基于QC方法减少长距离高起伏输水管线设计工日

针对近年来长距离、高起伏复杂输水管线出现频率日益增多的情况,为有效减少设计工日,QC小组通过现状调查分析确定了“输水管道布置设计耗时多”为主要症结。根据主要症结并兼顾其他因素,设定了活动目标,通过因果分析找出了6项末端因素。运用调查分析法确认了“水锤模拟分析过程复杂”和“管线路径决策流程不完善”2项要因。针对这2项要因,小组成员按照“5W1H”的方法进行了分析讨论,并制定了相应的对策。这些对策得到了有效落实,实现并超越了目标值,设计工日稳中有降,经济效益显著,具有一定的推广应用价值。

起伏振动水平管气液两相流型及转变机理

起伏振动下气液两相流型的准确判定对漂浮核电站参数设计有重要意义。对起伏振动水平管气液两相流型特性进行实验研究,定义了起伏振动新流型并得到了气液相分布变化规律,揭示了管径、振频和振幅对流型转变界限的影响规律,建立了泡状流-间歇流和间歇流/分层流-环状流的转变关系式。结果表明,在起伏振动下水平管内出现泡状流、间歇流、分层流以及环状流四种流型,其中间歇流包括泡-弹间歇和弹-塞间歇两种,且气液相分布随振动位置的变化呈规律性改变。在气相折算速度不变的条件下,管径、振频、振幅增加会使泡状流-间歇流边界向上移动,间歇流-分层流边界向下移动。在液相折算速度一定的条件下,管径、振频、振幅增加会使间歇流/分层流-环状流边界向右移动。考虑了振动的影响,建立适用于低频高幅起伏振动的间歇流向泡状流与环状流转变模型,预测和实验结果的相对误差绝对值的平均值分别为7.62%和12.68%。

起伏地形下基于非结构网格模型降维的重力三维密度反演

复杂起伏地形以及剖分方式对重力反演解释具有重要影响.目前重力密度反演研究主要基于直立长方体模型,这显著降低了对起伏地形和复杂地质体的拟合程度,对重力反演解释易产生较大影响.四面体非结构网格能够更加精细地模拟起伏地形及复杂地质体,为此本文研究了起伏地形条件下基于四面体非结构网格剖分的重力三维密度反演.首先基于Delaunay方法将地下区域剖分为四面体非结构网格,引入垂向导数和相关系数两种方法进行模型降维技术从而减小解的空间,通过添加最小长度约束,深度加权约束,物性范围约束构建目标函数,并采用预条件共轭梯度法求解.为了提高反演效率在计算过程引入OpenMP并行算法.并研究了各项约束以及两种模型降维方法在四面体非结构网格正则化反演中的效果.通过不同深度直立长方体模型以及起伏地形下组合模型试验,基于四面体非结构网格的重力密度反演可以清晰地反映异常体位置.将本文提出的方法应用于美国密苏里州东南部的氧化铁矿床,反演结果与已知岩体具有较好的一致性,进一步证明该方法的正确性和有效性.

起伏地表QR径向基函数有限差分及其在弹性波逆时偏移中的应用

弹性波逆时偏移不受倾角和偏移孔径的限制,能够实现任意复杂构造的高精度多波成像,是目前最精确的多分量资料偏移成像方法之一.逆时偏移算法的核心是波场延拓,传统波场延拓以水平基准面为边界条件,基于固定采样步长进行规则网格剖分,采用阶梯近似法处理起伏地表和复杂构造界面时会产生台阶散射,严重影响起伏地表复杂构造的成像精度.基于无网格节点模型,定量分析了弹性波模拟中径向基函数有限差分法的频散关系和稳定性条件.基于此,提出一种基于QR径向基函数的高精度有限差分方法,并提出一种优化的起伏地表自适应节点剖分方法,推导了精确的无网格自由边界条件和弹性波无网格混合吸收边界条件,形成了新的基于无网格的起伏地表弹性波数值模拟方法.此外,本文将此无网格径向基函数有限差分方法应用于精确的纵横波场矢量分解公式,实现了起伏地表弹性波逆时偏移成像.通过对高斯山丘模型,起伏凹陷模型和起伏地表Marmousi-2模型进行数值试算,验证了本文方法的有效性和可行性.

起伏地形的2.5维主轴各向异性海洋CSEM反演研究

笔者利用OCCAM方法实现了MPI并行的2.5维海洋CSEM反演算法。正演采用基于非结构网格的有限元方法,在精确模拟海底起伏地形和构造模型的同时,对核心区域和扩展区域进行不同尺度的剖分以减少反演参数。水平海床和起伏海床的理论模型算例表明,沿测线发射的2.5维剖面数据对垂直各向异性模型的恢复效果优于水平各向异性模型。复杂海底地形模型的试算结果表明,带地形沉积层的存在会对反演结果产生较大影响,在实际资料解释中应该引起重视。

河床地形起伏变化对地表水-地下水-湿地水交互过程的影响研究

地表水动力条件变化及河床沉积物岩性空间差异造成河床地形在空间上起伏变化是水沙界面压力空间分布的主要影响因素,影响地表水-地下水、地下水-傍河湿地水交互过程。为研究河床地形起伏变化对地表水-地下水-湿地水交互过程的影响机理,在黄河下游开封柳园口设置研究断面,统计分析河床地形起伏变化特征数据,建立半理想化地下水流数值模型,分析地表水-地下水-湿地水相互作用过程。结果表明:(1)与平整河床相比,河流横断面河床地形空间起伏变化可增大地表水-地下水转换量及地下水-湿地水转化量;(2)河床地形空间起伏变化使河床下伏含水层发育不同级次的地下水流系统,改变了地下水流路径及其径流时间,与平整河床地形相比,河流横断面河床地形起伏变化使得河流下伏含水层地下水流路径复杂化,近河床界面的浅部含水层不同位置发育有滞留区,且随着河床地形起伏程度越大,湿地侧河床下伏含水层及湿地附近含水层地下水年龄增大。研究结果可为黄河下游悬河段地表水-地下水-湿地协同保护提供理论依据。

起伏道路条件下无人车纵向速度控制方法研究

为提升无人车在起伏道路条件下速度控制的准确性,本文提出一种对目标轨迹上的道路坡度进行预瞄检测的方法。首先,通过实验测定车辆速度控制系统响应延迟参数,确定预瞄时间;然后,以直径为车辆宽度的圆存储激光雷达点云,根据预瞄时间、车辆速度、激光雷达的检测盲区和目标轨迹的长度确定存储点云圆的数量和圆心坐标;随后,根据圆心与车辆前轴中心的欧式距离和预瞄时间以及车速对存储点云的圆进行动态更新和提取,采用三角函数法计算预瞄区域内的路面相对于车身姿态的坡度;最后,与惯性导航系统提供的车身俯仰角叠加得到预瞄区域内路面的绝对坡度。实验结果表明,本文提出的道路坡度预瞄检测方法能够提升无人车在起伏道路条件下速度控制的准确性。就无人车在上坡过程中最低速度分析,与忽略道路坡度的控制方法和采用惯导提供的俯仰角作为道路坡度的方法相比,在通过4°坡道时,速度控制的准确率分别提升了5.9%和2.5%,在通过16°坡道时,速度控制的准确率分别提升了85%和17.5%。

微动探测技术在广州地铁基岩起伏勘察中的应用

常规的地质钻探能直观揭示地层情况,被广泛应用于城市轨道交通勘察领域。但是,钻孔只是一孔之见,钻孔之间的地质情况无法判别和揭示,往往需要物探手段进行辅助补充。本文以广州地铁勘察项目为例,针对复杂的外部环境,经比选优先采用抗干扰能力强、场地适应性强、探测精度高的微动探测技术,详细查明了地铁车站基岩面起伏和风化凹槽分布情况,经钻孔对比验证探测效果良好,为车站方案设计提供了翔实的地质依据。

基于灰色支持向量回归的起伏管线临界携液流速预测模型

延安气田起伏的地理形貌特征,致使其内部采气管线在低点及上倾段容易产生积液问题,制约气田正常生产,开展起伏管线临界携液流速的预测对保障采气管线流动安全和指导地面采气管线布线具有重要价值。为此,基于扩展双流体分相模型和PR气体物性方程,采用最小压力梯度法结合均匀设计构建了临界携液流速样本数据集,同时采用灰色关联计算了样本标签权重,并将其引入支持向量回归算法,构建了临界携液流速的回归预测模型,随后利用网格寻优算法,通过采用K-CV(交叉验证)对模型中超参数进行了优化设计,最后采用延安气田现场运行数据进行了模型准确性验证。研究结果表明:管径大小对临界携液流速影响最大,其次为上坡倾角、含水率和运行压力,其他因素的影响差距相对较小,网格分段寻优对比遗传、粒子群算法在模型超参数优化上具有较强稳定性。该预测模型对延安气田内部采气管线的临界携液流速预测具有较强准确性,可对其积液预测和防治提供理论支撑。

一种人力控制的天线起伏机构研究

针对一种无法采用液压、电力等动力进行助力,只能采用纯机械实现天线起伏的机构进行研究。本文借助扭杆簧的储能特性、螺纹付的自锁特性从机构的受力、扭杆簧的计算及人力翻转控制设计等方面进行了详细论述。

网络协同雷达对Swerling型目标的检测研究

在介绍Swerling目标模型的基础上,研究了网络协同雷达对Swerling起伏目标的检测性能。分析了单站雷达对Swerling起伏目标的检测性能,进而推广到网络协同雷达对Swerling起伏目标的检测,并给出了网络协同雷达对单个多起伏特性目标的检测性能的仿真结果,为研究目标起伏与网络协同雷达系统设计提供了理论依据。

基于小振幅波方程的起伏海面构建及其对地震波场传播特性的影响

海面起伏状态对波场传播以及模型空间成像有着非常重要的影响,在常规海洋地震数据采集和处理中,都是将海面作为水平界面处理,实际海洋地震数据采集中,由于海水受风浪、洋流等的影响,海面呈现高低起伏状态,这样来自底层反射界面的反射波经过海水起伏界面反射后会引起波场的强烈散射,从而造成地震记录反射波同相轴抖动和畸变,最终影响成像效果.为了更加深入了解起伏海面存在对波场传播以及偏移成像的影响,本文首先基于流体力学小振幅波方程,从边界条件出发,给出包含海浪谱信息的动态边界条件,并在此基础上构建起伏海面速度模型;然后在构建的起伏海面速度模型上通过冻结不同时刻海面开展波场传播特征分析,研究起伏海面在不同冻结时刻下波场传播规律以及对反射地震记录和偏移成像的影响.研究结果表明,不管是对于简单的层状介质模型还是海底较为复杂的大水深模型,海面不同形态的起伏变化直接影响着波场记录以及波场快照形态,同时会对偏移成像结果造成较大影响,随着海水深度的增加,该影响对于简单模型影响逐渐变小,但对于复杂模型,影响依然很严重.

考虑地表起伏的不规则区域重力梯度场模型构建方法——以云南地区为例

文中推导并给出了基于非格网分布的起伏面扰动重力或重力异常解算区域扰动重力梯度场模型的数值计算公式。基于澳大利亚West Arnhem Land地区的格网重力数据,以频谱域(二维快速傅里叶变换)解算的扰动重力梯度全张量作为“基准值”,然后利用基于推导公式的最小二乘配置方法(LSC)对相同区域非规则范围的重力数据进行扰动重力梯度模型解算,将结果作为“评估值”。对比“基准值”与“评估值”之差,研究发现:1)基于推导公式的最小二乘配置方法解算得到的扰动重力梯度值与频谱域方法得到扰动梯度“基准值”各分量在空间形变变化上是一致的;2)统计扰动重力梯度各分量的差值ΔδΓ_(xx)^(fft-lsc)、ΔδΓ_(xy)^(fft-lsc)、ΔδΓ_(xz)^(fft-lsc)、ΔδΓ_(yy)^(fft-lsc)、ΔδΓ_(yz)^(fft-lsc)和ΔΓ_(zz)^(fft-lsc)“基准值”与“评估值”差值的标准差分别为5.54E、5.30E、1.85E、6.55E、2.09E和9.67E(1E=1×10^(-9)s^(-2)),远低于国际上实测重力梯度与解算模型差值的研究结果。最后,基于云南地区实测地表差分重力值,文中首次给出了该区域半波长约20km的重力梯度场年际变化模型。文中的思路和方法提高了广泛分布的重力数据(主要为重力异常和扰动重力)的使用效率,可为地球物理学、地质学研究更好地理解和解释重力数据、重力梯度数据及其与场源的关系提供数据基础。

起伏地表条件下基于无网格有限差分方法的频率域声波波动方程数值模拟

随着地震勘探对象日趋复杂,能精确描绘起伏地表、复杂地质构造的数值模拟方法显得十分重要。本文将基于无网格有限差分方法发展至起伏地表条件下频率域数值模拟中:无网格节点理论上能够适应任意地表和地质构造;有限差分方法具有计算效率高、内存占用小、模拟精度较高等优点。因此基于无网格的有限差分方法既保证了高效率又适用于不规则地表。此外,本文将完全匹配层(PML)吸收边界条件引入基于无网格有限差分频率域数值模拟中以压制边界反射,并对比了简化PML、经典PML以及复频移PML方法压制边界反射的效果;随后将起伏地表条件下压制边界反射效果较好的复频移PML方法应用到基于无网格与规则网格数值模拟的对比中,其中波场快照、地震记录以及地震子波波形对比结果都验证了基于无网格有限差分方法数值模拟的有效性。最后,将本文数值模拟方法应用到起伏地表的Marmousi模型与实际资料中,进一步验证了该方法的有效性与应用性。

广东省地形起伏特征与人口和经济的关系研究

为了探讨地形条件对广东省人口分布和经济发展的影响,运用均值变点分析法进行最佳计算单元的计算分析,提取广东省地形起伏度;利用土地利用/覆被数据进行人口和经济空间化建模,生成人口和经济密度图;在系统分析地形起伏度、人口密度、经济密度空间分布规律的基础上,借助于统计分析方法定量揭示广东省地形起伏度与人口、经济的空间关系。结果表明:(1)广东省地形起伏度总体呈北高南低、东高西低的空间格局,其空间分布与海拔、坡度2个地形因子呈较强正相关,地形起伏度区域面积占比呈现较强的地形梯度效应。(2)采用自然间断点法划分人口稀疏区与密集区,进行土地利用/覆被数据的人口空间化建模,其模拟精度更高。(3)与其他地形因子相比,地形起伏度对人口、经济的影响更强,与人口密度、经济密度均呈显著的负相关关系,且对经济密度的影响更大。(4)人口和经济均呈现向地形起伏度低值区集聚的现象,经济发展的空间集聚效应更强。

弱海洋湍流中高斯光束的到达角起伏特性

海洋湍流引起的到达角(AOA)起伏是影响水下通信和成像系统性能的关键因素。基于通用的海洋湍流光功率谱(OTOPS),文章采用适用于弱湍流条件的Rytov近似方法推导出高斯光束的波结构函数(WSF)以及AOA起伏方差的全区间解析解,并就上述物理量及空间相干半径(SCR)在大间距(ρ?η,其中,ρ为间距,η为Kolmogorov微尺度)和小间距(ρ?η)渐近区间内的近似解进行了讨论。数值结果表明,当ρ?η时,现有结果在菲涅尔比Λ0=1附近存在较大偏差。在此基础上还分析了AOA起伏方差与ρ/η的关系。在渐近区间ρ?η内,AOA起伏方差几乎不变;当处于区间ρ≈η时,AOA起伏方差急剧减小;当处于渐近区间ρ?η时,AOA起伏方差的下降速度变得逐渐平缓。文章推导得到的结果更加准确并且适用范围更广,利用这些结果可以更好地研究高斯光束在弱海洋湍流中的传播特性。

起伏振动垂直上升管气液两相流截面含气率分析与计算

起伏振动下气液两相流含气率的准确预测对漂浮核电站的安全稳定运行有重要意义。实验研究了不同振动和流动工况下垂直上升管气液两相流的含气率特性。结果表明,起伏振动对泡状流下的含气率影响比较明显,对弹状流、搅混流和环状流的影响较弱。整体来看,起伏振动导致泡状流的含气率增加,其他三种流型下的含气率减小。对静止管道内常用的含气率计算模型进行评价,发现现有含气率计算模型比较适用于起伏振动下含气率的计算,但对泡状流和弹状流下含气率的预测误差较大。考虑振动的影响,引入了液相Froude数,建立了考虑流型的含气率计算关系式,显著提高了起伏振动下含气率的预测准确度。

起伏对强迫循环下铅铋合金阻力及换热特性影响实验研究

受起伏运动的影响,铅铋回路的流量发生波动,流动阻力与换热特性会发生变化。本文采用实验方法,研究了起伏条件下强迫循环液态铅铋合金在竖直圆管内的流动阻力与换热特性。结果表明:起伏运动引起的瞬时附加压降峰值低于理论值;在强迫循环下,起伏会造成回路流量周期性波动,在最大起伏幅度300 mm、周期4 s的工况下,流量瞬时波动最大达到16%。拟合得到了流量波动的无量纲数表达式。在强迫循环范围内,起伏运动下的管道时均摩擦阻力系数与静止条件下一致,起伏运动不会影响回路的时均传热特性。本研究结果可为起伏运动下反应堆设计提供数据参考。

起伏海面水面船回声强度预报方法及统计规律研究

本文基于随机起伏水面舰船目标六自由度动力学模型和界面附近目标多路径声散射理论,考虑水面多次反射的影响,建立时变海面条件下水面舰船声散射预报模型,分析不同海浪谱条件下水面舰船回波强度统计规律。通过开展拖曳水池造波条件下舰船缩比模型声散射试验,获取舰船模型在水平探测角上时域回波特征。研究表明:120~180 kHz探测频段下回声强度理论预报幅值与实测结果平均误差小于3 dB;从舰船模型声散射实测和计算结果中均发现,波浪作用下舰船随时间变化的回声强度幅值符合χ^(2)分布的统计规律,其回声强度均值和双自由度数值k符合较好,验证了预报模型的有效性。

利用线谱声强干涉起伏相关系数估计波导不变量

针对低信噪比时难以利用低频分析记录谱中宽带连续谱条纹状干涉图样提取波导不变量的问题,提出了一种利用线谱声强干涉起伏相关系数估计波导不变量方法。该方法根据参考线谱声强干涉起伏与经过尺度伸缩变换的线谱声强干涉起伏之间存在的正比关系包含波导不变量这一事实,构造线谱声强干涉起伏相关系数以实现波导不变量估计。讨论在声源相对水听器径向和非径向2种运动模型下,将原始采样时刻代换为新的采样时刻,得到重采样后的线谱声强干涉起伏;利用相关系数表示重采样后的参考线谱声强干涉起伏与经过尺度伸缩变换后的线谱声强干涉起伏之间的相似程度,得到不同波导不变量搜索值下的相关系数,其峰值对应的搜索结果就是波导不变量真值。仿真实验和实测数据处理结果表明,所提方法能有效实现波导不变量估计。