基于CEEMDAN和改进的混合时间序列模型工作面涌水量预测研究

为提高采煤工作面涌水量预测准确度,收集大量工作面涌水量观测数据进行整理、统计、分析,将涌水量稳定性、周期性和季节性特征考虑在内,提出1种基于数据驱动的完全自适应模态分解算法(CEEMDAN)和改进的混合时间序列模型工作面涌水量预测方法。该方法利用CEEMDAN处理涌水量数据,构建麻雀搜索算法(SSA)优化的长短期记忆网络(LSTM)和自回归移动平均模型(ARIMA)并行级联而成的混合时间序列模型对工作面涌水量进行预测。研究结果表明:该模型预测结果与真实数据相差更小,平均绝对误差为6.36 m 3/h,均方根误差为10.6 m 3/h,模型拟合系数为0.95,更适用于工作面涌水量预测。研究结果可为矿井工作面涌水量预测及防控提供参考。

不同进汽压力下向心汽轮机特性数值仿真

针对进口压力波动影响背压式向心汽轮机的问题,选取某高转速向心透平,通过调整进口总压模拟工况变化,采取单通道定常数值计算的方式求得不同工况下的数值解并将其无量纲化;预测出向心透平在变工况时的效率特性、通流特性等特性变化规律,借助流场分布及损失模型,分析出不同工况下热损失的主要形式。结果表明,低压时转子进口攻角偏离较大,攻角损失可以比设计点工况多出近40%;而随着压力增大,攻角逐渐稳定在合适范围内,通道二次流损失和余速损失开始以较大比率增长,余速损失在高压工况下可超出设计点附近工况的5倍。

基于误差信息辨识的隧道涌水段处理效果分析

为合理评价隧道涌水段的处理效果,以涌水段处置后的变形监测成果为基础,利用累计变形预测和变形速率发展趋势评价来实现其处理效果分析,累计变形预测过程是先利用优化经验模态实现变形数据的误差信息辨识,再通过优化U-net模型和混沌理论实现其组合预测;变形速率发展趋势评价是利用重标极差法进行Hurst指数求解,并以其评价变形速率的发展趋势。实例分析表明:在累计变形预测方面,互补式集合经验模态相较于传统模型具有更好的信息辨识能力,并通过参数优化处理,能有效提高预测模型的预测精度,所得预测结果的相对误差均值介于1.78%~1.91%,具有良好的预测效果和稳定性,且据外推预测结果,得隧道涌水段经处理后的累计变形具有缓慢增加趋势;同时,在隧道变形速率的发展趋势评价方面,得出Hurst指数均小于0.5,说明隧道变形速率具有减小趋势;对比前述二者的分析结果,得出隧道涌水段在处理过后的变形趋于稳定方向发展,验证了该段灾害处理方式的合理性。通过本次研究,为隧道涌水段的处理效果分析提供了一定的理论指导,具有较高的实用价值。

A/O-MBR处理高浓度氨氮油页岩干馏废水

采用缺氧/好氧-膜生物反应器(A/O-MBR)工艺处理油页岩干馏废水,考察了启动期反应器中COD和NH4+-N的去除情况,探讨稳定期污泥混合液回流比、碳氮比和进水方式对COD、NH4+-N、TN去除效果的影响。结果表明,混合液回流比为300%~700%,TN去除率由87.67%提高至95.99%,但混合液回流比提高至900%时,其对废水处理效果影响不大。废水COD和TN的去除率随进水碳氮比的升高而提高,碳氮比由3提高至8,COD和TN的去除率分别由91.39%、82.81%提高至96.33%、92.21%。进水碳氮比为3,采用分段进水,废水TN去除率为90.05%,可提高废水处理效果。

旋翼/涵道风扇共轴式无人直升机操稳特性研究

考虑旋翼下洗气流影响及涵道环括作用,将Pitt/Peter动态入流模型推广到旋翼/涵道风扇升力系统建模中,结合风扇/涵道机身组合吹风试验数据,建立了实用的旋翼/涵道风扇共轴式无人直升机全量数学模型.以据非线性模型得到的小扰动模型为基础,深入研究了旋翼/涵道风扇共轴式无人直升机不同前飞速度下的飞行动力学特性,包括稳定特性、操纵响应特性及耦合特性,并与常规布局直升机进行了对比.分析结果表明,旋翼/涵道风扇共轴式在横航向运动模态的稳定特性及操纵响应的耦合特性上具有明显区别于常规布局直升机的飞行动力学特性.所得结论与该型直升机实际飞行特性一致.

资本下乡支持农业产业化发展:模式、路径与机制

资本下乡是新时期促进农业产业化发展的重大契机和必然要求。文章梳理与比较了"资本+公司+农户"等六种资本下乡模式,提出以优势产业、特色资源、小城镇建设、产业链完善等为依托,推进农村支柱产业、特色产业、二三产业发展,不断弥补产业结构缺陷,并从规范土地流转、延伸产业链条、优化经营环境、构建新型体制、拓展融资渠道等五个方面探讨资本下乡机制建设。

岩溶山区公路隧道施工突水的机理和模式分析

在分析岩溶突水的主要影响因素的基础上,进行了岩溶隧道施工突水机理和模式以及岩溶突水围岩破坏模式详细研究,为岩溶隧道施工中的突水防治关键技术的研究提供依据。

基于CEEMD_GRU模型的矿井涌水量预测

为了提高矿井涌水量的预测精度,提出基于互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition,CEEMD)与门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)相结合的矿井涌水量预测模型(CEEMD_GRU).首先,通过CEEMD算法将一维涌水量数据分解为多个本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量和一个残差余量,本征模态函数分量反映涌水量数据在不同时间尺度的波动特征,残差余量反映数据长期变化的趋势特征;然后,针对各分量分别建立GRU神经网络模型,将对一维数据的研究转换为对其分解后多维子分量的研究,训练学习各分量的时序变化规律并进行预测;最后,将预测结果融合得到最终涌水量预测值.将CEEMD_GRU与反向传播(back propagation,BP)、支持向量机(support vector machine,SVM)、GRU神经网络进行了对比实验,结果表明,基于CEEMD_GRU的均方根误差平均降低了60.8%,该研究为进一步提高矿井涌水量预测精度提供了思路.

基于数值预报产品的面雨量分析与检验

通过分析检验2007～2009年5～10月T213、德国、日本数值模式在雅砻江流域1～4区的面平均雨量——即面雨量预报发现,3个模式面雨量有无TS评分的差异较小,随着面雨量量级的加大各模式的差异变大。多模式集成预报总体上优于单模式,小雨级、中雨级优势更明显。二滩电站入库流量与面雨量集成预报值的相关系数在全流域明显低于与实测值的相关系数,但预报值与实测值的波动趋势几乎是一致的,仍对预报有较好的参考价值。

侧式进/出水口工程布置进流工况新进展

侧式进/出水口由于双向流动特性优越,被广泛用于抽水蓄能电站和其他输水工程。本项研究依托琅琊山抽水蓄能电站下库进/出水口和响水涧抽水蓄能电站上、下库进/出水口进行,通过水工模型试验对侧式进/出水口的水力特性进行了研究。模型试验包括进、出流两种工况。由于侧式进/出水口在进流时易产生有害的漩涡流态,威胁工程安全运行,本文重点给出了克服侧式进/出水口进流工况外部漩涡流态的工程试验研究成果,给出了两种典型工程布置的有旋流动理论解。其中设于响水涧抽水蓄能电站下库进/出水口拦污栅排架上的消涡挡板经过试验验证已用于工程实践并已申请专利。通过测量响水涧抽水蓄能电站上库进/出水口外上方表面漩涡的切向流速,采用作者2001年提出的立轴漩涡理论解,计算漩涡的涡深,进而得知外上方有旋流动的强度,并将其作为判断上库进/出水口外边界开挖方案是否合理的依据。通过模型试验研究论证了几个开挖方案,修改了上库进/出水口的外边界,已用于工程实践。

雨水管渠不同进水方式对设计流量计算方法的影响研究

介绍了雨水管渠计算中的2种进水方式——传统进水和分散进水,通过比较2种进水方式的特点,提出了分散进水方式的雨水设计流量计算方法,并结合实例计算得出不同进水方式对设计流量计算方法的影响。结果表明,相同的设计条件下,使用分散进水方式计算的管渠设计流量整体大于传统的面积叠加法而小于流量叠加法。使用分散进水方式计算比传统方式更加接近实际,为雨水管渠的精准计算提供了新的思路。

亚声速来流对吸气式纳秒激光推进性能的影响

针对亚声速来流条件下吸气式纳秒激光推进的机理,通过Fluent流体仿真软件,数值模拟不同来流马赫数条件下推进器内外流场的演化过程,分析来流速度对推进性能的影响。结果表明:低速条件下,空气来流强度小,对推进器和激光冲击波的影响较小,冲击波近似自由向外传播,与推进器作用较为充分,使得冲量耦合系数较高;随着亚声速来流的增大,自由空气来流强度增大,推进器所受阻力增大,并抑制冲击波自由传播,加速冲击波耗散,缩短冲击波的有效做功时间,导致冲量耦合系数快速下降。

进水方式对生态碎石床去除生活污水中氮的影响

为提高生态碎石床对生活污水中氮的去除率,设计了空白床、芦苇床、水葱床、香蒲床4组生态碎石床,研究在连续进水(水力负荷7.5 cm/d,水力停留时间1.8 d)和间歇进水(水力负荷7.5 cm/d,水力停留时间5.4 d)2种进水方式下对生活污水中总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)和硝氮(NO-3-N)的去除效果。结果表明:不同生态碎石床在2种进水方式下对氮的去除率差异较大,连续进水时对TN、NH+4-N的去除率依次是香蒲床>水葱床>空白床>芦苇床,香蒲床对TN、NH+4-N去除率较高,分别为77.68%和81.33%;对NO-3-N的去除率依次是空白床>芦苇床>香蒲床>水葱床,空白床去除率最好,为65.29%。间歇进水时对TN、NH+4-N的去除率依次是水葱床>芦苇床>香蒲床>空白床,水葱床对TN、NH+4-N去除率较高,分别为89.54%和91.79%;对NO-3-N去除率依次是水葱床>香蒲床>空白床>芦苇床,水葱床去除率最佳,为46.43%。间歇进水有利于提高生态碎石床对TN和NH+4-N的去除率,其中芦苇床对TN去除率增加19.63%,对NH+4-N去除率增加14.76%,水葱床对TN去除率增加19.14%,对NH+4-N去除率增加18.60%。

进水方式对卷盘式喷灌机水涡轮水力性能影响的数值模拟

为揭示卷盘式喷灌机切击式与蜗壳式水涡轮的内部流态特征与水力性能差异,在叶轮与出水管道相同的情况下,采用基于SST k-ω模型的数值模拟方法,对2种进水方式的水涡轮内部流动进行计算分析,并将切击式水涡轮外特性预测结果与试验数据进行对比验证.结果表明:切击式水涡轮叶轮流道内存在大尺度回流旋涡和强烈的叶片侧端间隙泄漏流动,蜗壳式水涡轮叶轮内部压力与流线分布相对均匀,叶片侧端间隙泄漏流动沿周向无显著差异;不同流量下,切击式水涡轮各主要过流部件的水力损失占比基本保持恒定,叶轮内水力损失约占总水力损失的55%,蜗壳式水涡轮各部件水力损失的占比随流量发生变化;2种进水方式的水涡轮外特性曲线变化趋势基本相同,相同工况下蜗壳式水涡轮的效率相比切击式水涡轮效率高18%~22%,两者最高效率分别为35.6%和59.6%.研究结果可为卷盘式喷灌机水涡轮水力设计及结构改进提供一定依据.

基于EMD的矿井涌水量ARMA预测模型

为实现矿井涌水量有效预测,挖掘矿井涌水量历史监测数据与实际物理机制间的关系,提高预测精度,依据矿井涌水量历史监测数据,利用经验模态分解方法得到的几个分量,分别建立自回归移动平均预测模型进行预测,并利用贝叶斯信息准则及预测误差评估预测模型,针对非平稳分量进行差分化处理使其趋于平稳后建立ARMA预测模型进行预测,从理论上得到矿井涌水量预测结果.结果表明:随EMD模型分解数目增大所得的各分量平稳性越好,不同尺度的数据变化情况越明显;建立ARMA模型时可忽略原始数据的非平稳性检验;分别依据分量2与分量累加建立的ARMA预测模型的预测误差相差不大.

聚合物驱油井流入动态模型研究

通过对聚合物溶液特性进行研究,利用幂律模式绘制了幂律指数与稠度系数随聚合物浓度、温度变化的关系图版。以非牛顿流体流变学和采油工程理论为基础,从幂律流体的运动方程出发,结合连续性方程和状态方程,推导了幂律流体在多孔介质中稳定渗流的油井流入动态方程,并对其进行动态拟和得到了便于现场应用的聚合物驱油井流入动态模型。该模型的计算值与实测值吻合较好,预测油井产能是可靠的。

多旋翼无人飞行器必要建模因素

近年来多旋翼无人飞行器(UAV)成为了小型无人飞行器发展的热门领域,而学界对于多旋翼飞行器飞行力学建模与飞行力学特性分析的研究还相对较少。针对相关研究需求,基于传统旋翼模型,建立了适用于多旋翼无人飞行器的飞行力学模型,并利用此模型对多旋翼无人飞行器悬停模态特性进行了初步分析,结果显示多旋翼飞行器模态稳定性明显弱于传统直升机,且横向Phugoid模态取代了荷兰滚模态。随后利用弱耦合系统理论与纵向模态简化模型,对多旋翼建模过程中的旋翼旋转自由度(DOF)动态特性、入流模型和旋翼气动力矩的建模必要性进行了研究。分析表明,旋翼旋转自由度的动态特性在飞控增稳条件下对全机特性有着重要影响,入流分布对刚性旋翼的俯仰、滚转气动力矩有着决定性作用,而旋翼气动力矩是决定多旋翼悬停模态的重要因素,这三者在多旋翼建模分析中不能忽略。

垂直水幕作用下扩建地下水封油库布局方式研究

为研究垂直水幕对扩建地下水封油库布局方式的影响,以某大型地下水封洞库分期建设工程为依托,采用有限元数值模拟方法,对有、无垂直水幕条件下扩建洞库的布局方式进行研究。研究结果表明:1)当两期洞库间距较小时,在两期洞库之间设置垂直水幕可有效削弱拟建洞库对已建洞库水封可靠性的影响,随两期洞库间距的增加,垂直水幕的影响性逐渐减弱;2)拟建洞库轴线方向对水封可靠性的影响受地形等条件的影响较大,在两期洞库之间设置垂直水幕对水封可靠性的影响较小;3)随拟建洞库埋深的增加,拟建洞库的水封可靠性逐渐增强,已建洞库的水封可靠性却呈逐步减小趋势,在两期洞库之间设置垂直水幕可有效减小埋深对两期洞库水封可靠性的影响。

煤层顶板承压含水层涌水模式与疏放水钻孔优化设计

针对煤层顶板承压含水层涌水模式不清的问题,从煤层回采过程中顶板含水层涌水的时空变化特征入手,提出顶板含水层涌水量由静态储存量和动态补给量构成,认为静态储存量主要受来压步距、顶板垮落和导水裂隙(合称冒裂)影响区含水层厚度、含水层给水度控制,动态补给量主要受冒裂影响区外围含水层厚度、渗透性流场中水力梯度和过水断面面积控制;根据导水裂隙波及含水层情况,将顶板含水层涌水模式划分为井底进水的触及井涌水、井壁及井底进水的非完整井涌水和井壁进水的完整井涌水3种模式,并基于地下水渗流理论给出不同涌水模式下动态补给水量计算公式;针对以往疏放水钻孔数量多及疏放水量大的问题,以实现工作面顶板含水层静态储存量疏放后动态补给量可控为目的,提出冒裂区高度控制钻孔深度、单孔水位影响半径控制钻孔布置间距、钻孔疏放水量稳定时间控制超前疏放时间的疏放水钻孔优化设计理念,对疏放水及疏放钻孔布置进行优化,形成系统的顶板含水层水疏放体系。研究结果丰富了煤层顶板含水层涌水量计算和控制方法,对顶板水害防控具有实际的指导意义。

资源禀赋、经营方式与农户林地流入行为

基于2016年7~8月南方集体林区福建省三明、南平、龙岩地区512个样本农户的微观抽样调查数据,运用Probit模型分析林地转入户资源禀赋、经营方式对其林地流入行为的影响,并通过平均边际效应测其影响程度。结果表明:第一,资源禀赋中林地面积、林业劳动力数量、社会关系均正向显著影响农户林地流入行为,家庭总收入负向显著影响农户林地流入行为;第二,经营方式中营林形式、单位面积资金投入对其林地流入行为均有显著正向影响。鉴于此,为了更好地实现"森林资源增长"和"农户增收"双重目标,在集体林权制度改革中,政府应通过加快林地流转交易平台建设、鼓励"联户经营+集约化"经营方式、培育中青年林业经营主体及引导木材市场价格健康有序发展等方式来推进林地流转进程。