横观各向同性煤等温吸附变形试验研究

为了探明不同层理方向煤吸附瓦斯变形机理,以亭南煤矿4~#煤层煤样为研究对象,利用多功能煤吸附/解吸瓦斯参数测定试验装置,开展了以CH_4和He为吸附质的等温(30℃)吸附试验,并基于试验结果对气体压缩煤体变形方程、纯吸附变形方程、横观各向同性煤吸附变形方程进行了讨论分析.结果表明:煤吸附CH_4时垂直层理和平行层理方向表现为膨胀变形,吸附He时垂直层理和平行层理方向表现为收缩变形,煤吸附过程中平行层理方向和垂直层理方向变形存在各向异性;气体压缩、表面张力变化(纯吸附)及二者共同作用下煤体变形的各向异性与吸附压力大小和吸附质无关,与煤的自身性质有关;横观各向同性煤吸附变形方程理论计算结果和试验结果在平行层理方向平均相对误差为7.08%,垂直层理方向平均相对误差为14.63%.横观各向同性煤吸附变形方程可以表述吸附平衡压力与吸附变形的关系,也可体现出垂直层理和平行层理方向煤体吸附变形的差异性.     

基于变切深纳米刻划的K9玻璃表面成形特征及去除机制研究

采用Berkovich压头,在纳米压痕仪上对K9光学玻璃进行了变切深纳米刻划试验。为探究摩擦因数与脆塑转变的深度,基于非线性最小二乘法对法向力、切向力关于刻划深度进行了拟合,并利用相关系数r检验其可靠性。利用AFM和SEM对刻划沟槽表面形貌进行分析,刻划过程存在弹塑转变、塑性去除和脆性断裂三个阶段。基于Hertz接触理论求得K9玻璃弹塑转变深度,根据AFM和SEM的结果,以裂纹刚开始萌生作为脆塑转变点,获得脆塑转变的临界深度。基于脆塑转变深度,通过添加修正系数,改进WEI提出的脆塑转变表征方法,建立了用摩擦因数来表征K9玻璃脆塑转变的表达式。通过分析压头在刻划过程中与工件产生的摩擦区,对脆性断裂阶段裂纹的产生和裂纹方向与刻划方向近似呈60°进行了解释。     

考虑车辆运输能力限制的公交换乘优化

研究了车辆运输能力限制下的多个换乘点之间平均换乘等待时间的优化问题。在一定时间周期内,通过调整各公交线路的运营时刻表,在车辆运输能力约束条件下使乘客在各线路之间换乘等待时间最小,并采用遗传算法对该模型进行求解。优化结果表明:当车辆运输能力约束起作用时,相对于Shafahi等没有考虑车辆运输能力限制的研究,乘客的平均换乘等待时间增加了370%,该结果说明公交车辆运输能力对乘客换乘时间的影响明显,需作为主要因素在公交换乘优化中进一步考虑。     

中开多级离心泵效率优化计算方法

对离心泵水力效率及高效区相对宽度的优化计算方法进行研究,在水力损失模型的基础上提出基于近似模型的多目标优化计算方法. 以中开多级离心泵的优化设计为例,基于水力损失模型进行设计变量灵敏度分析,选出关键设计变量. 分别利用水力损失、完全二次响应面（RSF）、径向基高斯响应面（RBF）和克里金响应面（KRG）4种近模型优化离心泵的关键设计变量,分析4种效率优化计算方法的精确性和有效性. 结果表明：基于理论公式计算的第1种优化方法耗时少,但结果误差较大;后3种优化方法基于计算流体动力学（CFD）数值仿真分析,结果准确,其中RSF模型的结果最精确且计算时间较短. 比较3种不同近似模型的计算精度,RSF的计算结果最精确,RBF结果次之,KRG结果最差. 在设计流量下,基于RSF的Pareto最优解的扬程为83.77 m,效率为77.26%,基于RBF的Pareto最优解的扬程为83.09 m,效率为76.63%.     

基于连续时间马尔可夫链的继电保护装置动作行为预测模型

在继电保护可靠性评估中,使用保护装置状态的稳态概率进行状态枚举与后果分析,难以反映当前运行状态下保护装置的可靠性水平。该文建立了基于历史运行数据的继电保护装置状态转移模型,进而提出了基于连续时间马尔可夫链的时变概率算法,分析了不同保护可靠性参数对继电保护行为预测模型的影响。最后根据模型得到的时变概率曲线图,提出一种紧急调用应急保护装置并投运的策略措施。仿真结果证明了保护装置行为趋势的预测结果符合实际保护装置运行状态发展的客观规律。     

车辆前部结构对行人头部伤害影响的仿真分析

通过计算机仿真模型再现了行人与汽车发生碰撞事故的情况。分析了当行人头部与汽车发动机罩上表面发生碰撞时,汽车前部结构参数对相对碰撞速度的影响。结果表明:发动机罩前缘高度对相对碰撞速度有高度显著(α=0.01)影响;保险杠中心高与发动机罩前缘高的交互作用对相对碰撞速度有显著影响(α=0.05);而保险杠中心高、保险杠上下缘高度差、发动机罩倾角以及这些因素的交互作用等对相对碰撞速度几乎没有影响。     

内置非贯通型钢STRC柱压弯承载力计算研究

采用内置型钢短柱对钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱节点进行增强。为明确该节点中内置非贯通型钢STRC柱的控制截面位置及压弯承载力,进行了内置不同长度型钢STRC柱及无型钢对比试件的拟静力试验及有限元模拟研究,分析了试件的受力机理及压弯承载力,探讨了型钢长度和钢管约束等因素的影响。研究结果表明：随着内置型钢长度增加,破坏截面有从型钢-混凝土过渡截面转移至柱根的趋势;增大钢管径厚比会削弱其抗弯贡献,从而减小过渡截面压弯承载力,影响破坏截面位置。基于试验及有限元分析结果,提出柱根及过渡截面压弯承载力计算模型,建立内置型钢临界长度的确定方法,研究结果为STRC柱的设计及节点中型钢的参数确定提供理论依据。     

海上油田油气生产设施隔离与锁定作业

在海上油田油气生产设施中,许多设备是靠电能、液压能、气能、机械能、化学能或热能来驱动或含有危险能源如高压油、气管线。为了避免在设备安装、调试、维修保养期间意外的能量释放,从而不引起人员伤亡、设备损坏、环境污染,作业前,必须要在源头将各类能量源进行隔离后加隔离锁定用具锁定的方式进行作业。对海上油气生产设施的隔离与锁定进行综述,根据作业程度的大小,可以采用单重隔离锁定、多重隔离锁定或采用不同锁定用具的方法,保证隔离锁定在能量释放位置阻止各类能量的意外释放。     

非寻复域状态-空间滤波

针对实际非平稳海洋声数据存在非寻和非圆特性,在状态-空间模型下,对复信号作增广表示,建立复域状态-空间模型.从观察者的角度,推导了复高斯条件下的最佳瞬变观察者的线性表达式,即复域卡尔曼滤波器.当状态-空间模型为非线性非高斯时,最佳瞬态观察者须通过线性化或数值近似的方法近似得到.给出一种数值近似的方法--复域质点滤波,通过计算机仿真和波导实验证明了在信号非寻的情况下,复域卡尔曼滤波和复域质点滤波比常规的卡尔曼滤波和质点滤波具有更好的估计性能.     

超洁净制造的研究与发展*

制造学科是随着科学的演进和技术的进步不断地发展和变化的一个学科。结合激光聚变、电子制造、航空航天以及医疗器械等领域对洁净的需求,首次提出了超洁净制造的新概念,并对超洁净制造的内涵进行了界定。在上述相关领域中,表面污染物的演化和演变将对器件的性能和功能产生重要的影响。采用制造领域的新方法和新手段获得超洁净表面,并实现其工作时超洁净状态的维持是制约上述领域发展的瓶颈问题。在综合分析超洁净制造应用领域的基础上,提出超洁净制造基础理论和关键技术研究所面临的挑战,分析超洁净制造的技术内涵和研究内容,并针对相关领域中高洁净度的获得和保持技术进行了剖析。最后,提出超洁净制造未来发展的科学问题。旨在通过超洁净制造的研究为制造科学与工程提供新的发展思路,拓展并提升其应用的领域,服务于重大科学工程和重要技术领域的发展。