相干累加与AR滤波相结合的舰船轴频电场信号处理方法

针对采用电场传感器阵列测量舰船电场的应用场景,为提升目标轴频电场的信噪比,提出一种相干累加结合自回归(autoregressive,AR)模型滤波的方法对阵列电场信号进行处理。对测量得到的阵列电场信号进行时延补偿后累加,同时对环境电场信号进行AR建模,并利用AR模型参数构造滤波器,以对累加后的信号实施滤波处理。为验证所提方法在低信噪比条件下的有效性,对实测阵列式电场信号进行处理,结果表明,所提方法能够在信噪比为-25.39 dB的条件下有效压制噪声频谱,保留轴频线谱,处理后信噪比提高约21.92 dB。

融合声场和电场的舰船轴频特征提取方法研究

轴频声场和轴频电场均与舰船螺旋桨转动密切相关,本文提出将这2种物理场进行融合提取舰船的轴频特征。首先,分别利用DEMON谱分析和功率谱分析方法提取轴频声场和轴频电场的线谱,之后将所提取的线谱进行融合和净化,最后利用最大公约数法提取轴频特征。为验证所提方法的有效性,利用多艘船舶的实测声场和电场数据进行验证。结果表明,同一艘船舶轴频声场和轴频电场的线谱具有一定频率对应关系,将声场和电场的轴频相关线谱进行融合可有效弥补单一物理场存在线谱丢失的情况;融合声场和电场后,舰船轴频估计的准确性和稳定性优于单一物理场。

宽式防旋墩环形堰竖井水力特性分析

目前许多拟建抽蓄工程泄洪洞的环形堰竖井入口设置了新型宽式防旋墩,以消除喉口处由不可控漩流引起的呛水等不利流态,而宽式防旋墩环形堰竖井的水气特性与以往采用起旋墩和窄式防旋墩的竖井存在较大差异,业内对其认识尚不清晰。以石台抽水蓄能电站下水库泄洪洞的竖井作为研究对象,采用物理模型试验与数值模拟相结合的手段,分析了流态、流速、压力、消能率等水力指标。研究结果表明:宽式防旋墩引导水流平顺进入竖井形成脱壁流,其尾部可形成顺畅的进气通道,空气经此通道可充分进入竖井以保持井内流态与压力的稳定;新型竖井过流能力满足要求,各部位流速、压力分布正常,总消能率达85%以上;宽式防旋墩可消除不可控漩流导致的呛水现象并引导水流在竖井内形成脱壁流态,使竖井壁面免于空蚀破坏;墩尾通气量足够时,可取消通气管及环形堰与竖井结合部突扩体型,简化工程布置。相关经验可供类似抽蓄电站工程的泄洪洞竖井设计参考。

源于磁性轴旋转的轴频磁场建模方法

轴频磁场因频率低、水下传播距离远的特点而成为水下探测的被动信号源。为了实现对水下目标轴频磁场的可靠探测,首先在实船试验的基础上,明确了轴频电场耦合产生的轴频磁场外还存在新的轴频磁场源;然后,在模拟轴低频磁场测量的基础上,揭示了源于磁性轴旋转的轴频磁场的产生机理,且基于旋转椭球体模型建立了磁性轴旋转轴频磁场的数学模型;最后,通过实船试验,验证了源于磁性轴旋转轴频磁场的可探测性。结果表明:在42 m距离范围外,磁通门传感器能够可靠探测磁性轴旋转产生的轴频磁场信号,该信号可成为一种新的水下探测源。

通风竖井对隧道内CO扩散速率的影响

针对隧道内CO扩散速率的研究,试验选用物理隧道模型,通过传感器测量在开关不同数量、位置的竖井时隧道内CO浓度,计算分析CO在隧道内的扩散速率。根据试验结果可知,竖井的位置是影响CO的扩散速率关键因素,单竖井时,竖井位置于越靠近隧道中间区域,CO扩散速率越高,平均扩散速率0.1818 mg/(m^(3)·s),是不开竖井的5.81倍;双竖井时,竖井位置处于隧道进口与中段时,CO扩散速率最高,平均扩散速率0.3044 mg/(m^(3)·s),分别是其他2种工况的1.63倍和1.66倍;三竖井时,竖井分散处于隧道进出口与中段时,扩散速率最优,平均扩散速率0.406 mg/(m^(3)·s),是双竖井的1.33倍,单竖井的2.23倍。

往复压载下纤维增强混凝土力学行为退化及本构关系

为研究钢纤维混凝土在往复轴压荷载下的力学性能及其本构关系,开展单轴往复压缩试验,以不同纤维掺量和长径比为变量,探究钢纤维混凝土的力学行为退化及损伤演化规律。结果表明,与单调加载相比,往复加载作用下钢纤维混凝土试件强度有轻微退化;混凝土塑性应变累积随钢纤维体积掺量的增加而大幅降低,弹性刚度退化率随之增大,但对纤维长径比的影响不显著;应力退化率随卸载应变呈先减小后增大的变化趋势;基于力学行为退化现象和纤维增强效应,建立了钢纤维混凝土往复轴压下混凝土损伤演化模型,与试验结果进行比较发现该模型与试验数据吻合较好。

超长电力隧道通风设计运行参数计算方法

为有效排除电缆发热量,超长电力隧道通风能耗巨大。实际运行中电缆大多数时候处于非饱和运行状态,故实际所需的通风量明显小于通风设计工况,因此存在很大的通风节能潜力。但是,由于缺乏理论支持,该节能措施难以落实。为此,本文针对超长隧道内部温度场进行数值模拟研究,探讨通风量、电缆发热强度和通风区段长度的相关性,建立了基于隧道出口气温不高于40℃限制条件下的运行参数关联式,可快速准确地预测已建成隧道实时所需通风量,也可用于隧道设计阶段参数计算。

隧道顶部式太阳能烟囱空腔截面比对通风与火灾排烟性能影响研究

为研究城市浅埋隧道顶部式太阳能烟囱耦合运营通风与事故排烟的性能,采用数值模拟方法,开展不同烟囱空腔截面宽/深比下的通风与火灾烟气流动模拟,分析太阳能烟囱入口体积流量变化规律。设置太阳能辐射强度由400W/m^(2)至1200W/m^(2),烟囱截面积为24m^(2),截面宽/深比由1.5至6,火源热释放速率为3MW、10MW、20MW。研究得出:太阳能辐射强度增加使空腔吸热量上升,导致通风流量更大,通风流量与q^(1/3)呈正相关;太阳能烟囱入口处体积流量与烟囱深度的2/3和烟囱宽度呈线性增加,烟囱空腔宽/深比越大,烟囱入口处的通风体积流量增加,排烟体积流量却更低,烟囱排烟体积流量随Q^(1/3)和hc^(1/2)增加,烟囱宽为12m,空腔间隙为2m时,上游所有烟气被排除,其通风与排烟性能最佳;基于模拟结果,建立了通风与排烟流量修正模型,修正模型预测值与模拟结果吻合较好。可为隧道太阳能烟囱设计与性能优化提供参考。

辰溪抽水蓄能电站竖井溢洪道体形优化试验研究

以辰溪抽水蓄能电站竖井溢洪道为例,针对消力井消能不足、退水隧洞弯道水流环流现象严重、消力池内流态差等问题,进行了体形优化试验研究,主要得到以下结论:在消力井深度足够的条件下,降低压坡出口高度,保证充分有压出流,可有效解决消力井消能不足的问题;适当增大退水洞转弯半径,可以有效缓解弯道环流现象,并减轻弯道环流带来的内外两侧水面差过大和下游退水洞水面沿程起伏较大问题;当加宽消力池宽度至保证入池水流傅汝德数Fr大于4.5时,即可形成稳定的淹没水跃,并能满足工程消能要求;经试验观测分析,堰面和竖井中上部即使出现较小负压,但不会发生水流空化,竖井内可不用设置掺气设施;推荐体形下,消能防冲洪水工况时消力井消能率达92.1%,消能率高;消力井内水流脉动优势频率约为0.01~0.09 Hz,为低频脉动,不会造成结构振动破坏。

广东梅州抽蓄二期工程1^(#)、2^(#)排风竖井反井施工工艺

广东梅州抽蓄排风竖井工程为国内首次采用反井钻施工工艺建设的φ4 m,深度435 m的井筒,该工程使用TSJ2000型水源定向钻机施工先导井,使用北京中煤矿山工程有限公司自主研发的BMC600型反井钻机进行扩孔施工。施工过程中有效控制了相距仅11 m的2条竖井的偏斜率,保证了施工质量,保障了广东梅州抽蓄二期工程项目的顺利开展。

辊轴式残膜打包装置的设计与试验

【目的】针对国内现有残膜打包装置成捆机理不明确、作业时出现残膜逃逸、膜包杂质含量过高等问题,设计一种集残膜清杂及残膜打包为一体的辊轴式残膜打包装置。【方法】该装置主要由清杂输送机构、打包机构、传动系统等组成。通过理论分析建立清杂输送辊与残膜的力学关系,确定清杂输送辊的结构参数;根据清杂输送机构结构特征与作业原理,分析并确定清杂输送辊的布置间隙。采用机理分析方法分析残膜捆芯形成过程中残膜的受力与运动情况,并确定打包辊的运动参数。以成捆率和膜包含杂率为指标,机具前进速度、清杂输送机构倾斜角度、打包辊转速为试验因素进行正交试验,并对较优的参数组合进行田间验证试验。【结果】影响成捆率的主次因素依次为打包辊转速、清杂输送机构倾斜角度和机具前进速度;影响膜包含杂率的主次因素依次为清杂输送机构倾斜角度、机具前进速度和打包辊转速。以成捆率为主要指标,确定的较优作业参数组合为:清杂输送机构倾斜角度为10°、机具前进速度为1.5 m/s、打包辊转速为200 r/min。田间验证试验的膜包成捆率为98.1%、膜包含杂率为15.2%。【结论】该残膜打包装置满足田间作业要求,作业效果好,可为辊轴式残膜打包装置的设计与研究提供参考。

氢基竖炉直接还原提产降耗生产实践

张宣科技氢冶金技术HyMEX以H 2含量60%的焦炉煤气为气源,成为全球首创的“焦炉煤气零重整竖炉直接还原”工艺技术,该技术的核心是焦炉煤气零重整工艺,入炉工艺气H 2含量超过以天然气为气源的Midrex和HYL/Energiron工艺,使气基直接还原转变成以氢为主的氢基直接还原,推动了我国钢铁行业由“碳冶金”向“氢冶金”转变。为提高氢基竖炉产量,降低能耗,从生产过程中出现的问题和影响球团矿还原的各个环节及能量利用效率等角度出发,探究了提产降耗措施。通过降低球团矿成分标准偏差、改善球团矿粒级组成、改善球团矿涂覆效果,提升球团质量;将工艺气入竖炉温度提高到1030℃;通过降低还原循环气体氧化度、尾气分流、补充焦炉煤气、增加加湿操作,优化调控竖炉内还原气氛;提高尾气利用率及作业率等措施,实现了提产300 t/d、焦炉煤气单耗降低133 Nm^(3)/h的目标,为后续进一步提产降耗奠定了坚实的基础。

切向入流旋流竖井在深圳市前海-南山排水深层隧道中的应用研究

为探究切向入流旋流竖井的水力特性,采用物理模型手段,结合深圳市前海-南山排水深层隧道中郑宝坑渠旋流竖井方案,研究旋流竖井内的水流流态、消能特性、排气效果及特征压力值。结果表明:各工况下进口位置处水流逐渐形成水翅,进入竖井后沿内壁形成螺旋跌落流,水流流态较好,当竖井流量极小时竖井内无法形成螺旋跌落流,水流进入竖井后呈射流形态跌落至竖井底部;旋流竖井总消能率在81.9%~89.5%之间,消能率随着流量的增大而逐步减小;旋流竖井相对于传统水工旋流竖井,具有消能效果好、结构简单等优点,在城市深层排水系统中具有较大的应用空间。

压力补偿型艉轴密封设计及空气流量特性分析

为某半潜船模型设计一种压力补偿型艉轴密封系统。该密封系统基于空气压力、润滑介质压力实时联动算法,能够根据外部海水压力的变化实现密封内外压差平衡,达到密封的目的。同时,该密封系统可应用于40 m水深作业工况,并具备泄漏回收功能,具有绿色环保特征。利用MATLAB/Simulink搭建该系统的参数设计仿真平台,分别研究轻载与重载下压缩空气的流量特性。研究结果表明:该系统轻载时压缩空气流量为0.0141kg/s,重载时为0.025 0 kg/s;瞬态时存在波动,但稳态时运行平稳,抗干扰性强,密封性能可靠。

双支撑转轴、倾转角速度控制恒流量连续浇注技术的应用

有色金属连续铸造对熔体出口位置、流量和炉体的稳定性有较高的要求,因此针对小截面杆坯连续铸造,设计了双支撑转轴结构的炉体,提出了控制炉体倾转角速度恒流量浇注的技术方案,建立了恒流量铸造的数学模型。据此设计了相应的 PLC控制程序,提高了有色金属连续铸造小截面坯杆截面高度尺寸一致性和炉体的稳定性。

一种基于负熵的舰船轴频电场信号检测方法

轴频电场是运动舰船在海水中产生的一种重要的物理场,它具有明显的线谱特征,是很难被隐身的舰船特征信号。运用Q-Q图法和Epps-Pulley方法对实测的海洋环境电场的高斯性进行了检验,检验结果表明环境电场具有良好的高斯性,在此基础上,将负熵准则应用于舰船轴频电场信号检测中,利用目标信号和环境噪声在负熵域上的显著差别,使用浮动门限将目标准确地检测出来。实测数据的处理结果证明了方法的有效性和优越性。

基于活塞效应的地铁隧道风井设置优化方法

以采用非全封闭站台门的北京地铁2号线安定门站及其邻接区间为分析对象,采用流体力学计算软件Fluent14.5的动网格模型,模拟不同风井设置模式和设置位置,以及不同区间长度条件下,列车运行过程中地铁车站及邻接区间内空气流动特性随时间变化的规律,对比分析风井设置模式和设置位置以及区间长度对风井排风率和地面出入口进风率影响的规律,研究地铁隧道风井的优化设置。结果表明:基于计算软件Fluent14.5的动网格模型计算地铁活塞风的方法是有效的;与双风井模式相比,采用只在进站端设置活塞风井的单风井模式,并适当加大风井与站台进站端的距离,以及在区间隧道较长时增加1个风井,可以较好地利用地铁列车在隧道内运行所产生的活塞效应,改善地铁车站内的空气环境,减少车站通风空调系统的能耗。

基于小波模极大值的船舶轴频电场检测算法研究

船舶轴频电场是一种具有明显目标特征的极低频信号,对船舶的水下非声探测具有重要作用。对船舶轴频电场信号小波模极大值的尺度变化进行分析,根据目标信号和噪声的差异,采用Hermite插值对目标信号小波模极大值进行快速重构;提取目标特征频率范围内的能量均值为特征值,采用滑动检测方法对目标进行检测。实测和仿真数据对该算法的验证结果表明,此方法相对小波包熵检测算法的检测效果较好,虚警率较低,当SNR为-5.9 dB时检测率相对提高50%左右,并且在SNR为-8.2 dB时仍然具有86%的检测率。

基于主动式轴接地系统的舰船轴频电场抵消方法

为减小轴频电场信号,基于轴频电场产生的机理对主动式轴接地(active shaft grounding,ASG)系统的原理进行了分析,并自主研制了原理样机,完成了实验室的船模试验。试验验证结果表明:所研制的ASG系统能有效地抑制滑环和碳刷接触电阻变化所引起的轴频电场信号,抵消效果可达90%以上。

浅海中运动时谐垂直电偶极子产生的电磁场

为了对浅海中的运动舰船所产生的轴频电磁场进行建模,对三层介质中匀速运动的时谐垂直电偶极子在固定场点产生的电磁场这一问题进行了求解.首先求解在三层介质中静止的时谐电偶极子在固定场点产生的电磁场,通过狭义相对论的洛仑兹变换,得出最终的表达式.以浅海环境下低速运动的极低频时谐垂直电偶极子为例,对其在海水中的固定场点产生的电磁场进行了数值计算,通过对比计算,分析得出低速运动的偶极子与静止的偶极子所产生的电磁场相等,以及海水越浅则海底对电磁场的贡献越大等结论.最后通过实验测得的某船模的轴频电场数据,验证了表达式的实用价值.