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特深井钻柱动力学特性模拟与分析

石油钻探技术 2024年第2期52卷 108-117页

作者：狄勤丰尤明铭李田心周星杨赫源王文昌上海大学力学与工程科学学院上海200444

随着钻井深度不断增加,钻柱运动所涉及的力学问题变得更加复杂,钻柱动力学特性模拟及分析可为安全优质高效钻井提供支撑。为了探求特深井钻柱的运动特性,将钻柱运动的控制方程采用Newmark法对时间离散后,运用SOR节点迭代法,对每一时间... 详细信息

随着钻井深度不断增加,钻柱运动所涉及的力学问题变得更加复杂,钻柱动力学特性模拟及分析可为安全优质高效钻井提供支撑。为了探求特深井钻柱的运动特性,将钻柱运动的控制方程采用Newmark法对时间离散后,运用SOR节点迭代法,对每一时间步的钻柱整体构形进行求解,实现了总长超9000 m的钻柱动力学特性模拟,不仅给出了钻柱4个典型位置的涡动轨迹、涡动速度和横向加速度,还分析了钻柱的粘滑特性。分析结果表明,上部钻柱的涡动及粘滑现象不明显;随着位置下移,出现不规则涡动及不充分粘滑现象;近钻头位置的钻柱会出现较剧烈涡动,也会出现粘滑振动;中性点位置处钻柱的涡动最为剧烈、碰摩严重,可能给钻柱带来安全隐患。研究结果为特深井安全钻井提供了理论依据。

关键词：特深井钻柱动力学 SOR节点迭代法涡动粘滑

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纳流控反电渗析盐差发电性能的影响因素

工程热物理学报 2024年第3期45卷 879-885页

作者：王天虎尤明阳华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

随着微纳米技术的发展和材料的日新月异,利用反电渗析技术获取海洋/河水之间的盐差能成为近几年的研究热点。反电渗析盐差发电具有结构简单、无污染、原料可循环等优势。本文着重研究在一定的浓度差下,膜上基本单元纳米孔中的离子输运... 详细信息

随着微纳米技术的发展和材料的日新月异,利用反电渗析技术获取海洋/河水之间的盐差能成为近几年的研究热点。反电渗析盐差发电具有结构简单、无污染、原料可循环等优势。本文着重研究在一定的浓度差下,膜上基本单元纳米孔中的离子输运特性。通过探究纳米孔几何因素、对流和温差对盐差发电的影响,解释基于纳米孔盐差发电的内在物理机制。研究结果有助于理解盐差发电的物理机理,也可为提高纳米孔盐差发电性能提供理论指导。

关键词：渗透能转换反电渗析纳米孔数值建模

捕食者种内竞争对一类捕食—食饵模型共存性的影响

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捕食者种内竞争对一类捕食—食饵模型共存性的影响

作者：谢明铭广州大学

学位级别：硕士

本文研究一类捕食-食饵模型的动力学行为,其中捕食种群受种内密度制约,食饵种群受其他潜在捕食者的影响.我们重点研究捕食种群的种内竞争对两个种群共存性的影响.通过将捕食种群的种内竞争系数作为分支参数,利用动力系统及常微分方程理... 详细信息

本文研究一类捕食-食饵模型的动力学行为,其中捕食种群受种内密度制约,食饵种群受其他潜在捕食者的影响.我们重点研究捕食种群的种内竞争对两个种群共存性的影响.通过将捕食种群的种内竞争系数作为分支参数,利用动力系统及常微分方程理论的相关工具,比如中心流形定理、分支理论及吹胀技巧等,对提出的模型进行了全面的理论分析,包括平衡点的存在性、稳定性、各种分支问题(如Hopf分支、鞍结分支、Bogdanov-Takens分支、同宿分支和异宿分支等)以及极限环的存在性,并结合数值模拟给出模型的全局动态结构.本文的主要内容如下:第一章简述本文的研究背景和发展现状,建立捕食-食饵模型,介绍本文研究的问题和整体结构.第二章讨论模型的正不变性、有界性以及平衡点的存在性.由于其他潜在捕食者的影响,食饵种群可能会表现出强Allee效应或弱Allee效应.在不同的参数条件下,我们分别给出平衡点的具体个数.第三章在模型具有强Allee效应的情况下,分析模型的动力学行为.通过选取捕食种群的种内竞争系数作为分支参数,讨论了平衡点的稳定性、灭绝性和各种分支现象,包括Hopf分支、鞍结分支、Bogdanov-Takens分支、同宿分支和异宿分支,以及极限环的存在性.在每个参数区域内,根据理论结果和数值模拟,给出模型随捕食种群的种内竞争系数变化的全局动态结构.主要结果表明,由其他潜在捕食因素引起的强Allee效应增加了食饵种群和捕食种群的灭绝风险.但是捕食种群的种内竞争可以降低这种风险,引发“水螅”效应,有利于两个种群共存.在一定参数条件下,捕食种群的种内竞争可以改变两个种群的共存模式.随着种内竞争系数的变化,两个种群的共存模式可能表现为稳定平衡态模式或周期振荡模式.第四章和第五章分别在弱Allee效应和无Allee效应情况下,讨论模型的动力学行为,包括平衡点的存在性、稳定性、Hopf分支和极限环的存在性等.主要结果表明,在弱Allee效应和无Allee效应情况下,两个种群都能够共存.在这两种情况下动力学行为的区别主要表现在两个种群的共存模式.在无Allee效应情况下,两个种群的共存表现为稳定平衡态模式;在弱Allee效应情况下,随着种内竞争系数的变化,两个种群的共存可能表现为稳定平衡态模式或周期振荡模式.第六章对本文的研究结果进行了总结,并将提出的模型与不考虑其他潜在捕食影响的Lotka-Volterra型模型进行比较.比较结果表明,本文提出的模型表现出更丰富和更复杂的动力学行为.具体来说,本文提出的模型会发生Allee效应,周期性振荡行为和更复杂的分支现象.食饵种群与捕食种群的初始规模对它们的共存起着至关重要的作用,低初始规模的食饵种群和高初始规模的捕食种群,均可能使两个种群趋于灭绝.此外,本文还将提出的模型与不考虑捕食者种内竞争的模型进行比较.结果表明,捕食种群的种内竞争对两个种群的共存性具有显著影响.一方面,捕食种群的种内竞争有利于两个种群的共存.另一方面,当模型具有Allee效应时,捕食种群的种内竞争可以改变两个种群的共存模式:稳定平衡态模式或周期振荡模式.这表明捕食者种内竞争的强度不仅影响了食饵种群和捕食种群是否能够共存,还决定了它们共存的表现形式.

关键词：捕食-食饵模型种内竞争额外捕食 Allee效应共存

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基于多端口网络的负载调制类功率放大器研究

基于多端口网络的负载调制类功率放大器研究

作者：尤明晖杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着信息技术的不断发展,今天的通信技术已经发展到第五代无线通信技术(5G)。为了满足5G收发系统中高速率传输的需求,调制信号已经变得更为复杂,这给收发机电路设计带来了新的技术挑战。功率放大器(PA)是发射机中耗能最高的单元模块,其... 详细信息

随着信息技术的不断发展,今天的通信技术已经发展到第五代无线通信技术(5G)。为了满足5G收发系统中高速率传输的需求,调制信号已经变得更为复杂,这给收发机电路设计带来了新的技术挑战。功率放大器(PA)是发射机中耗能最高的单元模块,其效率的高低直接决定了散热问题和经济效益。因此,研究能够满足5G通信需求且能实现高效率传输的PA成为了设计的热点之一。本文针对发射机中目前最常用的负载调制类功率放大器架构展开研究,从多端口网络理论出发,首先提出了一种新型的四端口网络电路,进一步地,提出了两种以四端口网络为基础的新型负载调制类功率放大器架构,通过理论研究和实物测试结合的方式证明了电路的新颖性和有效性。(1)论文提出了一种新型的基于半模基片集成波导(HMSIW)的弱耦合器。由于负载调制类功率放大器是一种特殊的功率合成架构,因此首先从多端口网络出发,介绍了负载调制类功率放大器中常用的多端口网络,并采用HMSIW技术通过奇偶模分析法提出了一种新型类分支线弱耦合器。为了验证设计的合理性,实现了一款14.5-18.75 GHz的基于HMSIW的宽带弱耦合器,S11低于-15 dB,隔离度(S41)低于-39 dB。在相对带宽为25.5%的范围内,传输系数(S21)和耦合系数(S31)分别为-2.5±0.5 dB和-29±0.5 dB。(2)论文提出了一种新型的双频Doherty功率放大器架构。从传统的Doherty PA(DPA)和反式DPA着手,将原本的阻抗逆变器负载调制网络替换为用一个正交耦合器和后阻抗调制网络组合的形式来实现双频功率合成,使这种正反式DPA分别在两个频带内执行两种不同的负载调制过程。为了证明理论的有效性,制作了一款1.7-1.9 GHz和2.4-2.6 GHz的样机,在1.7-1.9 GHz时,饱和漏极效率为61-70%,饱和输出功率为39-40.5 dBm,在9 dB功率回退点处,回退效率为47-57%。在2.4-2.6 GHz时,饱和漏极效率为54-71%,回退效率为46-54%。为了进一步证明该架构的实用性,本文设计了一款3.3-3.6 GHz和4.8-5.0 GHz的5G并发双频正反式DPA,在3.3-3.6 GHz时,饱和漏极效率为68.1-74.2%,在6 dB回退点处,回退效率为37.4-54.5%。在4.8-5.0 GHz时,饱和漏极效率为61-72.6%,在6 dB回退点处,回退效率为38-49.3%。(3)论文提出了一种新型的混合谐波控制模式理论,并将其运用到负载调制平衡放大器(LMBA)中。在分析了几种传统的谐波控制模式后,将三种谐波控制模式结合起来提出了一种新型的混合谐波控制理论。提出的混合谐波控制模式PA作为LMBA的控制功放时可以同时实现电流的幅度和相位的调制,并进一步提高整体电路的效率。为了证明理论的有效性,设计了一款面向5G N77频段的宽带高效率LMBA,测试结果显示在3.3-4.2 GHz范围内,饱和输出功率为42.7-43.7 dBm,对应的漏极效率和增益分别为60.2-74.4%和6.6-8.7 dB。9 dB回退效率为50.1-60.9%,对应的大信号增益为5.6-7.5 dB。

关键词：双频负载调制类功率放大器混合谐波控制模式 Doherty功率放大器平衡放大器

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未知环境下无人机集群智能协同探索路径规划

工程科学学报 2024年第7期46卷 1197-1206页

作者：王伟伦尤明孙磊张秀云宗群天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 沈阳飞机设计研究所沈阳110035 陆军航空兵研究所北京101100

随着无人机执行任务复杂性与环境种类多样性的不断提高,多无人机集群系统逐渐得到国内外的广泛关注,无人机路径规划成为当前研究热点.考虑到传统路径规划算法一般需要先验地图信息,在搜索救援等环境未知场景中难以满足,本文提出了一种... 详细信息

随着无人机执行任务复杂性与环境种类多样性的不断提高,多无人机集群系统逐渐得到国内外的广泛关注,无人机路径规划成为当前研究热点.考虑到传统路径规划算法一般需要先验地图信息,在搜索救援等环境未知场景中难以满足,本文提出了一种基于强化学习的未知环境下的无人机集群协同探索路径规划方法.首先,考虑无人机集群协同探索任务特点及动力学、避碰避障等约束条件,基于马尔可夫决策过程,建立无人机集群协同探索博弈模型与评价准则.其次,提出基于强化学习方法的无人机集群协同探索方法,建立基于策略-评判网络的双网络架构,并利用随机地图增强探索方法面对未知环境的泛化能力.每架无人机在探索过程中不断收集地图信息,并基于环境信息和个体间的共享信息调整自身策略,通过迭代训练实现未知环境下的集群协同探索.最后,基于Unity搭建无人机集群协同探索虚拟仿真平台,并与非合作的单智能体算法进行对比试验,验证了本文所提算法在任务成功率、任务完成效率和回合奖励等方面均具有优势.

关键词：无人机集群深度强化学习自主探索路径规划

存在时频统误差条件下的联合时频差定位与观测站航迹优化方法

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信号处理 2024年

作者：肖敏睿王巍尤明懿陈新上海交通大学感知科学与工程学院中国电子科技集团公司第三十六研究所电磁空间安全全国重点实验室

近年来，无源定位技术在认知通信、频谱管控、电子战等众多领域中得到了诸多应用，时频差联合定位以其测量精度高、所需观测站数量少、具有唯一解且不易出现模糊现象等优点，受到国内外的广泛关注与应用。时频差联合定位通常需要观测站... 详细信息

近年来，无源定位技术在认知通信、频谱管控、电子战等众多领域中得到了诸多应用，时频差联合定位以其测量精度高、所需观测站数量少、具有唯一解且不易出现模糊现象等优点，受到国内外的广泛关注与应用。时频差联合定位通常需要观测站之间精确时频同步，然而当观测站的授时服务无法使用或受到干扰时，观测站之间的时频同步无法得到保证，时延频偏的存在将会对定位性能造成严重影响。为了提高时频统误差存在条件下的定位精度，本文提出了一种联合时频差定位与观测站航迹优化的方法，该方法主要包括交替迭代定位和观测站航迹优化这两个部分。第一部分交替迭代定位中，通过对目标源位置和时频统误差的交替迭代估计，将参数的高维求解问题转化为了两个低维问题，大幅降低了计算复杂度，其中交替迭代法的迭代初始值通过差分法获得。第二部分观测站航迹优化在第一部分定位估计结果的基础上，构建了一种考虑目标源位置估计不确定性的观测站航迹优化代价函数，并基于粒子滤波方法进行了高效求解。通过仿真实验可知，定位求解参数的计算复杂度较低；当测量噪声较小时，本文所提算法位置估计的均方根误差能够逼近克拉美罗下界；与无观测航迹优化相比，定位精度和时频统误差的估计准确度得到了有效提高。

关键词：到达时间差到达频率差时频统误差交替迭代航迹优化

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冻融环境下的混凝土经时抗压强度

土木与环境工程学报（中英文） 2024年第4期46卷 167-174页

作者：杨松郑山锁明铭郑跃西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室西安710055

随着服役龄期的增加,在役RC结构混凝土强度表现出多龄期退化特性。为研究冻融环境下混凝土抗压强度经时变化规律,采用超声-回弹综合法与钻芯抽样修正试验相结合的方式,对哈尔滨、吉林及其周边地区在役RC结构混凝土抗压强度进行现场实测... 详细信息

随着服役龄期的增加,在役RC结构混凝土强度表现出多龄期退化特性。为研究冻融环境下混凝土抗压强度经时变化规律,采用超声-回弹综合法与钻芯抽样修正试验相结合的方式,对哈尔滨、吉林及其周边地区在役RC结构混凝土抗压强度进行现场实测。通过对获取的924组混凝土抗压强度数据进行归一化及归并处理,采用非参数检验确定混凝土经时强度概率分布函数,并对相关参数与服役龄期的相关关系进行回归分析。结果显示:冻融环境下,超声-回弹综合法的钻芯法修正时变模型满足线性变化规律;不同服役龄期下混凝土相对抗压强度均服从正态分布;混凝土相对抗压强度均值、标准差随服役龄期的变化规律可分别利用二次多项式模型与线性模型表征。

关键词：冻融混凝土强度经时变化模型结构耐久性

基于多源检测数据融合的高速铁路路基沉降诊断研究

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铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 396-405页

作者：赵文博杨飞支洋尤明熙胡伟松中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081 中国国家铁路集团有限公司工电部北京100844 中国铁路北京局集团有限公司工务部北京100086

高速铁路路基区段受环境变化、地下水开采等因素影响,可能会产生较大幅度的沉降,其中不均匀沉降对高速铁路运行安全、舒适和耐久性影响较大,因此,快速、有效地诊断运营高速铁路路基沉降非常重要。基于列车轨道动态检测数据、车载晃车仪... 详细信息

高速铁路路基区段受环境变化、地下水开采等因素影响,可能会产生较大幅度的沉降,其中不均匀沉降对高速铁路运行安全、舒适和耐久性影响较大,因此,快速、有效地诊断运营高速铁路路基沉降非常重要。基于列车轨道动态检测数据、车载晃车仪检测数据、台账信息等多源数据,研究不均匀沉降区段的轨道不平顺波长、幅值特征,建立轨道不平顺特征、列车运行速度和列车加速度之间的关联;同时,充分发挥不同数据源的优势,提取波长因子、幅值因子、车体动力响应因子、竖曲线因子、劣化率因子等能够反映路基不均匀沉降特征的指标。利用多源异构数据融合方法,统一各指标当量值,确定各指标融合权重,最终构建高速铁路路基沉降综合评价指标,建立相应计算公式。研究结果表明,路基不均匀沉降会引起较大幅值的轨道几何长波不平顺,进而导致车体加速度超限,并可以通过车载式晃车仪检测;同一区段轨道长波不平顺呈现趋势劣化时能侧面反映沉降的发生,但竖曲线是预先设计的坡度,对路基沉降诊断有一定干扰。路基沉降综合评价指标可以采用百分制,根据现场实践经验,以超过60分作为沉降发生的评判标准。通过3条高速铁路的实际验证,表明本方法能够有效发现路基沉降区段,及时提示工务部门精准维修。

关键词：路基沉降多源数据融合动态检测晃车仪

AlO/SiO/ZrO三元复合气凝胶材料的制备及性能研究

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化工新型材料 2024年

作者：徐长伟杨鑫张忠伦王明铭沈阳建筑大学中建材科创新技术研究院(山东)有限公司中国建筑材料科学研究总院有限公司

以六水合氯化铝(AlCl3·6H2O)、正硅酸乙酯(TEOS)和八水合氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为混合前驱体，以环氧丙烷(PO)作为凝胶网络诱导剂，乙醇和水作为溶剂，采用溶胶-凝胶工艺和二氧化碳超临界干燥技术制备出了Al2O3-SiO2-ZrO2三元复合气... 详细信息

以六水合氯化铝(AlCl3·6H2O)、正硅酸乙酯(TEOS)和八水合氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为混合前驱体，以环氧丙烷(PO)作为凝胶网络诱导剂，乙醇和水作为溶剂，采用溶胶-凝胶工艺和二氧化碳超临界干燥技术制备出了Al2O3-SiO2-ZrO2三元复合气凝胶。研究了不同PO添加量、醇水体积比和Al/Si/Zr摩尔比对其性能和结构的影响，采用扫描电镜、比表面积分析仪和多功能粉体物理特性测试仪对气凝胶的凝胶形态、微观形貌及孔结构进行表征。结果表明：当PO添加量为88mL，醇水体积比为8∶9，Al/Si/Zr摩尔比为12∶3∶1和12∶4∶1时制备出的气凝胶结构性能良好，且凝胶时间在较合适的范围内，具有较低的密度为0.125g/cm3和0.143g/cm3，较高的比表面积为683.14m2/g和684.56m2/g。

关键词：硅铝锆复合气凝胶凝胶时间微观形貌孔结构