期刊,科学技术与工程 2024年卷7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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基于卷积神经网络的移动机器人声源定位方法综述

高春艳赖光金吕晓玲白祎扬...

2617-2624页

查看更多>>摘要：听觉系统是机器人感知周围环境信息的重要途径之一,精准有效地进行声源定位,可极大提高移动机器人的感知与决策能力.将声源定位应用于危险环境救援与巡检具有重要工程意义.随着深度学习的广泛应用,引入卷积神经网络(convolutional neural networks,CNNs)的声源定位效果显著改善.将移动机器人声源定位研究从网络架构与改进、声音特征类型、数据仿真与增强,以及多模态信息融合四个角度进行综合对比及分析,并对技术的应用提出思考与展望.

关键词：

移动机器人声源定位卷积神经网络麦克风阵列到达方向估计

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万方数据
维普

沥青混合料疲劳损伤试验表征综述

王佳妮高世杰董元帅田佳磊...

2625-2637页

查看更多>>摘要：针对沥青混合料疲劳损伤细观形态难以与宏观力学性能表征联系起来的现状,从损伤机理、表征模型及疲劳性能试验方法三方面综述了沥青混合料疲劳性能表征的发展现状、存在的问题,预测了其未来的发展方向.研究表明:由于沥青混合料是一种多相、多组分、多尺度的黏弹性材料,在评价其疲劳性能时,宏观的疲劳试验需要结合计算机断层扫描、数值模拟和数字图像相关技术等细观分析方法.沥青混合料疲劳性能试验方法目前应用最为广泛的是室内小型试件疲劳试验,由于不同试验方法中设置的试验条件各不相同,故其试验结果和性能参数呈现出显著的差异性.应重点研究沥青混合料抗疲劳开裂性能的细观结构损伤开裂形态与宏观性能表征的联系;改进现有疲劳试验方法的试验条件、开发先进的三维应力状态的加载设备,并增加试验的尺度以反映真实荷载环境下的疲劳性能;基于能量理论和黏弹性连续损伤揭示沥青混合料疲劳特性和历史荷载条件下的疲劳损伤规律.

关键词：

沥青混合料疲劳性能疲劳损伤试验表征损伤规律

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万方数据
维普

基于 RF-WOA-VMD-BiGRU-Attention 的神经网络模型在海浪预测中的应用

李练兵张燕亮吴伟强魏玉憧...

2638-2646页

查看更多>>摘要：海上风电场的海况数据极其复杂导致用于海浪高度预测的输入参数极其不稳定,筛选出关键信息,提高输入参数的质量可以极大地提高海浪高度预测的准确性.以乐亭菩提岛风电场近一年的海上数据为基础,构建了一种基于随机森林(random forest,RF)、鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)、变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和双向门控循环单元(bidirectional gated recurrent unit,BiGRU)的海浪预测模型.该模型利用随机森林对环境特征等输入变量进行筛选,有效减少数据冗余,然后基于WOA-VMD模型自适应确定最优参数和自适应分解原始序列,提高数据质量并消除数据噪声的干扰.此外,针对海浪预测提出了一种基于注意力机制优化的BiGRU算法,随机森林的注意力机制将为BiGRU的隐藏层状态分配不同的权重,加强关键信息的影响.实验结果表明该模型和其他模型对比,输入质量更高,预测精度更高,拟合程度更准确,对风电场海浪预测有着重大意义.

关键词：

海浪预测随机森林鲸鱼优化算法变分模态分解双向门控循环单元注意力机制

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万方数据

郑州西南郊埋藏型岩溶热储水化学特征

龚晓洁田良河冯园王豫飞...

2647-2656页

查看更多>>摘要：针对郑州市西南郊埋藏型下古生界碳酸盐岩中储存丰富的地热资源,开展了该区域主要热储层水化学剖面研究,分析了水化学及同位素特征.结果表明:地热流体水化学类型以SO4-Ca、SO4·HCO3-Ca型为主,为弱碱性水、淡水-微咸水;通过热平衡分析结合离子分析综合判断,地热流体处于水岩作用初级阶段,采用石英温标估算热储温度为52.9～92.4 ℃,热储循环深度1 388～3 069 m;西部、西南部海拔606～920 m低山区的大气降水是主要补给源,在向东部平原漫长的迁移过程(运移速率1.571～0.129 m/a)中与碳酸盐岩矿物和石膏产生强烈的水-岩作用,并在深部的溶洞、溶隙及基岩裂隙中积蓄了大量的水热能,构造适宜地段,3 000 m深度有望获得70 ℃以上的地热流体.研究成果不仅深化了该地区下古生界碳酸盐岩热储层的水化学特征认识,还可进一步有效指导该地区水热型地热资源的勘探开发.

关键词：

岩溶地热水文地球化学同位素水文地质学

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万方数据
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基于结构面粗糙度随机场表征的抗剪强度变异性

王卫明高旭陈诺宋琨...

2657-2664页

查看更多>>摘要：岩体结构面抗剪强度参数具有变异性是客观事实,而受限于室内外直剪试验成本而导致抗剪强度变异性指标获取困难是目前制约岩质边坡可靠度评价发展的主要原因之一.鉴于此,提出了一种利用少量实测结构面粗糙度曲线样本和岩块物理力学参数,结合JRC-JCS(joint roughness coefficient-joint compressive strength)剪切强度模型、随机场理论和非侵入式离散元数值试验,获取结构面抗剪强度参数变异性指标的方法.将此方法应用于某隧道进口段岩质边坡可靠度评价中,研究发现:①该岩质边坡主控结构面粗糙度纵坐标方差为0.012 5 cm2,相关距离为0.75 cm,生成的随机粗糙度曲线与实测样本相似;②结构面黏聚力和内摩擦角均值分别为0.427 MPa和54.9°,标准差分别为0.229 MPa和4.47°,变异系数分别为53.63％和8.14％;③此边坡稳定性系数服从正态分布,失稳概率为2.8％,可靠度为1.52.

关键词：

岩质边坡结构面粗糙度随机场表征抗剪强度参数变异性可靠度

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基于无人机遥感影像的滑坡形态变形特征:以陇南白龙江流域泻流坡滑坡为例

陈远铭叶振南陈宗良王高峰...

2665-2672页

查看更多>>摘要：2020年8-9月陇南白龙江流域泻流坡滑坡持续发生变形,严重威胁坡脚居民生命财产安全.以泻流坡滑坡为研究对象,基于高分辨率无人机影像提取了泻流坡滑坡滑动前后的正射影像和数字地表模型,利用COSI-Corr软件对滑动前后的两期影像进行相关性分析,计算得到滑坡表面特征点的偏移量信息,并通过DSM(digital surface model)的方法获取垂直向的变化量,最后对泻流坡滑坡的运动和物质变化进行了解译和分析,探讨了中高山峡谷区堆积层滑坡形成演化过程及破坏机制.研究结果表明:泻流坡滑坡变形区主要为滑源区左侧中下部和右侧次级滑坡,垂向最下滑移量5.89 m,平均水平位移6.24 m,滑源区近42％区域发生了形变;2020年6-9月,泻流坡滑坡滑动体积33 871 m3,堆积体积10 215 m3,降雨侵蚀体积23 656 m3;破坏模式为倾倒拉裂-蠕滑复合型滑坡.无人机高精度数据不仅可以清楚直观地识别滑坡形变破坏迹象,还可以进行地表垂直位移、水平位移、体积变化及滑动前后剖面的计算,为抢险救灾、科学决策提供了重要依据,具有广阔的应用前景.

关键词：

无人机COSI-Corr差分DSM演化特征泻流坡滑坡

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万方数据
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碳酸盐岩构造裂缝特征与形成期次分析:以阿姆河盆地右岸东部为例

侯筱晓刘成林陈茜梁丛丛...

2673-2682页

查看更多>>摘要：碳酸盐岩裂缝对石油和天然气勘探开发具有重要意义,但碳酸盐岩构造裂缝特征描述、形成和影响因素一直是油气储层研究的重点.综合利用岩心、测井解释和分析测试等资料,对阿姆河盆地右岸东部地区侏罗系卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩储层内构造裂缝特征进行研究,划分构造裂缝类型及发育期次,明确影响构造裂缝发育的影响因素,分析多期次裂缝对天然气聚集的影响.结果表明:①构造裂缝是阿姆河盆地右岸东部侏罗系卡洛夫-牛津阶储层中发育的主要裂缝类型,按照产状分为水平缝、低角度缝、高角度缝和垂直缝;卡洛夫-牛津阶储层构造裂缝总体上走向以NW-SE向为主,但不同裂缝的走向差异性较大,反映了裂缝具有多期发育的特点,不同类型的构造裂缝在产状、密度和规模存在差异,中下侏罗统的XVa1层中最发育,平均裂缝密度为1.48条/m;构造裂缝的规模普遍较大,在上侏罗统的XVhp层裂缝宽度和裂缝高度最大,平均裂缝宽度约0.08 mm、平均裂缝高度67.1 cm,构造裂缝的倾角多介于40°～70°;②阿姆河盆地右岸东部侏罗系卡洛夫-牛津阶储层构造裂缝的发育程度存在较大的差异,这是由于裂缝的发育不仅受到岩性的控制,还受到多期构造运动的影响,亮晶砂屑灰岩和生物礁灰岩为构造裂缝发育的优势岩性;新近纪的挤压作用强烈,在侏罗系卡洛夫-牛津阶岩心中形成相互交错的网状裂缝,为裂缝期次划分提供有利证据;③阿姆河盆地右岸东部侏罗系卡洛夫-牛津阶中构造裂缝形成于燕山晚期到喜山中期,其中晚期裂缝的形成不仅改善了储层物性,也促进天然气聚集和成藏.

关键词：

阿姆河盆地构造裂缝期次分析天然气聚集

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基于IMU数据的应变解析技术及其应用

何仁洋刘艳贺王海涛罗艳龙...

2683-2689页

查看更多>>摘要：长输埋地油气管线在严重的地灾作用下会引发管道变形,如果变形的管段存在缺陷,将极易导致管道失效,造成严重的环境污染和经济损失.准确地获取管道的变形情况并进行安全评价能够为保障管道安全稳定运行发挥重要的作用.基于IMU检测数据,通过小波变换降噪和油气管道设计规范进行特征识别的应变解析算法,能够有效地识别管线上的热偎弯管、冷弯管、弹性敷设段和重点关注段.该算法计算的管段弯曲拉伸应变值将结合ExxonMobil提出的拉伸应变容量预测模型对环焊缝进行基于应变的安全评价.在基于应变设计的高钢级油气管道已在国内油气运输行业得到广泛应用的背景下,可以参考该评价方法开展高钢级管道环焊缝的安全评价.

关键词：

长输埋地油气管线高钢级惯性测量单元小波变换环焊缝拉伸应变容量

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碳酸盐岩储层闭合酸化模拟研究

罗攀登张士诚李永寿卢盼盼...

2690-2698页

查看更多>>摘要：酸压裂缝生产一段时间后导流能力会逐渐降低,常采用闭合酸化来提高已酸压裂缝的导流能力,闭合酸化模拟对闭合酸化设计意义重大,因此,针对该问题进行闭合酸化建模及数值模拟.首先,基于达西定理、物质平衡原理、酸岩反应动力学建立闭合酸化数学模型;然后通过地质统计学中的序贯高斯模拟算法生成具有非均质性和空间关联性的初始裂缝宽度空间分布和裂缝表面基质渗透率分布;利用有限体积法对模型进行数值求解,用C++编制模拟计算程序;最后基于该模型进行广泛的数值模拟研究,分析酸液分布规律、裂缝表面溶蚀规律、酸液作用距离的影响因素及规律,并形成各种条件下的酸液作用距离图版.研究表明,初始裂缝宽度和裂缝表面粗糙度对裂缝表面溶蚀形态起主导作用,裂缝面溶蚀形态有均匀推进、指进溶蚀和沟槽溶蚀;裂缝宽度越小、粗糙度越大,裂缝表面溶蚀竞争越强烈,越容易形成沟槽,酸液作用距离越远;排量、注酸量正相关于活酸作用距离,酸液传质系数负相关于活酸作用距离;典型的施工排量、酸液用量、常用的酸液类型下,闭合酸化中酸液作用距离为20～60 m.此模型可以预测不同条件下酸液作用距离和酸蚀裂缝表面溶蚀形态,优化闭合酸化参数,为现场闭合酸化施工设计提供理论依据和指导.

关键词：

闭合酸化数值模拟酸液作用距离裂缝面刻蚀形态序贯高斯模拟

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一种改进轻量化神经网络的齿轮箱故障诊断方法

杨青松郝如江范亚飞邓飞跃...

2699-2705页

查看更多>>摘要：针对齿轮箱故障诊断精度低以及深度神经网络模型对计算机硬件要求高等问题,提出了 Shuffle-ECANet网络模型用于齿轮箱故障诊断.该模型以轻量化神经网络ShuffleNet V2为基础,在保留网络轻量化结构的同时对网络模型进行了优化,采用Gelu激活函数增强了模型非线性变换能力,嵌入高效通道注意力(efficient channel attention,ECA)模块以提高网络性能.深度可分离卷积提高了网络模型的运算效率,通道混洗技术使得信息更加流通,提高了特征表达能力.实验结果表明,本文所提网络模型在保证轻量化的同时适用于不同噪声工况的齿轮箱故障诊断,在原信号下可达99.6％的诊断准确率,在添加了信噪比为-8 dB的高斯白噪声下可达92.7％的诊断准确率.本文所提方法为神经网络更好地应用于齿轮箱故障诊断提供了一条新的途经.

关键词：

故障诊断齿轮箱轻量化网络ShuffleNetV2

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