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管索组合结构支护新技术及其在深部大变形巷道应用研究

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矿业科学学报 2023年第1期8卷 39-49页

作者：单仁亮仝潇代卫林王兆瑞刘松李泳臻刘冬陈明远中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 冀中能源峰峰集团宝峰矿业有限公司九龙矿河北邯郸056200

随着煤矿开采深度的增加,巷道围岩应力环境恶化,围岩大变形及锚杆锚索破断问题更加突出,严重影响深部矿井生产安全。为了解决此类问题,本文针对锚杆锚索支护的优点及缺陷,基于管索组合结构与围岩相互作用机理,提出了管索组合结构支护新... 详细信息

随着煤矿开采深度的增加,巷道围岩应力环境恶化,围岩大变形及锚杆锚索破断问题更加突出,严重影响深部矿井生产安全。为了解决此类问题,本文针对锚杆锚索支护的优点及缺陷,基于管索组合结构与围岩相互作用机理,提出了管索组合结构支护新技术。管索组合结构通过改善锚索自由段结构、优化其受力状态,使锚索具备较高轴向承载力,同时能够防止受岩石错动等横向作用而导致的锚索自由段破断,避免围岩失稳。通过室内剪切试验发现,管索组合结构的最大剪切荷载为普通锚索的1.27倍以上,平均最大剪切位移为普通锚索的1.16倍,表明管索组合结构具有良好的抗剪能力和剪切方向延展特性。基于九龙矿巷道的工程案例,通过现场监测和钻孔探测,分析了原支护方案下巷道的变形破坏特征,并将管索组合结构在深部大变形巷道进行了应用,现场监测结果表明,采用管索组合结构支护新技术能够有效控制围岩大变形。研究结果可为类似深部矿井支护提供参考。

关键词：锚杆锚索管索组合结构支护作用变形破坏特征现场应用

大埋深厚煤层开采导水裂隙带发育高度综合确定

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煤炭技术 2023年第1期42卷 110-114页

作者：李新旺王汉青代卫林程立朝孙利辉河北工程大学矿业与测绘工程学院河北邯郸056038 河北工程大学河北省高校煤炭资源开发与建设应用技术研发中心河北邯郸056038 冀中能源峰峰集团邯郸宝峰矿业有限公司河北邯郸056000

导水裂隙带发育规律及其高度测定对矿井防治水和保水开采具有重要意义。以九龙矿2#煤层15249S工作面为研究对象,利用经验公式计算方法、FLAC3D数值模拟和微震监测相结合分析了煤层上覆岩层塑性区破坏变化规律及导水裂隙带发育高度计算,... 详细信息

导水裂隙带发育规律及其高度测定对矿井防治水和保水开采具有重要意义。以九龙矿2#煤层15249S工作面为研究对象,利用经验公式计算方法、FLAC3D数值模拟和微震监测相结合分析了煤层上覆岩层塑性区破坏变化规律及导水裂隙带发育高度计算,并结合现场钻孔漏液实测数据对上述3种方法得出的结果进行验证。研究结果表明:经验公式预计导水裂隙带高度为103.66 m,数值模拟试验预测导水裂隙带高度为134 m;微震监测结果与现场实测结果分别为130 m和126.84 m,最终综合确定了导水裂隙带高度。该成果可为九龙矿煤层安全开采方案选取提供技术支撑。

关键词：矿井防治水导水裂隙带数值模拟微震监测

血管型相变液冷复合式锂电池组热管理性能研究

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血管型相变液冷复合式锂电池组热管理性能研究

作者：高卫林重庆交通大学

学位级别：硕士

为了提高电动汽车的续航能力,大容量锂电池被广泛应用,导致电池发热问题加剧。在众多类型的锂电池中,具有较大容量的方形锂离子电池在恶劣条件下控制温度更为困难。受毛细血管和蜂窝结构启发,为方形锂电池设计了一种仿生血管/蜂窝复合... 详细信息

为了提高电动汽车的续航能力,大容量锂电池被广泛应用,导致电池发热问题加剧。在众多类型的锂电池中,具有较大容量的方形锂离子电池在恶劣条件下控制温度更为困难。受毛细血管和蜂窝结构启发,为方形锂电池设计了一种仿生血管/蜂窝复合散热系统。该系统增加了电池与流道的接触面积,通过均匀分布的冷却剂提升换热效率,促进电池均匀快速散热,降低了相变材料在高温环境下的失效风险,提高了电池的质量成组率。通过数值模拟和物理实验,在高温、高倍率放电环境下对所提热管理系统的散热性能进行了研究,主要内容如下:(1)针对选定的方形锂电池,详细阐述了其工作原理、生热和传热机制。通过物理实验,测试了电池在不同放电倍率和不同荷电状态下的等效内阻,发现在高温、高倍率放电条件下,电池的等效内阻为3.9 mΩ。(2)在恶劣工况下,使用仿真软件对单体电池温度场进行了仿真计算,并通过物理实验验证了仿真结果的准确性。分析了不同环境温度和放电倍率下,自然散热对电池温度场的影响。结果显示,在高温环境和高倍率放电条件下,电池的最高温度已超过50°C,自然对流散热无法满足单体电池的散热需求。(3)针对方形电池,提出了一种结合液冷和相变冷却优势的仿生毛细血管/蜂窝多孔复合散热系统,以应对恶劣工况下的散热需求。分析了不同配置的仿生结构对电池散热性能的影响。仿真结果显示,在复合散热条件下,电池的最高温度为44.48°C,最大温差为3.17°C,流体压降为36.66 Pa。研究表明,蜂窝多孔金属板和仿生毛细血管空间流道不仅能提升电池散热能力,还能保持电池的温度均匀性,并最小化热管理系统的质量。此外,使用非支配排序遗传算法对复合散热系统的性能进行了多目标优化。优化结果显示,电池的最高温度和最大温差分别降低了1.35%和12.3%,质量成组率提升至76.01%,流体压降仅增加了7.46 Pa。最后,物理实验验证了优化后的热管理性能,与仿真结果相比,最大误差为1.74%。(4)基于单体电池热管理系统的优化参数,以6块方形锂电池组成的模组为研究对象,分析了不同放电倍率、相变材料和入口质量流量对电池模组散热性能的影响。结果显示,在高温环境和高倍率放电条件下,电池模组的最高温度和最大温差可以分别控制在45°C和4°C以下。此外,通过对电池模组进行3 C放电1 C充电的仿真实验,发现仿生复合热管理系统能够将电池的最高温度和最大温差分别降至44.15°C和2.9°C,确保了电池的稳定工作。

关键词：方形锂电池仿生结构复合散热相变材料多目标优化

基于相变-反射-辐射作用的路用丙烯酸降温涂料研究

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基于相变-反射-辐射作用的路用丙烯酸降温涂料研究

作者：黄卫林重庆交通大学

学位级别：硕士

在我国的道路建设中,沥青路面被广泛应用。然而,沥青路面对太阳辐射的吸收率较高,在夏季高温环境下容易导致温度迅速升高引发高温病害,并加剧城市“热岛效应”。作为常用的路面降温手段,传统的热反射涂料在降温方面功能单一,主要通过反... 详细信息

在我国的道路建设中,沥青路面被广泛应用。然而,沥青路面对太阳辐射的吸收率较高,在夏季高温环境下容易导致温度迅速升高引发高温病害,并加剧城市“热岛效应”。作为常用的路面降温手段,传统的热反射涂料在降温方面功能单一,主要通过反射太阳光来减少路面温度,本论文设计了一种具有相变功能的丙烯酸树脂作为成膜物质,加入反射、辐射填料制备多功能的降温涂层材料,实现对沥青路面的有效降温。首先,以甲基丙烯酸羟丙酯（2HPMA）为交联单体,甲基丙烯酸十八烷基酯（SMA）为相变单体,丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、甲基丙烯酸（MAA）为反应单体,在碳酸二甲酯（DMC）中通过溶液聚合的方式合成了双组份梳状相变丙烯酸树脂（PCAR）,使用HDI三聚体固化剂赋予树脂不同的交联密度,通过使用邵氏硬度计、万能试验机、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、X射线衍射分析仪（XRD）、光学显微镜（OM）、热重分析仪（TG）、差示扫描量热仪（DSC）等设备对固化物的物理性能、微观组成、晶体形貌、热学性能进行研究,优选了最优的树脂与固化剂掺配比,此时固化物的交联密度为1.72×10～3mol/mm3、硬度为67.13A、吸水率为0.46%、断裂伸长率为43.14%、拉伸强度为5.12MPa、相变焓为14.83J/g。其次,为了提升涂层的降温效率,采用自制PCAR为成膜物质,二氧化钛（Ti O2）、气相二氧化硅（Si O2）、三氧化二铁（Fe2O3）、碳化硅（Si C）作为功能填料制备复合降温涂料。以涂层的降温性能作为评价标准,通过单因素试验及响应曲面试验确定最佳的填料掺配方案为:以树脂质量为基准,加入11.79%Ti O2、5.27%Si O2、3.81%Fe2O3以及2.59%Si C,以铁板作为铺装材料时,PCARC涂层可实现21.1℃的降温。再次,采用湿轮磨耗仪、摆式摩擦仪、全自动拉拔仪、附着力测试仪、紫外加速老化箱、温度测试箱对PCARC的耐磨性、抗滑性、耐溶液性及耐紫外老化性进行了研究。研究结果可知PCARC与沥青混合料的粘结强度为1.622MPa;耐磨性与抗滑性随涂料单位面积涂布量的增加而降低,当涂布量为1.0kg/m2时,PCARC的磨耗值为277.16g/m2,BPN为42,通过撒布防滑颗粒可使BPN提升至60,但磨耗值会增加至346.59g/m2;PCARC的耐酸碱性可满足规范要求,但延长测试时间后强碱环境对涂层的腐蚀较为严重,导致其附着力等级下降2级,降温值下降5.2℃;当PCARC受到紫外老化作用后,其粘结强度和拉伸性能均呈下降趋势。然而,随着紫外老化时间的增加,这种下降趋势逐渐减缓。与商用环氧树脂制备的降温涂层相比,PCARC在紫外老化过程中颜色变化不明显,且降温值损失更低。最后,通过进行反射率测试、发射率测试、室内外降温测试对PCARC的路用降温性能及机理进行研究。PCARC的综合反射率与发射率分别为68.22%及88%;涂层应用于AC-13的沥青混合料试件时其室内外的最高降温值分别为7.2℃与6.4℃,根据线性拟合结果可知两种温度测试结果具有一定相关性。对试件不同测试点位的降温值进行研究后可知PCARC的相变功能对沥青路面的降温效果会随着深度的增加而减弱。结合降温值测试的线性拟合结果、基尔霍夫定律、Stefan-Boltzmann定律建立了降温效能模型及反射率、辐射率变化模型,由模型可知在温度达到34.10℃前,相变降温效能高于填料降温效能,而34.10℃后填料降温效能将起到主要降温作用;在60.19℃前的中低温环境下的辐射降温效果优于反射降温,在60.19℃后的高温环境下反射作用在PCARC降温功能中占主导地位。

关键词：沥青路面丙烯酸树脂相变材料复合降温涂层降温机理

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面向城市遥感图像的语义分割研究

面向城市遥感图像的语义分割研究

作者：刘卫林临沂大学

学位级别：硕士

随着遥感技术的发展,越来越多的高分辨率城市遥感图像被采集,准确地对城市遥感图像进行分析与理解成为了迫切需要被解决的问题。然而,目前基于深度学习的城市遥感图像语义分割算法在很大程度上借鉴于自然图像的语义分割任务,而城市遥感... 详细信息

随着遥感技术的发展,越来越多的高分辨率城市遥感图像被采集,准确地对城市遥感图像进行分析与理解成为了迫切需要被解决的问题。然而,目前基于深度学习的城市遥感图像语义分割算法在很大程度上借鉴于自然图像的语义分割任务,而城市遥感图像成像场景复杂,成像角度和尺度多变,这极大的限制了城市遥感图像语义分割的精度。而且大多数用于城市遥感图像语义分割的最先进的深度神经网络需要高性能的GPU,这也极大的限制了它们在资源受限设备上的实时应用。为了解决目前该领域所面临的挑战,本文以提高分割精度和降低模型复杂度为目标对城市场景遥感图像的语义分割任务展开研究,主要贡献如下:(1)全局语义信息对于高分辨率的城市遥感图像语义分割至关重要,自从Transformer出现以来,Vi T模型已经成为城市遥感图像语义分割的最优解决方案。然而,最近的一些研究工作发现,使用大内核卷积来提取全局信息可以获得与Vi T模型相当甚至更好的性能。受这些研究工作的启发,本文重新思考大内核卷积在图像语义分割中的作用,并由此设计了基于大内核卷积的城市遥感图像语义分割网络架构。本文构建了一种新颖的具有大内核卷积的全局-局部模块,并依托此模块结合U-Net网络架构的特点提出了ULKNet。这是一种纯卷积的网络架构,在城市遥感图像语义分割领域取得了优越的性能,甚至可以达到与Vi T模型相媲美的性能表现。通过在ISPRS Vaihingen和Potsdam数据集上的实验,证明了所设计模型的有效性,这一发现表明,精心设计的大内核卷积网络可以提供更大的感受野,从而可以在城市遥感图像语义分割任务中更好的提取全局语义信息。(2)虽然大内核卷积的方法在城市遥感图像语义分割任务上表现出巨大的潜力,但是由于其实际应用中面临的计算资源有限的问题,本文提出了一种轻量级的基于Transformer的全局信息提取块(GLTB)。这是一种新颖的构建块,采用高效的三明治布局,解决了MHSA(多头自注意力)由于张量重塑和逐元素操作引起的内存效率低下的问题。此外,为了解决MHSA之间由于特征相似性导致的特征冗余问题,本章提出了一种多头混合注意力(MultiHead Mixed attention,MHMA)模块,在完整特征子集上计算注意力,既节省了计算成本,又提高了特征多样性。通过将GLTB与Mobile Vi Tv2结合,本文构造了一个高效的CNNVi T混合网络架构,称为MHMT。综合实验表明,MHMT优于现有的轻量级Vi T模型,在速度和精度之间取得了很好的平衡。MHMT在ISPRS Vaihingen 2D数据集和ISPRS Potsdam2D数据集上分别实现了76.79%和80.36%的m Io U,参数量为5.8M,计算量为6.4GFlops,推理速度为91.3FPS。MHMT保持较高分割精度的同时具有较小的参数量和较低计算量,非常适合应用在能源和计算资源有限的设备上。本文针对城市场景遥感图像的语义分割任务所面临的挑战,分别从提高模型分割精度和降低模型复杂度的角度设计了两个网络。所设计网络在提升分割精度和降低模型复杂度上实现了有效提升,从实际场景的验证中也证明了方法的有效性,未来将继续拓展相关领域的研究工作,进一步实现分割精度和模型复杂度的最佳平衡。

关键词：语义分割深度学习大内核卷积自注意力机制遥感图像处理

铁磁性电极条件下T形双量子点结构中马约拉纳束缚态的解耦现象

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物理学报 2024年第5期73卷 304-315页

作者：代雪峰贡同东北大学理学院沈阳110819

通过将马约拉纳束缚态侧耦合到主通道中的量子点,从理论上研究了T形双量子点体系的输运性质.结果表明,调整侧耦合量子点能级和量子点-马约拉纳束缚态耦合方式,可以在线性输运区观察到马约拉纳束缚态与T形双量子点解耦的现象.引入铁磁性... 详细信息

通过将马约拉纳束缚态侧耦合到主通道中的量子点,从理论上研究了T形双量子点体系的输运性质.结果表明,调整侧耦合量子点能级和量子点-马约拉纳束缚态耦合方式,可以在线性输运区观察到马约拉纳束缚态与T形双量子点解耦的现象.引入铁磁性电极后,电导平台的出现或损坏明显依赖于体系中磁场与电极极化方向的差异,而马约拉纳束缚态的解耦现象仍然稳固.本工作有助于进一步诠释T形双量子点体系中马约拉纳束缚态的解耦现象,为深入认知以及探测马约拉纳束缚态提供理论支持.

关键词： Andreev反射马约拉纳束缚态量子点解耦

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近断层大跨RC轻柔拱桥纵向阻尼器减震研究

吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1355-1367页

作者：邵长江崔皓蒙漆启明庄卫林西南交通大学土木工程学院成都610031 西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程研究中心成都610031

为提升高烈度近断层地区大跨轻柔拱桥的纵向抗震性能,通过非线性时程分析,探讨了某上承式RC拱桥黏滞阻尼器的适用性。对比该新型拱桥与常规RC拱桥结构体系、动力特性的差异,明确了其地震损伤路径,优化了阻尼器布置方案,探究了近远断层... 详细信息

为提升高烈度近断层地区大跨轻柔拱桥的纵向抗震性能,通过非线性时程分析,探讨了某上承式RC拱桥黏滞阻尼器的适用性。对比该新型拱桥与常规RC拱桥结构体系、动力特性的差异,明确了其地震损伤路径,优化了阻尼器布置方案,探究了近远断层地震动下墩柱响应规律及减震效果,考虑了高阶振型的影响,结合易损性说明了减震方案的合理性。结果表明:此类轻柔拱桥在近断层纵竖向设计地震下,中等高度立柱最易损伤,而拱肋保持弹性;在桥台及高柱处布置阻尼器的减震效果最佳;受高阶振型影响,设置阻尼器后的高墩柱墩身剪力及弯矩包络“S”形分布更显著;在近场脉冲及远场长周期地震下的结构响应更大,受位移脉冲的影响阻尼器滞回环会出现突变,但耗能显著、减震效果突出;4类近远场地震动下黏滞阻尼器均可有效降低拱桥墩柱的损伤概率,适用性较优,但需满足大出力、大量程的地震需求。

关键词：桥梁工程大跨轻柔拱桥近远断层地震动减震性能高阶振型易损性分析

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多波束低轨卫星用户分组与资源分配算法

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2575-2584页

作者：代添雄徐桢北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

与地面网络设施相比,卫星的机载资源十分有限,面对用户地理位置及流量需求分布的不均匀,传统的固定分组和固定资源分配方式缺乏灵活性,限制了系统容量。基于地理位置的用户分组,利用相控阵天线产生的具有灵活方向和波束宽度的动态波束... 详细信息

与地面网络设施相比,卫星的机载资源十分有限,面对用户地理位置及流量需求分布的不均匀,传统的固定分组和固定资源分配方式缺乏灵活性,限制了系统容量。基于地理位置的用户分组,利用相控阵天线产生的具有灵活方向和波束宽度的动态波束和跳波的时间分片技术,可以实现对卫星资源的合理分配和高效利用。在低轨多波束卫星场景下,利用P中心问题模拟用户分组问题算法对卫星用户进行分组,实现用户平均信息速率的最大化。基于分组结果提出一套适用于用户分组方案的灵活资源分配算法,并在最后加入一个组间资源调配的过程,以避免空闲资源的浪费。经过实验数据模拟和性能评估,所提算法比传统的用户分组和资源分配算法更能够有效提升系统吞吐量,降低用户平均排队时延。

关键词：多波束卫星跳波束用户分组时隙分配功率分配

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深部动压15247S回风巷围岩控制技术研究

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山东煤炭科技 2021年第10期39卷 46-47,54页

作者：刘松代卫林冀中能源峰峰集团邯郸宝峰矿业有限公司九龙矿河北邯郸056000

以15247S回风巷为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法对深部受动压影响巷道围岩的破坏机理进行深入研究,确定了围岩变形控制技术对策,制定了高预应力全锚索支护方案与支护参数。试验结果表明:高预应力全锚索支护技术对深部受动压影... 详细信息

以15247S回风巷为研究对象,采用理论分析和数值模拟的方法对深部受动压影响巷道围岩的破坏机理进行深入研究,确定了围岩变形控制技术对策,制定了高预应力全锚索支护方案与支护参数。试验结果表明:高预应力全锚索支护技术对深部受动压影响巷道服务期间围岩变形控制效果显著,提高了煤炭资源利用率。

关键词：深部动压巷道支护