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科学技术与工程
科学技术与工程

明廷华

旬刊

1671-1815

ste@periodicals.net.cn

010-62103284

100081

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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    强采动巷道断顶卸压稳定性控制机理及应用

    刘光饶齐振敏杨位良刘建荣...
    7090-7098页
    查看更多>>摘要：为解决强采动条件下巷道大变形难题,以新上海一号矿1806N工作面辅运顺槽为工程背景,采用实地勘探、理论分析、数值模拟的方法分析强采动巷道变形破坏原因及围岩大变形机理,提出相应的控制对策进行现场工业性试验.研究发现:1806N工作面辅运顺槽大变形主要影响因素为岩石强度低、节理裂隙发育、完整性差、顶板富水严重、围岩遇水泥化,强采动高集中应力.基于围岩大变形断顶控制机理,形成辅运顺槽深部爆破定向预裂断顶结合补强加固的设计方案.借助数值模拟对断顶及未断顶巷道应力变化规律进行对比分析,断顶巷道端头最大垂直应力14.6 MPa,断顶后巷道端头最大垂直应力12.5 MPa,断顶后端头处垂直应力减小14％,断顶具有一定切断应力传递及减小巷道收缩的效果.开展现场工业性试验,断顶后端头顶底板位移减小37％,两帮变形减小19％,底臌发育长度减小92％,结果表明断顶可有效减少端头巷道变形以及超前底臌发育长度和高度,可为相似工程地质条件巷道建设提供参考.

    强采动断顶卸压巷道支护软岩

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    马朗凹陷二叠系芦草沟组致密油源储特征

    张玮刘伟吴伟周炬锋...
    7099-7106页
    查看更多>>摘要：利用岩石取心、薄片、物性、有机质地化等资料,采用镜下观察、岩石热解分析、地化参数交会等方法,对三塘湖盆地马朗凹陷二叠系芦草沟组混积岩的源储特征和生烃潜力开展了分析,并讨论其成藏条件.结果显示,芦草沟组储层岩性分为泥岩、泥质灰岩、泥质白云岩和凝灰岩4类,储集空间以粒间孔-粒内孔、晶间孔、火山灰脱玻孔以及长英质溶蚀孔、溶蚀缝为主,物性特征为低孔、特低渗.烃源岩的优势岩性为白云质泥岩和泥岩,总有机碳(total organic carbon,TOC)含量平均值为4.41％,有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ2型,成熟度以低成熟-成熟为主,源岩为有机质丰度高、有机质类型好、生烃演化处于生油阶段的优质烃源岩.综合分析认为,芦草沟组浅-半深湖相混积岩源储一体,生烃潜力大,是一套具备"物资基础好、基本条件够、油气高效聚集"有利成藏条件的"自生自储、高效聚集、他源供给"云质岩致密油藏.

    致密油储层特征烃源岩芦草沟组二叠系马朗凹陷

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    气顶边水油藏油气协同开发下流体界面运移特征

    邓博熊宇豪刘威谷建伟...
    7107-7113页
    查看更多>>摘要：气顶边水油藏的开发,存在明显的油气水互侵现象,导致产量快速递减,开发难度增大.为了防止生产井过早停产,需明确流体界面运移特征,制定油气协同开发生产制度.通过油藏数值模拟方法,建立了月东油田气顶边水油藏实际模型与机理模型,根据气顶与边水作用能量强弱,将油气协同开发区域划分为边水控制区、气顶控制区和气顶边水联合控制区三类进行研究,综合评估气窜、水淹、油侵风险,明确油气、油水界面运移特征并形成运移速度图版.结果表明:随着开发的进行,气顶膨胀导致油气界面从油藏顶部向油井方向运移,边水侵入导致油水界面从油藏底部向油井与气井方向运移,油井存在气窜与水淹的风险,气井存在水淹与油侵的风险,剩余油主要分布在气顶下部和井间高部位,确定月东油田气顶边水油藏合理采气速度为6％～8％.基于实际与理论研究形成的成果认识为气顶边水油藏油气协同高效开发提供理论指导.

    气顶边水油藏油气协同开发界面运移特征合理采气速度油藏数值模拟

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    横向滑坡载荷作用下埋地PE管道的损伤数值模拟

    燕集中沈利民杨洪汤文亮...
    7114-7121页
    查看更多>>摘要：埋地燃气输送管道服役环境复杂,其中滑坡地质灾害严重威胁管道的服役安全.以埋地聚乙烯(polyethylene,PE)管道为研究对象,利用ABAQUS有限元软件模拟了横向滑坡载荷作用下的管道损伤行为,探讨了滑坡参数(滑坡体位移量)、管道埋深以及内压对PE管力学性能的影响.研究结果表明:滑坡作用下埋地PE管最大偏移、最大Mises应力和最大主应变均位于管轴向横截对称面上.管道最大Mises应力随滑坡位移的增大而增大,管底为管道最终屈服点,屈服主要原因为管横截面被压扁变形.管道未屈服时,最大Mises应力随内压的增大呈现先减小后增大的现象,最大主应变随内压的增大而增大.最大Mises应力和最大主应变均随埋深的增大而增大.

    ABAQUS有限元模拟埋地PE管横向滑坡力学响应

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    基于ADAMS的全断面竖井掘进机锥形刀盘载荷特性

    王帅郭庚鑫李阁强董振乐...
    7122-7130页
    查看更多>>摘要：全断面竖井掘进机锥形刀盘在竖井施工中具有导向性好、姿态调整方便等优点,滚刀作为竖井掘进机施工中最直接的破岩工具,获取其载荷分布规律对于竖井掘进机的刀盘刀具系统的合理设计和掘进过程中装备姿态的调整具有重要意义.基于ADAMS建立了全断面竖井掘进机锥形刀盘与岩体耦合模型,合理施加约束条件对正常掘进工况进行仿真,获取了竖井掘进机锥形刀盘刀具的载荷分布规律.结果表明:由于安装方式的不同,正滚刀所受到的侧向力和滚动力均大于中心滚刀,对正滚刀刀座与辐条之间的连接强度提出了更高要求;随着正滚刀在刀盘上安装半径的增大,其受到的垂直力也增大.中心滚刀所受到合力载荷稳定性较正滚刀明显较好,波动更小;随着滚刀在刀盘上安装半径的增加,滚刀所受到的合力载荷大小波动更大,载荷稳定性也更差.

    全断面竖井掘进机ADAMS动力学仿真锥形刀盘滚刀载荷雨流计数稳定性分析

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    智能卸煤机器人关键技术

    郑宏远卢宁龚涛
    7131-7139页
    查看更多>>摘要：传统机械卸煤方式易损坏敞车车体,敞车破损严重危害煤炭运输安全,破损敞车维修费用高昂,对比传统卸煤方法优缺点,提出使用卸煤机器人方式进行敞车卸煤.作为一个新兴的研究领域,卸煤机器人在国内外的研究尚处于起步阶段,并没有成熟的技术体系可以借鉴,因此对现有的研究进行系统的分析和总结.提出智能卸煤机器人概念,根据卸煤机器人智能化的需求提出了卸煤机器人所需突破的关键技术问题.详细探讨智能卸煤机器人自动化作业框架,对框架进行模块化处理,分成不同的子系统,对不同子系统进行了定义与阐述分析,强调了自动化作业系统的功能主要依托于关键技术.研究结果表明:今后国内中小型露天场站敞车卸煤将朝着自动化、智能化的方向发展,智能卸煤机器人为国内中小型露天场站智能化、自动化卸煤提供了一个新的思路.

    智能卸煤机器人路径规划抑尘技术电子围栏可移动高速输送技术控制系统

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    基于改进黑猩猩算法的解析Preisach模型参数辨识

    李丹丹介百坤朱石磊李仲康...
    7140-7147页
    查看更多>>摘要：解析Preisach模型解决了Preisach模型因离散Everett函数造成的测量误差大、数值不稳定的问题,但是解析Preisach模型同时存在参数多、辨识复杂的问题.针对上述问题,提出一种融合多策略的改进黑猩猩优化算法,来实现对解析Preisach模型的参数快速、精确辨识.首先,引入自适应权重因子来平衡全局搜索和局部开发能力;其次,将差分变异策略应用到种群个体位置更新中,增强算法个体间的信息交流,扩大搜索范围;最后,使用柯西变异和高斯变异相结合的随机扰动策略,进一步增强算法跳出局部最优的能力.结合实验数据,分别使用遗传算法、黑猩猩算法、正弦余弦黑猩猩算法与所提算法对解析Preisach模型参数进行辨识,并基于辨识结果对取向硅钢片的磁滞回线进行模拟.通过磁滞回线拟合度、适应度值变化以及损耗误差分析3个方面的结果对比可得,所提算法在解析Preisach模型的参数辨识上兼具辨识精度高、收敛速度快的优点.

    解析Preisach模型Everett函数参数辨识改进黑猩猩优化算法磁滞回线

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    永磁同步电动机电磁振动特性及抑制措施

    李永枭成豪杰唐旭马兆兴...
    7148-7158页
    查看更多>>摘要：电磁振动水平是永磁同步电动机的重要评价指标之一,为了有效抑制永磁同步电动机的电磁振动,首先建立了转子永磁体磁动势、定子绕组电流磁动势与定子齿槽相互作用产生的径向电磁力的解析分析模型.然后建立了电机的变参数矢量控制系统的场路耦合联合分析模型,以一台11 kW内置式永磁同步电动机为样机,利用机械阻抗法得到了电机主要低阶电磁力产生的电磁振动噪声频谱,确定了对电机电磁振动起主要作用的低阶电磁力的频率.最后利用遗传-蚁群算法,研究了通过优化电机的定子齿槽参数有效削弱具有上述频率的低阶电磁力,从而有效抑制电机的电磁振动.结果显示,利用所提方法确定的定子齿槽参数能有效抑制电机的电磁振动,并且对电机的运行性能产生的影响较小.

    永磁同步电动机电磁振动解析分析遗传-蚁群算法抑制措施

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    变压器油间气泡局部放电对绝缘性能的影响

    李继方周一帆周星耀韩爱山...
    7159-7167页
    查看更多>>摘要：准确描述电力变压器匝间短路故障时油中产生的气泡对绕组间绝缘性能的影响,对其稳定运行具有重要意义.针对变压器绕组匝间短路故障,首先建立瞬态模式下变压器"电路-磁场"的多物理场耦合模型,探究故障情况下变压器绕组的电流和电磁特征;进而建立变压器匝间短路建模,磁电耦合及场强分布,进一步分析变压器油中气泡的放电特性,最后利用COMSOL软件建立仿真模型.将收集到的一台油浸式变压器连续运行数据及筛选出的低压短路故障时的数据进行仿真.仿真结果表明:电场在穿过气泡时会产生畸变,场强瞬间增大,并且电场的畸变次数随着气泡数量的增加而增多,匝间变压器油绝缘强度下降,对变压器的绝缘性能造成较大影响.

    电力变压器绝缘性能多物理场耦合绕组匝间短路变压器油中气泡

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    面向管道焊缝渗透检测机器人的管道定位与规划方法

    李彰欧越陈建文徐阳...
    7168-7176页
    查看更多>>摘要：为了实现核电设施管路的自动化焊缝检测作业,在降低人工作业安全风险的同时提高工作效率,提出了一种集喷涂、喷擦、刷涂、擦洗、环境感知和场景建模的机器人自主作业软件系统及相关算法.分析作业机器人的工作环境和功能需求,进行机械臂和感知模块的选型,制定三维建模和参数辨识方案,搭建焊缝检测作业系统;提出了一种基于机器人感知到的视觉和深度信息进行场景建模的算法,该算法可以输出检测关到作业面的位置、三维模型以及作业区域范围;提出了 一种基于三维重构模型和作业区域范围进行作业轨迹规划的算法,并搭建了仿真平台验证运动轨迹的正确性;开展了管道定位与三维重构实验以及轨迹规划实验,实验的结果证明,提出的管道定位方法能够实现精确的点云数据采集和高精度的管道参数辨识,机械臂能够实现准确性高、连续性好的运动,满足管道焊缝检测作业的要求.

    焊缝检测三维点云表面建模运动规划

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