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2019年  41卷  第9期

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中国致密油藏开发理论研究进展
朱维耀, 岳明, 刘昀枫, 刘凯, 宋智勇
2019, 41(9): 1103-1114. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.001
摘要:
为保持国家能源安全,我国油气开发领域在常规油气藏维持产量进行剩余油挖潜的基础上,积极推进非常规油气资源的勘探与开发.致密油藏地质勘探资源储量高,但储层条件差,油水关系复杂制约着其大规模高效开发.虽然我国已经在低渗-超低渗油藏的开发中积累了大量的经验并取得了丰硕的成果,但致密油藏无论从开发规模还是理论研究都处于起步阶段,急需借鉴和开展适用于致密油藏的开发方法与渗流机理研究.本文首先概述了致密油藏的资源分布、地质特点与开发现状.在此基础上介绍了致密油藏开发方法并抽提了4类基本科学问题,围绕基本科学问题系统论述了相应的流动规律以及数学模型理论研究进展,并针对各问题提出了未来发展趋势,为促进我国致密油开发提供一定的指导意义.
脉动热管的理论研究与应用新进展
厉青峰, 王亚楠, 何鑫, 练晨, 李华
2019, 41(9): 1115-1126. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.002
摘要:
作为一种工作机理独特的新型传热装置,脉动热管具有极高的传热效率、较高的抗烧干能力、良好的环境适应性,且结构简单、可变,成本较低,具有很高的实际应用价值,是目前传热技术领域的研究热点.本文在对脉动热管的优点、结构形式和工作原理进行总体介绍的基础上,首先从理论建模研究入手归纳了目前研究中通常采用的直管、单弯头管、部分单弯头管等结构模型和质量-弹簧-阻尼模型,质量、动量、能量方程模型以及其他数学模型,然后从实验可视化研究和计算可视化研究两方面综述了脉动热管的运行过程、工作机理以及近年来国内外在脉动热管方面的最新研究进展,从启动性能、传热性能和传热极限三方面系统介绍了管径、长度、截面形状、加热方式、充液率、倾斜角度、输入功率和工作流体种类等不同设计和使用参数对脉动热管性能的影响.进一步从设计与应用方面,对脉动热管在电子设备、太阳能集热、动力装置热管理和低温环境换热等方面的研究进行了综述,展示了脉动热管在实际应用中的效果和优势.最后对今后的研究方向与发展趋势进行了展望,指出可通过更详细的理论和仿真建模研究脉动热管的工作机理、工作性能、工作过程和优化设计方法.
次生硫化铜矿制粒试验
尹升华, 陈威, 刘家明, 宋庆
2019, 41(9): 1127-1134. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.003
摘要:
为解决堆浸过程中由于大量矿粉存在而导致矿堆渗透性差、浸出率低等问题,以次生硫化铜矿为原料,开展了制粒试验研究.考察了不同制粒黏结剂对矿粉的黏结效果,确定了最佳的制粒黏结剂、制粒工艺以及制粒方法.通过正交制粒试验,明确了影响制粒试验的主要因素.试验结果表明:不同制粒黏结剂的黏结效果排序依次为:SFS-2 > SFS-3 > 水泥 > 半水石膏 > SFS-1 > SFS-0 > 硅酸钠 > 阳离子型聚丙烯酰胺.当选用黏结剂SFS-2,黏结剂占矿粉质量分数为8%、加酸量为25 kg·t-1以及制粒过程喷水质量分数为30%时,所制矿团效果最佳.其湿强度达到94.62%,抗压强度达到417.44 N,矿团酸浸维持完好时间超过25 d,矿团形态基本维持不变,无明显破裂现象.正交制粒试验得到多因素对次生硫化铜矿制粒的影响由大到小依次为:黏结剂占矿石质量分数、加酸量和制粒喷水量.对选定的黏结剂进行细菌接种试验显示,黏结剂对细菌群落无明显影响.添加黏结剂试验组细菌数量为8.79×107 mL-1,未添加黏结剂试验组细菌数量为8.86×107 mL-1.对制粒后矿团进行浸矿试验结果显示,矿粉制粒后铜浸出率提高了12.74%,制粒通过增大矿物之间的孔隙,增加浸出液与矿石的接触,进而提高铜浸出率.
超声对熔盐电解法制备Al-7Si-Sc合金组织的影响
郭志超, 刘轩, 薛济来, 张鹏举
2019, 41(9): 1135-1141. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.004
摘要:
Al-Si系合金在现代工业、交通等领域广泛应用,合金元素钪可进一步改善其加工和使用性能.采用超声协同熔盐电解法制备Al-7S-Sc三元合金,研究探索超声作用对合金组织及强化相分布的影响.发现超声协同熔盐电解制得合金中Sc含量提高,团簇共晶硅组织和AlSi2Sc2相显著细化,共晶硅团簇尺寸由约500降低至200 μm,减小约60%,细化后AlSi2Sc2相分布均匀.超声协同电解法可显著优化Al-7Si-Sc合金组织,有助于控制改善现行工艺中合金元素偏聚、组织不均匀现象.
球化组织对AISI 420型钢淬回火特性及耐蚀性能的影响
吕穿江, 张乐, 陈旋, 吴晓春
2019, 41(9): 1142-1151. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.005
摘要:
对比研究了两种AISI 420型钢球化组织的平均粒径和圆整度,并对两种钢材进行了不同淬火和回火处理工艺.然后通过硬度测试、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)来比较球化组织对淬回火特性的影响,同时借助动电位极化曲线测试和质量分数3.5% NaCl溶液浸泡腐蚀来分析耐蚀性能的差异.结果表明:细小弥散的球化组织在淬火时可以提高AISI 420型钢的C元素的固溶量,提高了其淬硬性,但是会提高残留奥氏体的含量;尺寸更小的退火态碳化物可以使AISI 420型钢的基体在奥氏体化过程中溶解更多的Cr元素,从而使得其在淬回火后基体Cr含量更高,减小贫Cr区产生几率,最终显示出更好的点蚀抗力;更少的大尺寸的未溶碳化物在腐蚀环境中降低了点蚀形核几率,提高了AISI 420型钢的耐蚀性能.所以在250℃回火时,AISI 420型钢耐蚀性好且硬度高,在480℃回火后,耐蚀性最差.
S355海洋钢表面微弧氧化复合膜层耐蚀性能
贺星, 孔德军, 宋仁国
2019, 41(9): 1152-1161. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.006
摘要:
采用激光熔覆与微弧氧化技术相结合在海洋钢表面制备了复合膜层.运用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)表征复合膜层的微观结构,采用极化曲线、电化学阻抗谱、腐蚀磨损实验和浸泡腐蚀实验等测试方法研究膜层在质量分数3.5%的NaCl水溶液中腐蚀行为,并与熔覆涂层和基体进行对比.结果表明:复合膜层主要分为内致密层和外疏松层,疏松层主要由γ-Al2O3组成,致密层主要由α-Al2O3组成,与基底层结合较好,复合膜层表面硬度最大能达到HV0.2 1423.3,比熔覆涂层高47.6%,其硬度较S355海洋钢有显著提升.基体在腐蚀和磨损交互作用中主要以腐蚀加速磨损为主,涂层在交互作用中主要以磨损加速腐蚀为主,在经过微弧氧化处理后,膜层的自腐蚀电位负移,钝态电流密度上升,抗磨蚀性能明显提高.熔覆涂层的浸泡腐蚀方式以点蚀为主,复合膜层腐蚀较轻微,阻抗模值最大能达到105.3 Ω·cm2,比熔覆层提高两个数量级,这表明复合处理可进一步提高涂层的耐腐蚀性.
石墨烯含量对石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料微观组织和力学性能的影响
水丽, 张凯, 于宏
2019, 41(9): 1162-1167. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.007
摘要:
低温球磨分散结合真空热压烧结工艺制备了石墨烯增强的Al-15Si-4Cu-Mg基复合材料.采用扫描电镜、X射线衍射、能谱分析和透射电镜表征了复合材料微观结构,通过抗拉强度和硬度测试,研究了石墨烯添加量对石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料微观组织和力学性能的影响.结果表明:当石墨烯质量分数分别为0.4%和0.8%,石墨烯沿基体晶界均匀分布,钉扎晶界,石墨烯与Al-15Si-4Cu-Mg基体界面结合良好,初晶β-Si、Mg2Si和Al2Cu相弥散分布于基体中.当石墨烯质量分数上升至1%,石墨烯分散困难,过量石墨烯富集于晶粒边界处,诱发脆性鱼骨状Al4Cu2Mg8Si7相沿晶界析出.当石墨烯质量分数为0.8%时,石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料的拉伸强度和硬度分别达到321 MPa和HV 98,相比纯Al-15Si-4Cu-Mg复合材料分别提高了19.3%和46.2%;当石墨烯质量分数为0.4%时,复合材料的屈服强度高达221 MPa,硬度和塑性亦获得明显改善.
原位合成SiC颗粒增强MoSi2基复合材料的900℃长期氧化行为
王超, 段立辉, 张来启
2019, 41(9): 1168-1175. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.008
摘要:
研究了不同体积分数原位合成SiC颗粒增强MoSi2基复合材料在900℃空气中1000 h的长期氧化行为.复合材料氧化1000 h后,均未发生pest现象.6种材料都表现出优异的氧化抗力,原位合成的复合材料的氧化抗力好于传统的通过热压商用MoSi2粉末和SiC粉末混合物制备的复合材料(外加复合材料).复合材料氧化膜表层为连续致密的α-SiO2(α-石英),下层为Mo5Si3,复合材料的氧化过程不仅是O2与MoSi2的作用,SiC也同时发生了氧化.材料900℃下发生硅的选择性氧化,正是这种硅的选择性氧化在MoSi2的表面自发形成一层致密的SiO2保护膜,使材料表现出优异的长期氧化抗力.
具有状态约束与输入饱和的全向移动机器人自适应跟踪控制
郑文昊, 贾英民
2019, 41(9): 1176-1186. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.009
摘要:
研究了全状态约束与输入饱和情况下的全向移动机器人轨迹跟踪控制问题.首先,针对一类三轮驱动的全向移动机器人,考虑系统存在模型参数不确定与外部扰动,建立了运动学与动力学模型;其次,利用障碍Lyapunov函数,结合反步设计方法,有效处理全向移动机器人跟踪过程中存在的状态约束,保证所有状态变量不会超出状态约束的限制区域;然后,针对系统参数不确定和未知有界扰动,设计相应的自适应律进行处理;同时,提出一种抗饱和补偿器保证机器人输入力矩满足饱和约束;并且利用Lyapunov理论分析证明了当选取合适的控制参数时闭环系统中的所有信号均能保证一致有界;最后,通过与未考虑状态约束和输入饱和的控制器以及经典比例-微分控制器进行仿真对比,验证了该方法的有效性和鲁棒性.
自抗扰控制在推力矢量飞机大迎角机动中的应用
刘俊杰, 陈增强, 孙明玮, 孙青林
2019, 41(9): 1187-1193. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.010
摘要:
为实现推力矢量飞机的大迎角机动控制,提出一种基于自抗扰控制的三通道解耦控制策略.以第三代战机F16公开数据为基础,添加推力矢量模型,利用双发推力矢量喷管组合偏转产生大迎角机动的期望三轴力矩.在纵向、横向和航向通道分别独立设计自抗扰控制器,将系统中未建模动态、不确定性以及通道间的强耦合视作总扰动进行估计并补偿,并在纵向和航向通道引入角速度阻尼反馈项,使原始飞行器开环动力学闭环近似为一个广义对象,降低了自抗扰控制器的设计阶次.选取眼镜蛇机动和赫伯斯特机动两种典型的过失速机动动作进行控制策略验证,数值仿真结果表明,所设计的三通道独立自抗扰控制器能够消除通道间的强耦合,完成推力矢量飞机的大迎角机动控制.蒙特卡罗仿真测试表明,所提控制策略具有较强的鲁棒性.
基于有限时间滤波控制的电机驱动系统结构/控制一体化设计
曾添一, 任雪梅
2019, 41(9): 1194-1200. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.011
摘要:
针对电机驱动系统进行了基于有限时间控制器的结构/控制一体化设计.针对电机驱动系统跟踪控制问题,采用有限时间收敛方法设计了跟踪控制器.考虑系统状态信息不可测的情况,设计了有限时间滤波控制器,在估计系统速度信息的同时实现了有限时间跟踪控制.为进一步提升系统控制性能,考虑结构与控制之间存在的耦合问题,对电机驱动系统进行结构/控制一体化设计.首先针对电机驱动系统设计了同时考虑结构优化和控制器优化的一体化性能指标.所设计一体化性能指标能够在满足控制性能要求的同时,得到所能驱动的最大负载.同时优化系统的结构参数与控制器参数能够使控制系统达到全局最优,从而取得良好的控制效果.随后,采用嵌套优化策略对电机驱动系统的一体化设计问题进行简化,采用自适应步长的布谷鸟搜索算法对控制器参数优化问题进行求解,得到了一体化最优解.通过数值仿真验证了所提方法的有效性.
基于BiLSTM的公共安全事件触发词识别
易士翔, 尹宏鹏, 郑恒毅
2019, 41(9): 1201-1207. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.012
摘要:
提出基于双向长短期记忆网络(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)和前向神经网络的融合模型完成公共安全事件的触发词识别任务.首先通过BiLSTM提取整段文本的高层语义特征,避免了以往机器学习方法需要人工提取特征的问题,其次采用特征拼接并在前向神经网络中识别并分类事件触发词.实验结果表明相较于基准模型,本文方法在中文突发事件语料库(Chinese emergency corpus,CEC)上取得了更为突出的性能,Micro-F1值为78.47%.此外本文讨论了不同拼接特征在触发词识别任务中的重要性,对文本分析中3类特征(词性、句法、实体)的重要程度进行了比较和分析,得出句法特征对于事件触发词识别任务助益最大的结论.
一种面向网络长文本的话题检测方法
郑恒毅, 廖城霖, 李天柱
2019, 41(9): 1208-1214. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.013
摘要:
提出了一种面向网络长文本的话题检测方法.针对文本表示的高维稀疏性和忽略潜在语义的问题,提出了Word2vec&LDA(latent dirichlet allocation)的文本表示方法.将LDA提取的文本特征词隐含主题和Word2vec映射的特征词向量进行加权融合既能够进行降维的作用又可以较为完整的表示出文本信息.针对传统话题发现方法对长文本输入顺序敏感问题,提出了基于文本聚类的Single-Pass&HAC (hierarchical agglomerative clustering)的话题发现方法,在引入时间窗口和凝聚式层次聚类的基础上对于文本的输入顺序具有了更强的鲁棒性,同时提高了聚类的精度和效率.为了评估所提出方法的有效性,本文从某大学社交平台收集了来自真实世界的多源数据集,并基于此进行了大量的实验.实验结果证明,本文提出的方法相对于现有的方法,如VSM (state vector space model)、Single-Pass等拥有更好的效果,话题检测的精度提高了10%~20%.
确定性多变量自校正控制的稳定性、收敛性和鲁棒性
赵栎, 张维存, 楚天广
2019, 41(9): 1215-1221. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.014
摘要:
本文用基于传递函数概念的虚拟等价系统方法统一分析各种类型的多变量确定性自校正控制系统的稳定性、收敛性和鲁棒性,分别针对参数估计收敛到真值、参数估计收敛到非真值以及参数估计不收敛的3种情况给出若干定理、推论和注释.在各个判据的基础上,进一步深化对确定性多变量自校正控制系统的理解.所得结论说明:参数估计的收敛性不是确定性多变量自校正控制系统稳定和收敛的必要条件;系统自身的反馈信息对确定性多变量自校正控制是充分的,即外加激励信号不是必要的.
基于参考模型的视网膜特征量化
童何俊, 付冬梅
2019, 41(9): 1222-1227. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.09.015
摘要:
提出一种基于参考模型的视网膜特征量化方法,结合医生诊断过程中关注的视网膜形态变化特征,提出一系列适用于计算机判断分析视网膜状态的可量化特征.在完成正常光学相干断层成像(OCT)中视网膜内界膜(ILM)、光感受器内外节交界处(ISOS)、布鲁赫膜(BM)分割提取的基础上,利用统计方法构建正常视网膜参考模型.结合参考模型和医生所关注的视网膜厚度、边界平滑度以及边界连续性,实现视网膜不同区域厚度特征、厚度比值特征、梯度特征、曲率、标准差、相关系数特征的计算.基于正常OCT图像所构建的参考模型,获取了正常视网膜的厚度及形态特征量化数值.通过分析比较异常OCT图像与参考模型特征数值之间的差异,可以对应表征出异常图像中病变导致的异常形态所在位置及严重程度.实验结果表明,通过参考模型获得的正常视网膜特征信息可以为医生提供数值参考,同时对异常OCT图像量化得到的特征数值可以表现出图像中的异常形态,为后续的异常判断提供基础.