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深部工程岩体温度与渗流耦合作用下复杂应力场反演方法

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工程力学 2024年第6期41卷 188-201页

作者：周家兴王金安李飞清华大学水利水电工程系北京100084 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

深部地质体应力场的复杂性可归因于高地温和高岩溶水压覆存环境中的岩体非线性特征和局部构造应力场重构。该文结合岩体在流-固-热多场耦合作用下的力学响应机制,建立了能够解析深部各应力测点构造信息特征的非线性反演与优化方法。系... 详细信息

深部地质体应力场的复杂性可归因于高地温和高岩溶水压覆存环境中的岩体非线性特征和局部构造应力场重构。该文结合岩体在流-固-热多场耦合作用下的力学响应机制,建立了能够解析深部各应力测点构造信息特征的非线性反演与优化方法。系统地分析了深部地质体温度场—渗流场—地应力场的耦合作用,以及温度场和渗流场对地应力场的影响机理,开展了三山岛金矿区深部岩体在不同围压及孔隙水压力作用下的三轴压缩试验,探究了深部岩体物理力学参数随不同孔隙水压及围压的非线性变化规律。提出了一种非线性特征延扩迭代算法(NCEI算法),该算法能够对各区域实测地应力数据中“弱”非线性与连续性部分的特征信息进行整体优化拟合,以及对局部构造区地应力中“强”非线性和非连续部分的特征信息进行强化解析。基于ABAQUS软件的二次开发接口,编写出多耦合计算子程序,实现了岩体地应力场—温度场—渗流场的耦合迭代计算,并对三山岛矿区深部地应力场进行了反演计算和分析。反演结果表明,考虑岩体多场耦合作用下的NCEI算法的各测点应力分量的平均反演精度为85.62%,高于BP神经网络算法与不考虑岩体耦合作用下NCEI算法的反演计算结果。因此,该研究方法可充分考虑深部地质环境的特征,为深部岩体复杂地应力场的反演与构建提供新的思路。

关键词：深部岩体地应力温度场渗流场耦合作用

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模拟航天器睡眠舱色彩环境对乘员情绪的影响研究

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包装工程 2023年第14期44卷 60-72页

作者：姚文豪姚湘许活鹏周家慷江奥湘潭大学湖南湘潭411105

目的研究不同情绪刺激下睡眠舱色彩环境对乘员情绪的影响规律。方法对30名受试者(男15人、女15人)分别进行了中性、负性2种VR情绪影片的情绪诱发,之后在VR环境中进行模拟睡眠舱色彩环境体验,完成主观情绪评价,同时采集受试者在色彩环... 详细信息

目的研究不同情绪刺激下睡眠舱色彩环境对乘员情绪的影响规律。方法对30名受试者(男15人、女15人)分别进行了中性、负性2种VR情绪影片的情绪诱发,之后在VR环境中进行模拟睡眠舱色彩环境体验,完成主观情绪评价,同时采集受试者在色彩环境中体验时的20通道脑电信号;对主观情绪评价进行方差分析,并对脑电信号进行预处理,分析α、β频带的脑电信号能量。结果主观情绪评价显示,在色彩环境舒适度上,不同色彩环境(冷色、暖色、无彩色)呈现显著性差异(P=0.000<0.05);在情绪缓解度上,不同色彩环境(冷色、暖色、无彩色)呈现显著性差异(P=0.000<0.05)。脑电信号显示,冷色环境下额叶区和顶叶区的α波左右脑叶平均功率比值最低,而暖色环境最高;冷色环境下颞叶区的β波左右脑叶平均功率比值最低,而暖色环境最高。结论在狭小、密闭的模拟航天器睡眠舱环境下,色彩环境对于受试者的情绪调节作用在生理状态和心理感受上都能得到显现,并且其主观感受和客观生理数据分析结果在一定程度上能够达到拟合。其中蓝色环境、绿色环境、白色环境主客观值表征的情绪状态最好,更能有效改善和形成良好的情绪状态。最后经模拟航天器睡眠舱色彩设计实践,验证了航天器睡眠舱色彩设计优化策略的可行性及可靠性。

关键词：色彩环境情绪缓解脑电信号主观情绪评价模拟航天器睡眠舱航天员

基于深度学习的风电集群短期功率预测方法研究

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基于深度学习的风电集群短期功率预测方法研究

作者：周家慷华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

风电功率预测是电力系统应对风电功率波动性问题的关键技术之一。在大规模风电并网的场景下,准确的场站级,特别是基地级的短期风电功率预测对于电力系统的安全经济调度意义重大。在场站级预测系统,一般采用单源单位置点数值天气预报（Nu... 详细信息

风电功率预测是电力系统应对风电功率波动性问题的关键技术之一。在大规模风电并网的场景下,准确的场站级,特别是基地级的短期风电功率预测对于电力系统的安全经济调度意义重大。在场站级预测系统,一般采用单源单位置点数值天气预报（Numerical Weather Prediction,NWP）进行短期风电功率预测,但是单一来源的NWP对复杂天气条件的适应性较差,单一位置点NWP数据无法表征大型风电场内自然风波动过程的时空耦合关系。对于基地级预测系统,常规的“一场一测”式方法忽略了风电场彼此之间的气象联系与时空关联特性。针对这些问题,作者研究了基于深度学习的场站级及基地级短期风电功率预测方法,以多风电机组、多风电场特征作为输入,充分挖掘风电功率时空变化规律,提高预测精度。主要研究内容如下:1)基于多对多映射的风电场内多点NWP修正方法研究在探索了风电场内多源多位置点NWP误差分布规律的基础上,建立了基于多对多映射的风电场内多点NWP修正模型。应用深度信念网络,采用多源多点NWP数据作为输入,风电机组实测风速数据作为输出,实现了对风电场内多点位NWP风速的同时修正,可以更加准确的描述风电场内流动相关性,提高了NWP对天气条件的适应性。算例结果表明,该模型的NWP风速修正效果优于单源多对多映射、多源单台机组模型及单源单台机组模型的修正效果。2)基于多点NWP特征筛选的短期风电场功率预测方法研究首先针对单台风力发电机组的功率预测,以风电场内多点位原始及修正NWP作为原始特征集合,通过梯度提升决策树算法进行特征筛选,然后针对每一台风电机组分别以筛选后的特征作为输入重新训练模型,最后将每台机组的功率预测结果加和作为风电场的功率预测结果。经过实例验证,所提方法能够有效提高短期风电场功率预测精度,具有工程实用价值。3)基于卷积长短期记忆网络的风电场群短期功率集中式预测方法研究分析了区域风电场群间的出力相关性;基于卷积长短期记忆网络建立了多对多映射的日前风电场群短期功率集中式预测模型,模型以区域风电场群多源NWP时间序列数据、历史风电场群实测时间序列数据和历史最近1个时间步的风电场群功率数据作为输入,实现对区域风电场群内所有风电场功率的同时预测。算例结果表明集中式预测模型预测精度高于分场建模模型,历史风电场群实测时间序列数据可协助短期风电功率预测并校准误差。

关键词：风电集群短期功率预测多对多映射深度信念网络梯度提升决策树卷积长短期记忆网络

贵州半边街锗锌矿床锗的富集特征及其地质意义

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岩石学报 2024年第1期40卷 43-59页

作者：程涌周家喜孙国涛黄智龙云南大学地球科学学院云南省高校关键矿产成矿学重点实验室昆明650500 昆明冶金高等专科学校冶金与矿业学院昆明650033 云南省三江成矿作用及资源勘查利用重点实验室昆明650500 自然资源部三江成矿作用及资源勘查利用重点实验室昆明650500 贵州大学资源与环境工程学院贵阳550025 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550081

锗(Ge)属于战略性关键矿产资源,是众多高新技术领域的重要原材料。Ge主要以共/伴生形式产出于Zn、Pb和Cu等热液贱金属矿床和煤矿床中,目前全球Ge资源主要来源于铅锌矿的副产品。近期取得较大找矿突破的半边街锌矿床(7.70Mt矿石,Zn平均品... 详细信息

锗(Ge)属于战略性关键矿产资源,是众多高新技术领域的重要原材料。Ge主要以共/伴生形式产出于Zn、Pb和Cu等热液贱金属矿床和煤矿床中,目前全球Ge资源主要来源于铅锌矿的副产品。近期取得较大找矿突破的半边街锌矿床(7.70Mt矿石,Zn平均品位5.1%)伴生有超大型规模的金属Ge(>900t@110×10^(-6)),然而Ge超常富集的机制不清。本次研究利用LA-ICPMS对闪锌矿进行了微区原位微量元素组成和Mapping分析,以揭示Ge等元素的富集特征、赋存状态和替代方式,探讨Ge的富集机制。分析结果表明,半边街矿床闪锌矿中高含量(平均值>100×10^(-6))微量元素有Fe、Pb、Ge和Cd等,较高含量(平均值100×10^(-6)~10×10^(-6))的有Mn、Ga、Sn和Tl,以及较低含量(平均值<10×10^(-6))的有Ag、Cu、In和Sb。相比于各类型铅锌矿床,半边街闪锌矿Ge超常富集(274×10^(-6)~1938×10^(-6),平均为1055×10^(-6),达到1000倍富集)。该矿床中Ge以类质同象或纳米颗粒形式赋存于闪锌矿中。微量元素摩尔量相关性图揭示Ge替代Zn的方式以Ge^(4+)+Pb^(2+)3Zn^(2+)为主,其次为nGe^(4+)+Mn 2+(2n+1)Zn^(2+)和nGe^(4+)+2Tl^(3+)(2n+3)Zn^(2+)。综合分析认为,半边街矿床Ge可能来源于相对富Ge的前寒纪基底;富有机质的盆地流体在Ge的搬运中发挥重要作用;Ge、Cd等稀散元素的共生分异制约了Ge的最终超常富集。因此,半边街矿床中Ge的超常富集是“源、运、聚”复杂过程多要素耦合作用的结果。

关键词：微量元素闪锌矿锗(Ge) 替代机制半边街锗锌矿床

国外公共图书馆家庭作业辅导服务调研及其启示

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图书馆工作与研究 2024年第2期 59-67页

作者：王英周家祁湖北大学历史文化学院杭州市临平区图书馆

文章采用网络调研法，选取国外26家公共图书馆作为调研对象，从服务主体、服务内容、服务对象、服务方式、服务资源5个方面调查国外公共图书馆家庭作业辅导服务现状，梳理其主要特点，从建立广泛的对外合作关系、构建家庭作业分级辅导... 详细信息

文章采用网络调研法，选取国外26家公共图书馆作为调研对象，从服务主体、服务内容、服务对象、服务方式、服务资源5个方面调查国外公共图书馆家庭作业辅导服务现状，梳理其主要特点，从建立广泛的对外合作关系、构建家庭作业分级辅导服务体系、增强服务主体的主动服务意识、推动“空间转向”下的服务方式与服务资源升级方面提出推进我国公共图书馆家庭作业辅导服务发展的策略。

关键词：公共图书馆家庭作业辅导服务辅导服务体系学校教育社会教育少年儿童

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空间站卫生间人机仿真评估与实践

包装工程 2023年第4期44卷 165-170,187页

作者：姚湘刘俊毛建赟胡鸿雁江奥周家慷湘潭大学机械工程学院湖南湘潭411105

目的对空间站卫生间的人机关系进行分析,评价其人机工效,为空间站卫生间人机工程评价、设计优化提供理论方法和技术支持。方法以DELMIA软件为分析工具,在对空间站卫生间环境建模后,导入航天飞行乘员人体尺寸模型,构建人机仿真虚拟场景... 详细信息

目的对空间站卫生间的人机关系进行分析,评价其人机工效,为空间站卫生间人机工程评价、设计优化提供理论方法和技术支持。方法以DELMIA软件为分析工具,在对空间站卫生间环境建模后,导入航天飞行乘员人体尺寸模型,构建人机仿真虚拟场景。将空间站卫生间如厕过程分解,调整人体模型的如厕姿态及舒适角度范围,对空间站卫生间可达可视域进行判别,开展空间站卫生间如厕姿态舒适性仿真分析与评价。结果仿真结果显示虚拟航天成员如厕各阶段姿态可达性、可视性、舒适性均满足人机工程学需求。结论该空间站卫生间能为航天乘员提供一个舒适的如厕环境,其总体结构与布局符合人机工程学设计原则。

关键词：空间站卫生间人因工程仿真技术适人性评价

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渤海海域油气勘探新领域、新类型及资源潜力

石油学报 2024年第1期45卷 163-182页

作者：徐长贵周家雄杨海风叶涛中国海洋石油有限公司北京100010 中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300452

渤海油田历经60余年勘探开发,目前已建成中国海上超大油田。综述渤海油田"十三五"(2016—2020年)规划以来的勘探进展,在剖析区域成藏条件的基础上,指明了未来的重点勘探领域与攻关方向。渤海海域主要发育沙河街组三段、沙河街组一段与... 详细信息

渤海油田历经60余年勘探开发,目前已建成中国海上超大油田。综述渤海油田"十三五"(2016—2020年)规划以来的勘探进展,在剖析区域成藏条件的基础上,指明了未来的重点勘探领域与攻关方向。渤海海域主要发育沙河街组三段、沙河街组一段与东营组三段3套主力烃源岩;垂向上,潜山裂缝型与新生界碎屑岩孔隙型2类储集体构成了主要的产油层系。基于对渤海海域"中生代强破坏、古近纪快转换、新近纪厚沉积"等特殊地质条件的再认识,渤海油田在"复杂变质岩潜山"、"古近系构造-岩性"与"新近系大规模岩性"3大勘探领域建立并发展了多项油气地质新认识,实现了5年5个亿吨级油田的重大发现。通过系统分析盆地烃源岩、储-盖组合等区域成藏条件,明确了潜山领域的辽北潜山带、辽南潜山带和环渤中凹陷隐蔽型潜山,古近系领域的辽中—辽西北部洼陷带、石南陡坡带、渤中凹陷西南环地区和黄河口凹陷北部陡坡带,以及浅层新近系领域的环渤中凹陷是未来常规领域的主要潜力区,非常规油气领域应优选莱州湾凹陷页岩油进行重点探索。在上述领域的常规油气圈闭中,原油资源量约为8.7×10^(8)t,天然气资源量约为1.9×10^(12)m^(3);莱州湾凹陷的非常规页岩油资源量为8.6×10^(8)t。渤海海域未来油气勘探需要实现4个转移,即潜山勘探由传统的显性潜山向隐蔽型潜山转移、古近系勘探由中—深层向深层—超深层转移、浅层岩性勘探由凸起和斜坡区向凹陷区转移、勘探领域由常规油气向"常规、非常规并重"转移。研究成果有助于推动复杂陆相断陷盆地油气地质理论的技术进步,为渤海油田的稳定可持续发展提供理论认识支撑。

关键词：勘探进展新领域新类型资源潜力渤海海域

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空间站睡眠区概念设计

设计 2023年第14期36卷 88-89页

作者：姚文豪周家慷姚湘(指导) 湘潭大学

作者阐述:本设计以未来太空旅行为目标,针对太空睡眠区的问题进行系统的研究与设计。采用了环绕式睡眠舱的理念,通过六个舱室的环绕形成圆环,中间部分作为进出的通道,一次性能同时搭载6名乘员,将有限空间最大限度的合理化运用。空间内... 详细信息

作者阐述:本设计以未来太空旅行为目标,针对太空睡眠区的问题进行系统的研究与设计。采用了环绕式睡眠舱的理念,通过六个舱室的环绕形成圆环,中间部分作为进出的通道,一次性能同时搭载6名乘员,将有限空间最大限度的合理化运用。空间内包含功能分区、情绪支持、娱乐休闲、私密活动四方面内容。舱室的形状呈近小远大的状态,与航天员眼睛的放射方向相同,能够在视觉感知上扩大空间感。同时,睡眠舱室提供积极的情绪支持,保证乘员健康生活和正常休息。通过脑电实验的研究结论,以缓解航天员负性情绪的睡眠舱环境色彩白色、蓝色作为舱室环境色。

关键词：太空旅行环境色彩视觉感知娱乐休闲舱室环境有限空间合理化运用空间感

基于卷积循环神经网络的风电场内多点位风速预测方法

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电网技术 2021年第2期45卷 534-541页

作者：梁超刘永前周家慷阎洁鲁宗相新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 国电科技环保集团股份有限公司北京市海淀区100036 清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084

传统的超短期风速预测方法往往采用风电场内单一位置处风速信号进行预测,忽略了风电机组间的风速相关性,导致预测模型难以考虑地形和尾流影响下的风速空间分布特征,限制了超短期风速预测精度的提高。因此,提出了一种基于深度卷积循环神... 详细信息

传统的超短期风速预测方法往往采用风电场内单一位置处风速信号进行预测,忽略了风电机组间的风速相关性,导致预测模型难以考虑地形和尾流影响下的风速空间分布特征,限制了超短期风速预测精度的提高。因此,提出了一种基于深度卷积循环神经网络的风电场多点位风速超短期预测方法,考虑风速时空相关性进行风速空间分布的超短期预测。提出的方法结合了卷积神经网络和长短期记忆网络,采用卷积神经网络获取长期风速空间分布特征,利用长短期记忆模型获取短期时间序列特征,可以同时获得多个点位处的风速超短期预测结果。通过山东某风电场数据的验证:与传统方法相比,所提模型的精度均有所提升;将测试集按季度分开,在各模型预测结果均最好的第四季度,对于多点位的平均误差水平来说,所提模型的平均绝对误差和均方根误差为0.367m/s和0.506m/s,比持续法分别降低了15.0%和15.2%,比支持向量机模型分别降低了31.5%和43.1%。

关键词：超短期预测卷积神经网络长短期记忆网络多点位风速空间分布