期刊,科学技术与工程 2024年卷12期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

科学技术与工程

主　　编：明廷华

出版周期：旬刊

国际刊号：1671-1815

电子邮箱：ste@periodicals.net.cn

电　　话：010-62103284

邮政编码：100081

地　　址：北京市海淀区学院南路86号

科学技术与工程/Journal Science Technology and Engineering北大核心CSTPCD

查看更多>>本刊向社会介绍科技界、工程界进展情况和为科学家、工程技术专家开展学术交流服务的一份学术性、知识性和动态性杂志。主要内容包括科学技术发展前景和重大建设工程进展情况，科学技术与工程方面的新成果、新知识、科技界和工程界的热点问题等。适合科技工作者、工程技术专家、领导同志、管理干部和图书资料馆（室）订阅。

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2-CPR/RPU并联机构的构型设计及工作性能分析

丰晓东赵耀虹李瑞琴贺阳涛...

4902-4908页

查看更多>>摘要：针对当前物流领域中货件品类多、人工耗用高等问题,为满足产线快速分拣的需求,提出一种全周自由度的2-CPR/RPU并联机构,以提高物流货件的分拣效率,减少人力时间成本.绘制2-CPR/RPU机构的三维模型,采用螺旋理论对2-CPR/RPU机构自由度进行求解,并根据修正的Grübler-Kutzbach公式进行验证,通过封闭矢量对机构支链进行位置逆解分析,基于逆解表达式求得机构速度Jacobian矩阵,利用代数法分析奇异位形是否存在,编程MATLAB语言求解其符合工作范围的点并绘制出工作空间,最后对机构的承重量进行有限元仿真分析.结果表明:2-CPR/RPU并联机构具有共3个自由度,可实现2T1R型的运动(沿x、z轴的平移和绕x轴的转动);结构尺寸符合要求没有奇异位形,工作空间较大,均匀分布且呈扇形对称,执行平台转动可达60°;2-CPR/RPU并联机构结构简单且运动稳定,工作精度高、载重性能良好,适用于大部分物流包装产线的分拣装箱工作.

关键词：

2-CPR/RPU位置逆解奇异性工作空间

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炭质泥页岩剪切破坏声发射特性及其分形特征

代鑫胡斌李京曹建军...

4909-4915页

查看更多>>摘要：为了探究炭质泥页岩损伤细观机制和破坏前兆特征,通过剪切破坏声发射试验,结合分形理论,采用G-P(Grassberg-er-Procaccia)算法对振铃计数、能量、振幅进行相空间重构和关联维数计算,分析关联维数在炭质泥页岩破坏全过程的演化规律.结果表明:声发射活动在岩石不同变形阶段活跃程度不同,且在破坏前存在平静期;振铃计数、能量、振幅都具有分形特征,三者的关联维数在破坏全过程呈现出"升维—动态波动—降维"的演化规律;关联维数的降维现象出现在岩样破坏前,可作为炭质泥页岩失稳破坏的前兆特征;综合对比发现,与振幅和振铃计数相比,能量关联维数的降维现象更显著,持续时间更长,更适合作为炭质泥页岩失稳破坏的前兆特征.

关键词：

炭质泥页岩声发射分形关联维数

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露天矿高陡边坡岩体参数获取与稳定性评价方法研究

张志辉康景宇庞鑫周春梅...

4916-4924页

查看更多>>摘要：针对露天矿高陡边坡岩体参数难获取和稳定性易变化的问题,以攀枝花露天矿高陡边坡为研究对象,采用非接触式无人机摄影测量技术获取研究区域的三维模型,统计结构面的分布情况,结合室内岩石力学试验数据,采用《工程岩体分级标准》(GB/T 50218-2014)进行岩体质量分级,并给出边坡岩体强度力学参数建议值.在此基础上,通过有限单元法分析了矿区在开采条件下边坡的稳定性动态演化特征,并对开挖过程边坡的稳定性做出了评价.结果表明:随着矿区的开采,边坡在开挖面附近由于卸荷作用发生位移回弹,最大位移增量为33.2 mm;塑性区主要集中在断层和矿岩界面附近,以剪切屈服为主;边坡稳定性随着矿区的开采逐渐降低,直至达到临界稳定状态.采用锚索对边坡进行加固,并采用塑性区面积占比对加固前后的稳定性进行评价,评价系数α由加固前的0.4降低至加固后的0.05,证明了加固措施的有效性.研究成果可为露天矿高陡边坡岩体参数取值和稳定性评价提供参考.

关键词：

露天矿边坡岩体参数开挖稳定性有限单元法塑性区

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氮气钻井岩爆动力学演化机制的数值模拟及岩爆实录特征分析

罗成波何龙蒋祖军李皋...

4925-4931页

查看更多>>摘要：为了厘清氮气钻井井底岩爆动力学演化机理,应用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics 4.3,建立井底逐渐接近裂缝的数值模型,基于致密砂岩岩体内部微裂缝起裂时对应的等效塑性应变为判断标准,分别应用CWFS(cohesion weak-ening and frictional strengthening)-DP(Drucker-Prager)内聚力弱化摩擦力强度准则、DP 强度准则及 MC(Mohr-Coulomb)强度准则进行平行数值计算,得出了氮气钻井井底岩爆的动态演化过程.结果表明:井底逐渐靠近裂缝过程中致密砂岩基质会产生两种不同的破坏方式,即是沿着潜在剪切面,向井筒剪切滑移破坏及应力集中条件下的微剪切方式的挤压屈服破坏,直至破坏区延伸连通低压井筒,裂缝内的高压气体及岩爆碎屑释放大量能量,产生井底岩爆.研究成果可系统解释X8-2井井底岩爆发生前后随钻监测参数的异常变化,为准确判断氮气钻井井下工况提供了理论支撑,同时为及时采取针对性的对策措施提供了依据.

关键词：

氮气钻井岩爆动力学演化数值模拟岩爆实录

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基于门控循环单元网络的低阻油层测井流体识别方法

龚宇刘迪仁

4932-4941页

查看更多>>摘要：研究区块低阻油层发育广泛,油层和水层的电阻率相差不大,导致测井流体识别较为困难.为了有效识别低阻油层,采用少数类过采样技术(synthetic minority oversampling technique,Smote)对油水同层,油层等少数类样本进行过采样使数据集均衡;并利用门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)网络模型进行低阻油层的流体识别.通过相关性分析确定自然伽马(GR)、深侧向电阻率(RD)、密度(DEN)等8条测井曲线数据作为输入训练模型,应用于中实际资料中,并将GRU与传统RNN和其他3种机器学习算法对比.结果表明:序列数据模型的流体识别效果比传统机器学习模型好,且基于Smote-GRU的流体识别模型的符合率达到89.5％,相对传统循环神经网络(recurrent neural network,RNN)的81.1％,取得了较好的应用效果.通过对照试验还证实了Smote算法提高了分类器对少数类样本的识别率.所提出的方法可为样本不均衡的低阻油层的流体识别提供参考.

关键词：

低阻油层流体识别不均衡样本门控循环单元(GRU)

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松辽盆地页岩油藏可动油特征研究

黄千慧李海波邢济麟杨正明...

4942-4951页

查看更多>>摘要：针对松辽盆地青山口组一段页岩油藏19块岩样,开展高速离心和核磁共振实验,建立储层可动油评价方法,揭示目标页岩油藏可动油特征;结合高压压汞实验和扫描电镜实验,从孔隙结构角度分析目标油藏可动油特征的原因.结果表明:随着渗透率降低,实验岩心T2谱右峰比例减少,可动油变少.区块一岩心可动油百分数平均17.88％,区块二岩心可动油百分数平均14.56％;不同渗透率岩心均含有一定量微米级渗流通道,两区块岩心中微米喉/缝控制的可动油分别为9.34％和5.7％;0.10～1.0 μm喉道控制的可动油比例较低,区块一平均为4.05％,区块二平均为3.22％;小于0.1 μm喉道控制的可动油比例区块一为4.49％,区块二为5.64％.区块一大于1.0 µm喉道控制的可动油比区块二更高,区块二小于0.1 µm喉道控制的可动油比例较高.高压压汞表明,目标页岩油储层有一定比例较大喉道发育,但基质喉道总体非常小,主要喉道分布在5～30 nm,6块岩心平均喉道半径为30 nm,储层喉道分布和可动油分布有很好的一致性,喉道分布特征决定了可动油的分布特征.扫描电镜结果表明:目标页岩油藏基质致密、喉道小,多数孔隙呈孤立状,部分储层发育裂缝隙、间裂缝等微裂缝,非均质性强;储层发育一定比例微裂缝,因此离心力较小时能驱出一定量的原油,但储层基质整体致密,喉道小,导致其总可动油比例较低.

关键词：

页岩油藏高速离心核磁共振高压压汞

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砾岩油藏二元复合驱注入体系优化研究

曹锦鸿高明刘皖露刘朝霞...

4952-4958页

查看更多>>摘要：新疆克拉玛依砾岩油藏经过几十年的水驱开发,面临剩余油高度分散、采油速度低等问题,选取聚合物部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)和低张力表面活性剂PS-30及强乳化表面活性剂OP-10组合形成不同的二元复合体系,利用长砂管模型研究不同渗透率、不同驱替方式及不同注入量下复合驱体系在砾岩油藏的应用界限及提高采收率极限.实验结果表明:二元复合驱能够有效驱替残余油、扩大波及体积,显著提高砾岩油藏采收率.聚合物浓度为1 000 mg/L,相对分子质量为7 ×106的聚合物在渗透率3 ×10-2 pm2时复合驱采收率为66.31％,较水驱提高21.85个百分点.强乳化复合体系提高采收率效果好于低张力复合体系.复合体系注入量越高,提高采收率越大,但提高采收率幅度并非线性变化,复合体系注入量达到3.5 PV以后,复合体系提高采收率值逐渐趋于稳定,在注入10 PV后,复合驱体系最高提高采收率幅度达到40.38个百分点.

关键词：

聚/表二元复合驱砾岩油藏表面活性剂提高采收率

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深水高温高压气井环空圈闭压力下油管柱安全评价方法

刘书杰罗鸣马传华吴艳辉...

4959-4968页

查看更多>>摘要：深水高温高压气井普遍存在环空带压现象,而深水井通常采用水下井口,使得B、C环空无法进行泄压操作,从而导致井下油管柱承受高环空圈闭压力载荷,同时附加高温、腐蚀多因素耦合影响,使得油管柱存在失效风险.针对深水高温高压气井环空圈闭压力下油管柱安全问题,基于深水井特性,综合考虑热膨胀和鼓胀效应引起的环空温度、环空体积、流体体积以及环空压力变化的动态耦合作用,建立深水高温高压气井圈闭压力预测模型,同时,考虑高环空圈闭压力载荷,附加高温及腐蚀多因素耦合影响,建立深水高温高压气井油管柱安全评价方法,开展了环空圈闭压力多因素影响下油管柱安全评价,并对模型进行了验证.结果表明:考虑环空圈闭压力影响后,环空圈闭压力随服役时间逐渐降低幅度远小于地层压力降低幅度,管柱抗外挤安全系数随服役时间降低幅度增大.同时,管柱内外流体压差随井深增加而逐渐增大,在井底管柱更易发生失效风险;在井筒高温及腐蚀耦合影响下,管柱抗内压、抗外挤及抗拉安全系数均呈现出不同程度的降低,特别井底段管柱受苛刻高温及腐蚀环境,附加高环空圈闭压力,使其更易发生失效风险,在设计及实际生产过程中,应重点管柱井底管柱安全风险.

关键词：

深水井高温高压圈闭压力油管柱安全评价

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基于改进信息熵和LSTM网络的轴承故障诊断

何群余志红陈志刚王衍学...

4969-4975页

查看更多>>摘要：针对传统的时频域故障诊断方法无法对故障实现自适应识别和分类,且准确率较低的问题,提出一种基于改进信息熵(improved information entropy,IIE)的长短时记忆网络(long-short time memory network,LSTM)方法.首先对原始信号分别进行集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和变分模态分解(variational mode decomposition,VMD);将包含故障信息的所有本征模式分量(intrinsic mode functions,IMF)进行信息熵的求取;通过信息熵反映IMF的信息量和峭度指标对描述冲击成分的优势改进信息熵,构成特征向量;最后结合LSTM处理非线性数据的优势,利用组合特征训练LSTM网络建立诊断模型.实验结果表明:该方法能准确、高效地识别多种故障,准确率要比单一的EEMD-LSTM、VMD-LSTM、人工神经网络等传统方法更高.

关键词：

轴承故障诊断长短时记忆网络(LSTM)改进信息熵(IIE)

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东部区域核事故核素大气扩散特征研究

郭瑞萍王瑞英岳峰李雯婷...

4976-4982页

查看更多>>摘要：针对核事故核素大气环境影响,建立一种基于区域尺度天气预报模式WRF(weather research forecasting model)的核素不同尺度大气扩散特征分析方法.以东部多个核电厂为研究对象,基于再分析气象数据(final reanalysis data,FNL)驱动WRF,并结合高斯大气扩散模式研究了东部区域尺度以及核电厂周边尺度的核事故核素大气扩散分布特征.结果表明:区域尺度大气弥散因子最大值主要分布在计算区域的西部地区,并且其随距离增加呈现下降趋势,距离500 m和5 000 m处二者相差约一个量级.核电厂周边尺度大气弥散因子最大值比区域尺度大气弥散因子最大值偏低一个量级;除秦山核电厂外,其他核电厂距离500 m和5 000 m处的大气弥散因子最大值相差约一个量级.不同核电厂大气弥散因子最大值出现的方位受厂址气象条件影响存在显著差异;东部沿海地区比内陆大气扩散能力较强,有利于放射性核素的大气传输.

关键词：

核事故区域尺度大气扩散放射性核素核电厂

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