮口环间隙泄漏量的算法。文章以IS80-65-160离心泵为计算模型,通过全流道数值模拟计算探究了叶轮口环间隙宽度分别为0.2 mm,0.5 mm以及0.8mm时离心泵的性能特点。研究表明,离心泵的泄漏量及其内部流场压力的分布情况受离心泵叶轮口环间隙宽度的影响较大。