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子连接有源可重构智能表面辅助的宽带无蜂窝网络能效优化

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通信学报 2024年第2期45卷 127-136页

作者：孙钢灿王硕宁冰郝万明郑州大学电气与信息工程学院河南郑州450001 中原工学院电子信息学院河南郑州450007

面对无蜂窝网络中超密集基站部署产生的高功耗问题,提出了一种基于子连接有源可重构智能表面辅助的宽带无蜂窝网络系统。考虑有源智能超表面最大功率约束、放大因子约束和基站端最大功率约束,构建了一个联合基站和可重构智能表面波束优... 详细信息

面对无蜂窝网络中超密集基站部署产生的高功耗问题,提出了一种基于子连接有源可重构智能表面辅助的宽带无蜂窝网络系统。考虑有源智能超表面最大功率约束、放大因子约束和基站端最大功率约束,构建了一个联合基站和可重构智能表面波束优化的能效最大化问题。由于所形成的优化问题非凸,提出了一种交替优化方案将原问题转化为多个子问题,进而利用块坐标下降、拉格朗日对偶变换、多维复二次变换等方法将每个子问题转化为凸优化问题,通过交替求解每个子问题最终获得原问题的解。仿真结果验证了所提方案的有效性。

关键词：有源可重构智能表面子连接架构无蜂窝网络宽带能效

煤中原生活性位点的水−气掩蔽效应及脱附后煤体的常温氧化

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煤炭学报 2024年第5期49卷 2298-2314页

作者：李金虎徐天硕陆伟赵兴国何启林李金亮卓辉安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001

煤的常温氧化为煤炭自燃提供初始热量来源,探究煤中可与氧气常温条件下发生氧化反应的原生活性物质是煤自燃理论研究的难题。此前进行的受热分解实验发现,热解煤中含有能在惰性气体中稳定存在并与氧气发生常温氧化的活性位点,因此推测... 详细信息

煤的常温氧化为煤炭自燃提供初始热量来源,探究煤中可与氧气常温条件下发生氧化反应的原生活性物质是煤自燃理论研究的难题。此前进行的受热分解实验发现,热解煤中含有能在惰性气体中稳定存在并与氧气发生常温氧化的活性位点,因此推测煤中同样可能存在惰性介质下被迫封存的原生活性位点。为进行煤中原生活性位点的探寻,运用真空干燥技术,使原煤中能够在高负压的低温环境下完成水分的蒸发和气体的脱除。同时借助循环氧化在线监测技术,设计实施不同因素(煤种、脱附温度、氧化温度、粒径)条件下脱附后煤样的常温氧化实验,并结合相应的低温氮吸附、XPS、ESR实验分析反应机理。循环条件下的常温氧化实验表明,真空脱附后的煤体在常温氧化过程中会形成大量的CO和CO_(2)等气体氧化产物,且气体在通入氧气后很快出现并不断积累,证明煤在常温下即可发生氧化反应。原生煤体脱附后的常温氧化实验说明原始煤体中存在大量受水−气掩蔽影响的活性位点,而负压脱附水分和气体后会导致活性位点的大量暴露并形成有利于氧气输运和反应的通道,从而迅速发生氧化反应。因此实验找到了导致原生煤体自发氧化的活性结构,实验将活性位点的常温氧化观点从受热分解的特殊状态扩展到一般状态。由气体产物生成规律对比可知,不易被孔隙吸附的CO会在原生活性位点与氧气接触瞬间迅速产生,据此得到CO相较于CO_(2)而言更适合作为活性位点浓度的直观气体评价指标。煤体原生活性位点的常温氧化有助于煤炭自燃机理的揭示,为高瓦斯矿井瓦斯抽采自燃及低阶煤井下CO超限问题提供解决思路。

关键词：煤炭自燃常温氧化水−气掩蔽负压脱附原生活性位点

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巡航状态下泵喷推进潜艇尾部喷流涡特性研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 94-99页

作者：郭荣王乾年韩伟李舟睿兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 甘肃省流体机械及系统重点实验室甘肃兰州730050

采用DES(分离涡模型)湍流模型对巡航状态下泵-艇一体化模型进行全流域非定常数值模拟,利用Ω准则识别捕捉不同航速的泵喷尾部流场中的涡结构,研究喷流涡的动力学特性.结果表明:潜艇和泵喷推进器外部绕流与尾部喷流相互作用,产生不同的... 详细信息

采用DES(分离涡模型)湍流模型对巡航状态下泵-艇一体化模型进行全流域非定常数值模拟,利用Ω准则识别捕捉不同航速的泵喷尾部流场中的涡结构,研究喷流涡的动力学特性.结果表明:潜艇和泵喷推进器外部绕流与尾部喷流相互作用,产生不同的流场区域,随着航速增加无旋区和流场扩散区范围增加,艇体绕流和尾部喷流以更快的速度产生强耦合作用,并沿着潜艇前进的反方向发展和运动;随着航速增加毂涡变化区间不断增加,剪切层涡的范围和能量及脱落涡的能量也随着航速的增加而增加;旋转周期内,流场中部毂涡和脱落涡相互影响较弱,两种涡沿着叶轮旋转方向做无周期的旋转运动,流场尾部两种涡产生复杂影响,随时间产生无规则变化及运动.

关键词：泵喷推进器巡航状态尾部喷流涡特性 Ω准则

松软煤层底板爆破致裂增透模拟试验研究及应用

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 102-110页

作者：高魁王秘乔国栋田宇傅师贵王有为安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 深部煤炭安全开采与环境保护全国重点实验室安徽淮南232000

针对松软煤层爆破增透钻孔施工困难,爆破增透产生的裂隙不发育且易于重新压实的问题,提出在底板岩层开展爆破作业,达到松软煤层增透进而增加瓦斯有效抽采时间的目的。为了监测跨界面应力波传播规律及煤层损伤状况,在实验室构建了物理模... 详细信息

针对松软煤层爆破增透钻孔施工困难,爆破增透产生的裂隙不发育且易于重新压实的问题,提出在底板岩层开展爆破作业,达到松软煤层增透进而增加瓦斯有效抽采时间的目的。为了监测跨界面应力波传播规律及煤层损伤状况,在实验室构建了物理模型并开展了煤层底板爆破相似模拟试验。同时使用数值模拟的研究方法对煤层底板爆破过程中煤、岩体内部的损伤及裂隙的演化过程进行补充。结果表明:松软煤层底板爆破裂纹沿爆破孔向四周岩体扩展,爆破孔位置和底板煤岩交界面以及煤层内部的破坏较为严重,产生跨界面损伤裂纹。爆炸应力波从松软煤层底板岩层传播到松软煤层时,岩体和松软煤体的交界面产生透射压缩应力波和反射拉伸应力波,透射波作用于松软煤体,使煤层裂隙增加;反射波反作用于岩体,在煤岩交界面形成交叉裂纹,使底板岩层裂隙和松软煤层裂隙贯通,有利于松软煤层的瓦斯垂向运移流动和卸压瓦斯抽采。潘一东煤矿现场应用表明,煤层底板爆破增透后瓦斯抽采纯量及其浓度快速上升,抽采纯量从0.06 m^(3)/min提高到1.46 m^(3)/min,增加了23.33倍;瓦斯浓度从爆破前的10.46%上升到45.50%左右,增加了3.34倍,并且长时间维持在较高水平。研究成果可为深部松软煤层瓦斯高效抽采提供理论基础和技术支持。

关键词：松软煤层爆破增透裂隙演化爆炸应力波卸压瓦斯抽采

深部岩体变形模量数值反演计算方法及敏感性分析

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煤炭学报 2024年第S1期49卷 154-166页

作者：刘力源骆奕帆王涛孙显腾汪炯北京科技大学土木与资源工程学院金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室山东黄金集团有限公司

岩体变形模量是地下岩石工程设计和建造的关键参数之一。获取准确的岩体变形模量对深入分析深部岩体工程围岩变形行为至关重要。基于此，系统梳理归纳了常用的岩体变形模量计算方法，并利用有限元方法模拟原位试验进行岩体变形模量反演... 详细信息

岩体变形模量是地下岩石工程设计和建造的关键参数之一。获取准确的岩体变形模量对深入分析深部岩体工程围岩变形行为至关重要。基于此，系统梳理归纳了常用的岩体变形模量计算方法，并利用有限元方法模拟原位试验进行岩体变形模量反演计算，与原位试验结果进行对比验证分析。针对深竖井实际工程，建立了深部地层不同岩性岩体变形模量反演分析数值计算模型，开展了不同强度准则、泊松比和岩体黏聚力对岩体变形模量的敏感性分析，将数值模拟反演结果与经验公式计算结果进行对比分析和讨论。研究结果表明，基于刚性平板载荷试验计算得到的岩体变形模量值与有限元数值反演得到的数值高度接近，具有较好的一致性；虽然泊松比对岩体变形模量有一定影响，但总体上岩体变形模量对泊松比的敏感性较低；当岩体黏聚力较小时，强度准则的选择对变形模量的反演结果影响显著，随着岩体黏聚力的增大，强度准则的选择对变形模量反演结果的影响逐渐减小；对于不同深度岩性的地层，岩体变形模量对岩体黏聚力变化敏感性不同；通过数值反演求得的岩体变形模量和一些经验公式的计算结果具有很好的相关性。因此，深部岩体工程规划设计和开发过程中可综合运用数值模拟和经验公式进行岩体变形模量反演计算，进而在更大程度上保障工程的安全性和经济性。

关键词：岩体力学变形模量反演敏感性分析数值模拟

砂化白云岩隧洞围岩致灾构造分类、孕灾及破坏模式研究

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岩石力学与工程学报 2024年第5期43卷 1064-1079页

作者：董家兴杨吉周伦顺米健赵永川李建国代佩玄昆明理工大学电力工程学院云南昆明650500 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010 云南省水利水电勘测设计研究院云南昆明650021

砂化白云岩在西南地区的地下工程中分布广泛,强烈、剧烈砂化的白云岩,岩体结构破碎,水稳定性差。砂化白云岩隧洞施工过程中,塌方、突水、突水涌砂等灾害易发频发,但对砂化白云岩隧洞灾害的孕育–形成–发生的系统性研究较少,亟待开展专... 详细信息

砂化白云岩在西南地区的地下工程中分布广泛,强烈、剧烈砂化的白云岩,岩体结构破碎,水稳定性差。砂化白云岩隧洞施工过程中,塌方、突水、突水涌砂等灾害易发频发,但对砂化白云岩隧洞灾害的孕育–形成–发生的系统性研究较少,亟待开展专门的系统性研究。通过收集80余例砂化白云岩隧洞塌方、突水、突水涌砂案例;深入调查和分析相关灾害发生的地质条件和构造条件,从灾害点不良地质情况及主要影响因素将砂化白云岩隧洞围岩致灾构造分为4类8型,即断层类(无水断层型、导水断层型、阻水断层型)、裂隙类(单斜裂隙型、层间裂隙型、砂化条带型)、褶皱类(背斜型、向斜型)、岩溶管道类;基于灾害发生时间演化特征,将孕灾模式划分为即时揭露型,渐进破坏型,间歇破坏型3种;从灾害发生的主要工程部位的角度,划分为4个部位的20种破坏模式,并提出相应的工程调控措施;最后介绍了滇中引水工程扯那苴隧洞典型灾害洞段的案例分析和调控措施。研究成果对砂化白云岩地层地下工程的设计、施工,以及灾害风险评估和防控具有重要的指导意义。

关键词：隧道工程砂化白云岩致灾构造孕灾模式破坏模式工程案例

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基于多层级金字塔信息融合的曝光矫正方法

计算机集成制造系统 2024年第10期30卷 3578-3587页

作者：吴文江刘信君郑飂默王诗宇孙树杰中国科学院沈阳计算技术研究所沈阳中科数控技术股份有限公司中国科学院大学烟台大学机电汽车工程学院

针对图像曝光不足和曝光过度的问题，设计了基于拉普拉斯金字塔结构的多层级信息融合曝光矫正网络，该网络每个层级的矫正模块采用类U-Net的编码器-解码器架构。为了提高矫正模块的特征提取能力并减少模型参数量，设计了基于ConvNeXt-t... 详细信息

针对图像曝光不足和曝光过度的问题，设计了基于拉普拉斯金字塔结构的多层级信息融合曝光矫正网络，该网络每个层级的矫正模块采用类U-Net的编码器-解码器架构。为了提高矫正模块的特征提取能力并减少模型参数量，设计了基于ConvNeXt-tiny的多尺度卷积编码器作为基本特征提取单元。针对图像上采样过程中可能出现的棋盘格伪影问题，提出一种基于双线性插值和亚像素卷积的双路上采样模块。通过定量和定性验证，在大规模曝光矫正数据集上均取得较好的结果。定位销定位实验显示，在不同对比度阈值下，应用该网络进行图像增强显著提升了特征可重复性、定位精度和稳定性。

关键词：信息融合曝光矫正多尺度卷积编码器双路上采样

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基于多目标协调的混合储能功率自适应分配方法

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 1-11页

作者：陈燕东刘燕军张松谢志为王自力桑勇张龙湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082 湖南大学深圳研究院广东深圳518000

混合储能具有良好的功率可控特性,在孤岛微网中常被用作功率缓冲器,补偿分布式电源和负荷多变的功率潮流.围绕储能的功率响应问题,本文设计了混合储能的功率控制方案,并提出了一种基于多目标协调的子单元功率自适应分配方法.首先基于对... 详细信息

混合储能具有良好的功率可控特性,在孤岛微网中常被用作功率缓冲器,补偿分布式电源和负荷多变的功率潮流.围绕储能的功率响应问题,本文设计了混合储能的功率控制方案,并提出了一种基于多目标协调的子单元功率自适应分配方法.首先基于对母线功率供求平衡关系的分析,设计了主从并联型储能功率控制方案.其次利用积分器的“时空调零”特性,实现了子单元的功率自主分配;基于此,考虑了不同荷电状态(SOC)下储能最大充放电功率的差异,设计了子单元的SOC分层管理和多目标功率协调策略.仿真结果表明,所提策略实现的功率分配效果满足子单元的功率响应特性;随着超级电容SOCscn偏移加深,所提策略对SOCscn的优化能力越强,初始SOCscn为97%时能提高10.10%的优化性能,这保障了超级电容作为电压源的功率输出能力;所提策略降低了超级电容常态下的蓄电池的输出深度,蓄电池的最大功率深度降低了46.70%,这提高了蓄电池的使用寿命.

关键词：孤岛微电网混合储能功率控制 SOC分层管理多目标协调功率自适应分配

晶粒尺寸对竹节晶铜箔微轧制变形行为影响的模拟

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中国有色金属学报 2024年第3期34卷 841-854页

作者：陈守东卢日环陈晨铜陵学院机械工程学院铜陵244061 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110819 铜陵学院工程液压机器人安徽普通高校重点实验室铜陵244061 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心秦皇岛066004

高性能铜箔已经广泛应用于新能源、微电子等领域,为降低其制备成本和调控组织性能,对拉拔−压缩−剪切复合成形条件下的竹节晶铜箔轧制微观变形行为进行研究。建立微观尺度的晶体塑性有限元模型,分析竹节晶微轧制变形的晶粒尺寸效应。该... 详细信息

高性能铜箔已经广泛应用于新能源、微电子等领域,为降低其制备成本和调控组织性能,对拉拔−压缩−剪切复合成形条件下的竹节晶铜箔轧制微观变形行为进行研究。建立微观尺度的晶体塑性有限元模型,分析竹节晶微轧制变形的晶粒尺寸效应。该微观模型将每个离散单元只是作为晶粒的组成部分,同时在积分点上采用单晶体本构模型建立本构方程。结果表明:微观层次复合轧制竹节晶铜箔的变形特征表现为高度的异向性和局部化;竹节晶铜箔轧制力变化符合类似Hall-Petch关系,即轧制力随晶粒尺寸的减小而增大;随着晶粒尺寸减小,复合轧制竹节晶铜箔的滑移均匀性和晶界滑移协调能力均增强;动态剪切带和变形带随着晶粒尺寸的减小向晶界偏移。为保证轧制竹节晶铜箔变形的稳定性和进一步减薄,晶粒尺寸小于100μm为宜。

关键词：竹节晶轧制晶体塑性有限元晶粒尺寸效应微观变形