隧道初期支护模袋混凝土抗压强度试验研究

为研究隧道新型支护模袋混凝土的抗压强度,设计了高流态混凝土配合比,对4个不同试验工况的混凝土试件,以3,7,28 d抗压强度为考察指标,分析在相同排水条件下模袋以及在相同模袋条件下有压排水对于混凝土抗压强度的影响。对比分析养护龄期对不同试验工况混凝土抗压强度的影响,揭示了不同试验工况混凝土破坏形态。结果表明:模袋对混凝土抗压强度影响不大,但可以提高其整体变形能力;有压排水可大幅度提升混凝土抗压强度,且提升随养护龄期增长呈现先增加后减少的规律;不排水混凝土抗压强度前期增长较慢后期较快,而有压排水混凝土恰好相反;无模袋混凝土破坏时形成两个对顶的角锥形破坏面,有模袋混凝土破坏时裂缝沿着平行于力的作用方向产生,但两者边缘都有贯穿裂缝。研究成果可为探究模袋混凝土力学性能及强度试验方法提供一定参考。

基于CFD-DEM的流-固耦合数值建模方法研究进展

随着土体渗流侵蚀研究的逐渐深入,对土颗粒流失和变形破坏机理的研究方法呈现出多尺度的特点。其中,计算流体力学-离散元耦合方法(CFD-DEM)为在细观尺度上研究流-固耦合相互作用对土体宏观力学特性的影响提供了一种行之有效的方法。针对CFD-DEM耦合方法在岩土工程领域应用现状,本文系统总结现有流-固耦合计算方法的优缺点,重点论述CFD-DEM耦合方法的建模策略,包括固相颗粒形状建模与粒间接触模型、流体相控制方程及参数计算方法,以及CFD-DEM耦合计算,并就相关问题进行深入探讨,最后提出了CFD-DEM耦合方法未来的发展方向。

油气储层勘探建模技术新进展及未来展望

油气储层建模利用地质统计学等方法,综合测井、地质、地震等多学科信息,是油气田开发研究的利器,油藏地质模型可以将油藏各种地质特征在三维空间的变化及分布定量表征出来,是油气藏的类型、几何形态、规模、油藏内部结构、储层参数及流体分布的高度概括,储层地质模型是油藏地质模型的核心,可以对储层的沉积特征、非均质性、物性及流体等特征进行综合表征。但在勘探阶段,面对大尺度沉积体系和稀疏井网条件下的储层展布规律表征的建模难点为:①地质知识的量化表达问题,包括地质专家的经验认识如何数字化表征。②稀疏井网条件下无法直接用钻井资料对地质体的发育规模、展布方向和结构特征准确定量描述及构建地质模式,大尺度空间中复杂沉积体系无法用简单数学函数表征。③传统地质统计学等方法在勘探模型构建中如何实现地震、测井、地质、油藏等多维度数据的融合问题。因此,基于确定性建模和传统地质统计学等随机建模的储层建模理论和技术遇到极大挑战。笔者在系统剖析传统储层建模技术流程和方法的基础上,通过构建涵盖地质、测井、地震、分析化验等信息的多学科地学大数据知识库,开展多维数据凝聚层次聚类的沉积相模式库表征和基于生成式网络的智能建模,提出了多学科协同的油气储层勘探建模技术对策及技术体系,实现了构造、沉积及储层之间匹配关系的定量表征。该技术体系在东营凹陷北部陡坡带、洼陷带勘探部署中开展系统应用,构建融合古地貌、古物源、搬运通道、测井及地震属性等多信息的岩相、物性及油气运聚的地质模型,基于模型新范式指导部署井位,支撑了陆相断陷盆地复杂砂砾岩体、页岩油等勘探实践。笔者通过深度剖析东营凹陷北部陡坡带勘探建模实践难点及精度问题,进一步探讨了未来油气储层勘探建模技术发展趋势和应用前景。

科学文献主题建模方法及其效果评估研究

[背景/意义]研究和对比不同主题建模方法在科学文献主题识别上的应用表现,对于合理选择使用主题建模技术开展科学文献主题挖掘具有重要意义。[方法/过程]通过构建中英文科学文献实验语料,选择3种主题建模方法(LDA、Top2vec、Bertopic)和5种文本特征计算方法(Bag of Words、TFIDF、Doc2vec、MiniLM、SciBert)进行中英文科学文献主题建模实验,并对不同建模结果的主题多样性、主题一致性、主题稳定性和主题离散性指标进行对比分析。[结果/结论]不同建模工具的主题识别结果存在较大差异,其中LDA与Bertopic在英文和中文语料上识别出的主题中具有相似性关系的主题占比相对较高,但也仅为9.81%和7.46%;基于Doc2vec算法的Top2vec模型在主题多样性指标上的表现相对最优;基于文本预训练算法的Top2vec模型和Bertopic模型的主题稳定性和离散性指标优于传统主题建模方法。针对大语言模型技术的快速发展和广泛应用,加快推进科学文献预训练模型研发,并将之应用于科技情报业务实践是当前的重要研究方向。

降阶单元的新进展:内置了最大模误差估计器的自适应有限元法初探

该文基于初值问题中降阶单元的成功实践,进一步对一般边值问题提出无需超收敛计算、无需结构化网格、无需结点位移修正的降阶单元;进而提出以降阶单元作为最终解,且内置了最大模误差估计器的自适应有限元算法。该文对这一研究进展做简要介绍,并给出一维和二维边值问题的初步算例,以展示本法的可行性、有效性和可靠性。

射弹高速撞击下结构冲击响应建模方法

装备受到外界打击可能造成失效,以往的研究多集中在打击部位的损伤破坏,而对于打击引起的冲击波及其在装备内传播研究较少,而后者同样能够导致装备失效。本文针对结构在高速撞击下的冲击响应问题开展了建模方法研究,提出了结构在高速打击下的冲击源建模方法,并通过理论分析给出了建模方法的适用条件。利用传统的有限元技术,结合本文的冲击源建模方法,可以有效地对结构高速撞击下的冲击响应进行仿真,通过试验验证了方法的适用性。

基于电流模分量特性的多端柔性直流配电网线路纵联保护

多端柔性直流配电网因在供电可靠性方面极具优势而受到广泛的关注,然而对于直流线路保护中故障的快速、可靠识别成为其急速发展所需解决的关键问题之一。因此,设计了一种利用电流模分量特性的直流线路纵联保护方法。该方法利用故障时正极电流线模分量方向来判别区内外故障,以不同故障条件下故障点正极电流零模分量平均值的差异来构造保护判据,从而判别故障类型,形成保护策略。最后,在PSCAD/EMTDC4.5上搭建了多端柔性直流配电网模型,对保护判据及关键影响要素进行了仿真分析。结果表明,该保护方法能够有选择性地快速、可靠识别区内外故障及故障类型,且具有较好的耐过渡电阻与抗噪声能力。

双能CT降低腹部CT扫描辐射剂量可行性研究:体模实验

目的探讨双能CT降低腹部CT扫描辐射剂量可行性,及低剂量下最佳的双能CT扫描参数组合。方法在Force CT通过腹部常规单能120 kV扫描模式和不同双能组合模式对Catphan 500体模进行扫描,并采用高级模型迭代(ADMIRE)重建方式重建图像,双能扫描模拟常规单能120 kV重建图像。分析常规扫描模式下和不同双能组合模式对腹部CT图像空间分辨力、密度分辨力和CT值的影响,计算不同扫描模式的CT值准确性误差,记录不同扫描模式CT剂量长度乘积(DLP)。结果单能120 kV扫描模式及不同双能组合模式CT图像空间分辨力均为7 LP/cm。双能1亚组的密度分辨力最低为7 mm/1%,单能120 kV扫描及双能5亚组的密度分辨力最高为4 mm/1%。不同扫描模式下CT值差异有统计学意义(P<0.05),CT值准确性误差双能2亚组最高,双能5亚组最低。常规腹部单能扫描模式的辐射剂量为(117.58±6.18)mGy.cm,双能1~5亚组的辐射剂量分别为(32.41±1.52)、(44.94±2.54)、(32.58±1.70)、(38.14±1.86)和(57.33±3.38)mGy.cm,双能1组最低(P<0.05)。结论双能5(100/sn150 KV)组合CT值准确性误差小,空间分辨力及密度分辨力高,可降低患者51.24%的辐射剂量,可作为腹部CT常规检查使用。

面向多模态数据的新型数据库技术专题前言

以数字技术为标志的新一轮科技革命方兴未艾,将人类带入数字经济时代.全球各行各业数据量呈现爆炸式增长,数据类型和数据格式也呈现多种形式,例如结构化关系表、半结构化JSON/XML、非结构化文本/图像/视频,以及图数据、流数据和时序数据等.这要求数据库系统能够同时高效地管理多种不同类型的数据.多模态数据管理与分析成为亟需解决的问题.目前的方法主要通过拓展现有的数据库或通过集成各种不同模态数据管理引擎来支持多模态数据管理与分析,缺少新颖的理论、方法与技术的支撑.本专题围绕多模态数据管理与分析的整个生命周期,通过结合大数据技术和人工智能方法探讨新型数据库系统理论、方法和技术,包括多模态数据统一建模、存储与索引、查询与挖掘、并发控制、多模态数据库系统构建及其典型应用等主题,赋予数据库系统新的管理能力,形成多模态数据管理与分析在各行各业的最新应用成果.

基于数学建模方法的精量播种机设计分析

基于数学建模原理,对气吸式谷物精量播种机关键功能装置进行分析,以解决播种机作业过程中存在的问题,并设计了一种谷物精量播种机。田间试验数据表明:精量播种机作业测试株距合格率均值为87.67%,空穴率均值为4.89%,株距变异系数均值为23.89%,各项指标可以满足谷物精量播种相关农艺要求。

综合能源系统下虚拟储能建模方法与应用场景研究综述及展望

为了促进多能耦合互补和实现可再生能源就地消纳,综合能源系统已成为多领域的研究热点。考虑到能源设备及网络的多样性、复杂性以及多种能源时间尺度的差异性,根据能量平衡原理,对系统内具有可调特性的源、网、荷进行储能化建模,并构成虚拟储能系统参与到综合能源系统的优化调度中。为了准确把握虚拟储能的研究重点,首先介绍了虚拟储能的定义、逻辑架构和技术内涵;其次针对综合能源系统源、网、荷端设备或网络,总结和归纳了4种虚拟储能建模方法和特性指标;然后重点分析了虚拟储能在4种典型场景的具体应用;最后展望了虚拟储能未来的发展方向。

科学数据引用网络建模及演化特征分析--以基因表达数据集为例

[目的/意义]将社会网络分析方法应用于科学数据引用特征及规律研究,可以直观呈现出数据引用的复杂网络结构,挖掘数据引用更深层次的价值。[方法/过程]通过辨析科学数据引用特征,构建GEO数据共被引网络模型,并对网络的整体演化、核心个体、社区结构等进行分析。[结果/结论]研究结果表明,GEO数据共被引网络的度和度分布空间差异明显,平均路径长度较短且聚集系数较大,网络中核心个体优势明显,社区结构稳定且特征突出,社区间联系逐渐增强。

同轴送粉激光熔覆的粉末熔化过程建模与仿真

同轴送粉激光熔覆中,粉末与激光的交互作用会直接影响熔覆成形的精度与质量,红外摄像无法直接获得激光内粉末的熔化行为,因此通过分析粉末对热量的吸收情况,使用高速摄像系统采集粉末熔化的动态行为,并建立粉末熔化过程的动态解析模型,通过仿真分析激光功率对不同熔化阶段的影响,及粉末进入熔池时的温度特征.结果表明,高速摄像系统采集粉末在激光中的动态熔化行为中存在“固态→固液两相态→液态”3个典型熔化特征阶段,粉末熔化动态行为可以使用数学解析模型解析,而不同阶段的热物理行为具有粉末与激光热交互作用的动态解析模型,分析了激光功率、离焦量、载粉气流量对粉末熔化行为的影响,同时通过仿真分析不同激光功率对各个特征阶段持续时间的影响,预测粉末颗粒到达基材的温度分布,发现激光功率从100 W增加至1 500 W时,粉末进入熔池的温度呈非线性变化,温度从750℃增加至3 250℃.

基于M-DeepLab网络的速度建模技术研究

本文提出了一种适用于速度建模方法的M-DeepLab网络框架,该网络将地震炮集记录作为输入,网络主体使用轻量级MobileNet,以此提升网络训练速度;并在编码环节ASPP模块后添加了Attention模块,且在解码环节将不同网络深度的速度特征进行了融合,既获得了更多的速度特征,又保留了网络浅部的速度信息,防止出现网络退化和过拟合问题。模型测试证明,M-DeepLab网络能够实现智能、精确的速度建模,简单模型、复杂模型以及含有噪声数据复杂模型的智能速度建模,均取得了良好的效果。相较DeepLabV3+网络,本文方法对于速度模型界面处的预测,特别是速度突变区域的预测,具有更高的预测精度,从而验证了该方法精确性、高效性、实用性和抗噪性。

基于双尺度海谱的动态海面场景仿真建模分析

针对典型复杂环境下动态海面目标场景,采用双尺度海谱用于风驱海面的建模构建公里级别复杂场景电磁仿真模型,研究面向体-面复合结构的自适应弹跳射线法,结合区域分解和并行加速技术实现典型目标及地物环境的耦合电磁散射特性分析,形成公里级别复杂场景多维复合散射特性仿真能力,实现大场景复杂环境与目标一体化模型的高效电磁散射计算与分析。通过测量海面邮轮在实际海面背景下的电磁散射特性,进行验证,为复杂海面背景下大尺度目标的动态场景生成和目标特性研究提供重要支撑作用。

邢台地区钻孔三维层序-构造可视化建模

通过收集邢台地区已有的钻孔资料,结合浅层地震勘探成果、深部探测成果及部分石油物探资料,采用三维可视化Petrel建模软件,解决了建模中复杂地质现象的难题,精细地表达了研究区域的地质现象,建立了邢台地区第四系三维模型,详细分析了邢台地区第四系分布特征。模拟结果显示:邢台地区的南部中央部位为一大型隆起区,直径达5km左右;区域内新近系和第四系为连续沉积,无明显分界线;地层整体上呈现东厚西薄的特征,在邢台东断裂的西部新近系较薄或基本缺失;Q1、Q2、Q3地层相对较厚,达到60~150m厚度,其地层南部的中央位置缺失,直径范围达3~5km左右;R地层主要分布在邢台东断裂以东的区域。

市场渗透率约束下的拼车奖励方案优化模型

目前,我国拼车出行交通模式的市场份额相对较低,在缓解交通拥堵、节能减排方面仍有巨大潜力未被充分挖掘。基于奖励的交通需求管理策略可以提高民众拼车出行意愿,但奖励方案的设置与拼车出行的市场渗透率高度相关,不合理的奖励方案容易导致成本增加,甚至项目破产。为进一步激发拼车需求,合理利用交通资源,文中提出一种基于路段的拼车奖励方案优化模型,以拼车为支点,以奖励为杠杆,实现社会出行总成本的降低。其中,上层模型旨在寻找最优拼车奖励方案以最小化社会出行总成本,下层模型为相应奖励方案下的拼车出行车辆和单人驾驶车辆用户均衡流量分配模型。采用嵌套Frank-Wolfe算法的遗传算法求解该模型,并以Sioux Falls路网和Nguyen Dupuis路网为算例对模型的可行性及有效性进行了验证。结果表明:不符合市场渗透率的预算投入会导致社会总成本大幅上涨;在最优拼车奖励方案下,社会出行总成本降低约24.53%,50%的拥堵路段的拥堵得到缓解,出行公平性问题得到缓和。文中提出的模型可为道路管理者设置科学、合理的拼车奖励方案提供理论基础。

燃料电池系统建模与供气系统控制方法

为了研究燃料电池系统的特性以及空气系统对燃料电池特性的影响,利用Simulink仿真软件对燃料电池系统进行建模,模型包括电压模型、空压机模型、阴极模型、阳极模型.分别通过前馈比例-积分-微分(proportional-integral-differential, PID)和模糊PID对燃料电池空气系统进行控制.结果表明:在负载电流变化时,前馈PID和模糊PID都能够使过氧比达到设定的常数值2.0附近,但模糊PID比前馈PID响应更快,且模糊PID控制下的燃料电池输出功率波动较小,燃料电池系统更加稳定.

船模静水参激横摇阻尼测量实验研究

针对船舶参数横摇独特的运动特征,设计激励稳性参数的船模静水参激横摇实验,研究与船舶参数横摇特征吻合的横摇阻尼测量方法.基于船舶参数横摇机理,设计了由激励船模重心高度的激振器,控制电机与测量船模运动的测控仪为主要设备组成的实验系统.由阻尼耗散、激励释放和复原力矩三项能量的平衡,推导了横摇阻尼系数的计算公式.露天船模水池的静水参激横摇阻尼测量实验.结果表明:稳态响应的横摇幅值持续稳定,大幅横摇阻尼可测,实验测量的重复性好.

带有阈值电压的非线性忆容器混合建模与特性分析

忆容器是在电感、电容和电阻基本电路元件之后出现的新型电路元件,因其具有非易失性和非线性特点,在众多领域中具有广泛的应用前景。为了使忆容器模型更接近实际忆容器和方便与其他二端口电路元件连接,通过引入阈值电压的方法改进了忆容器荷控数学模型,并利用Simscape和Simulink相结合的混合建模方法建立了带有阈值电压的忆容器二端口仿真模型。通过仿真实验分析了触发电压的幅值和频率对该仿真模型磁滞回线的影响。结果表明,建立的仿真模型符合忆容器的基本特性,即磁滞回线随电压幅值的增大逐渐变宽,随电压频率的增加逐渐变窄。该模型可为以后忆容器的应用研究和仿真研究奠定基础。