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基于神经网络优化算法的海洋动态缓波型立管设计

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海洋工程 2024年第3期42卷 83-94页

作者：黄松黄宇杰何杨烨中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院北京102249 清华大学能源与动力工程系北京100084

柔性立管连接海上平台和水下生产系统,缓波型构型可以减轻其受到的顶部张力和疲劳损伤,触地点处系链对于固定水下立管起着重要作用,然而加装系链的缓波型立管系统设计更为复杂。通过缓波型基本理论计算出合理的立管初始状态,之后使用立... 详细信息

柔性立管连接海上平台和水下生产系统,缓波型构型可以减轻其受到的顶部张力和疲劳损伤,触地点处系链对于固定水下立管起着重要作用,然而加装系链的缓波型立管系统设计更为复杂。通过缓波型基本理论计算出合理的立管初始状态,之后使用立管分析软件OrcaFlex,在充分考虑环境因素、船体结构、立管材料和线型以及重力块、浮力块、系链等配置参数的情况下,建立缓波型立管系统有限元模型,通过静动态分析验证其满足设定的关于立管构型、张力、弯曲半径,系链张力和FPSO偏移量5个约束条件。结合神经网络优化算法和遗传算法制定出针对文中立管系统的优化算法并通过MATLAB编程将浮力块数量优化至最少,之后基于L-M算法构建神经网络模型,通过迭代训练提升精度,得到最终参数优化结果。通过对比优化前后静动态分析结果可知:优化后浮力块数量大幅减少,立管最大有效张力大幅减小,而悬挂段最低点深度有一定程度的增大,整体构型更趋向于合理的缓波型构型。

关键词：缓波型立管浮力块动态响应神经网络优化设计

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驻留式微气泡阵列流动减阻机理数值研究

浙江大学学报（工学版） 2024年第5期58卷 1040-1049页

作者：朱睿何星宇赵晨鸿刘宇张焕彬陈腾飞谭鑫刘志荣厦门大学航空航天学院福建厦门361005 西藏民族大学信息工程学院陕西咸阳712082

为了完善驻留式微气泡阵列减阻的机理理论,基于有限体积方法,采用大涡模拟(LES)方法对平板及驻留微气泡阵列近壁面复杂湍流流动开展数值模拟研究,采用本征正交分解法(POD)提取2种模型近壁区湍流拟序结构进行对比分析.结果表明:相较于平... 详细信息

为了完善驻留式微气泡阵列减阻的机理理论,基于有限体积方法,采用大涡模拟(LES)方法对平板及驻留微气泡阵列近壁面复杂湍流流动开展数值模拟研究,采用本征正交分解法(POD)提取2种模型近壁区湍流拟序结构进行对比分析.结果表明:相较于平板,驻留微气泡阵列近壁面切应力变化更加平稳,减小了约13.7%;微气泡气/水界面的动态形变使边界层间歇性流动分离再附着,抑制低速流体上抛、高速流体下扫形成的“猝发”现象,湍流相干结构“猝发”频率减小5.6 Hz.利用POD方法,能够有效地提取近壁面复杂湍流拟序结构的主要分布特征,微气泡的存在加强了湍流近壁区内的小尺度结构,促进流场内湍流动能的均匀分布,抑制了拟序结构的发展,体现了驻留微气泡良好的减阻特性.

关键词：湍流驻留微气泡减阻本征正交分解

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运输市场竞争下成品油管道效能评价

油气储运 2024年

作者：张昊涂仁福张旭杨心怡苏艺薇夏玉恒阎君邱睿中国石油大学(北京)机械与储运工程学院·城市油气输配技术北京市重点实验室·油气管道输送安全国家工程研究中心中国石油天然气股份有限公司销售分公司中国石油天然气股份有限公司规划总院·中国石油天然气股份有限公司油气业务链优化重点实验室

[目的]国家石油天然气管网集团有限公司的成立标志着中国油气体制改革迈出关键一步。油气管道独立运营，成为油气物流市场的参与者，与铁路、水路、公路共同参与物流市场份额的竞争，但现有研究缺乏对成品油管道效能评价的关注，影响管... 详细信息

[目的]国家石油天然气管网集团有限公司的成立标志着中国油气体制改革迈出关键一步。油气管道独立运营，成为油气物流市场的参与者，与铁路、水路、公路共同参与物流市场份额的竞争，但现有研究缺乏对成品油管道效能评价的关注，影响管道运输竞争力的提升以及管道的长期建设规划。[方法]结合工程实际，综合炼厂端、油库端、通道端的运行业务要求，建立运输市场竞争下成品油管道效能评价方法：以成品油一次物流总运输费用最小化为优化目标，构建成品油资源配置模型，用于求解多运输方式竞争条件下的成品油一次物流方案；在此基础上，利用总运输费用、管输占比2项指标评价管道在常规场景、极端天气场景下对整个成品油物流系统的作用。[结果]将上述评价方法应用于中国某成品油管道，并利用其2023年经营数据进行测算。结果显示：在经济性方面，该管道可使成品油一次物流总运输费用降低0.1%；在运输结构方面，沿线炼厂管输占比最大提高12.48%；此外，在极端天气场景下该管道能够有效缓解其他运输方式运力短缺所导致的供应中断，保障能源供应，部分水路运输能力降低15%后，管输占比由41.66%增长至42.07%，其中，该管道月运输量增幅超400%，占总管输量比例由0.19%增至0.98%。[结论]所提出的管道效能评价方法可量化管道在经济效益提高、运输结构优化方面的贡献，为管道的前期规划设计和日常运维管理提供参考。

关键词：成品油管道一次物流效能评价资源配置市场竞争

聚(桐油-甲基丙烯酸甲酯)多功能润滑油添加剂的合成

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石油学报（石油加工） 2024年第1期40卷 155-162页

作者：丁丽芹张彦平刘思凡苏碧云梁生荣西安石油大学化学化工学院陕西西安710065 西安石油大学陕西省绿色低碳能源材料与过程工程技术研究中心陕西西安710065 西安石油大学西安市高碳资源低碳化利用重点实验室陕西西安710065 西安石油大学现代分析检测中心陕西西安710065

以桐油(TO)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用Schlenk装置合成了聚(桐油-甲基丙烯酸甲酯)(PTOM)共聚物。采用红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H NMR)表征了共聚物的结构,利用凝胶渗透色谱仪(GPC)测定了共聚... 详细信息

以桐油(TO)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为原料,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用Schlenk装置合成了聚(桐油-甲基丙烯酸甲酯)(PTOM)共聚物。采用红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H NMR)表征了共聚物的结构,利用凝胶渗透色谱仪(GPC)测定了共聚物的相对分子质量及其多分散性指数,利用热重分析仪(TGA)测定了共聚物的热稳定性,并对共聚物的降凝、增黏和抗磨性能进行了评价。结果表明:当桐油与甲基丙烯酸甲酯质量比为1.5∶8.5、引发剂用量为1.0%(在单体中的质量分数)、反应温度为80℃、反应时间为6 h时,共聚物的收率较高(44.99%),其重均相对分子质量为28289。润滑油馏分(350~395℃)中添加质量分数0.8%的共聚物时,可将其凝点(T_(SP))降低6℃,将磨斑直径降低0.314 mm;添加质量分数0.5%的共聚物时,可将其黏度指数(VI)提高69。所合成的聚(桐油-甲基丙烯酸甲酯)可作为一种具有良好降凝、增黏和抗磨性能的多功能润滑油添加剂。

关键词：桐油甲基丙烯酸甲酯共聚多功能润滑油添加剂

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天山北坡经济带植被覆盖度动态变化研究

中国环境科学 2024年第2期44卷 1020-1031页

作者：郝鑫怡张喆郑浩高宁真新疆大学地理与遥感科学学院新疆乌鲁木齐830046 新疆绿洲生态自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830046 智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830046

为探明天山北坡经济带植被覆盖度时空变化及其原因,本研究基于MODIS13Q1NDVI数据、气象数据、地形数据、人文数据,基于Google Earth Engine(GEE)平台,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和稳定性分析方法,探究2000-2... 详细信息

为探明天山北坡经济带植被覆盖度时空变化及其原因,本研究基于MODIS13Q1NDVI数据、气象数据、地形数据、人文数据,基于Google Earth Engine(GEE)平台,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和稳定性分析方法,探究2000-2020年天山北坡经济带植被覆盖度(FVC)时空变化特征及其影响因子.结果表明:天山北坡经济带的FVC表现为两条平行的高覆盖度带.其中中部地区具有较高的植被覆盖度,而边缘地区的植被覆盖度相对较低.2000~2020年间,天山北坡经济带的FVC在时空上呈轻度变化,约占总变化的70%.植被改善区域主要呈现带状分布,集中在研究区的中部,而植被减少区域主要分布在研究区的南缘.整体上,天山北坡的植被覆盖度呈现出西北至东南的相间分布趋势,并且有逐渐上升的趋势.与东部地区相比,西部地区的植被改善更为明显.2000~2020年间,天山北坡经济带的FVC整体上表现出较高的稳定性和较小的波动,其变异程度介于弱变异和中等变异之间.但是,在克拉玛依市北部、乌鲁木齐市西南部以及研究区南缘的零星地区,FVC存在较强的变异.通过地理探测器模型对天山北坡经济带FVC影响因素的研究表明,人类活动(人口密度、夜间灯光和土地利用类型)是FVC空间分异的主要解释因素.从驱动因素来看,人口密度P值为0.283,对FVC影响最大,夜间灯光P值为0.125,土地利用类型P值为0.179.

关键词： GEE MODIS13Q1 植被覆盖度时空变化地理探测器天山北坡

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绿氨-成品油综合运输系统适应性分析与规划

油气储运 2024年第4期43卷 361-372页

作者：涂仁福梁永图邵奇廖绮邱睿张昊徐宁中国石油大学(北京)机械与储运工程学院·城市油气输配技术北京市重点实验室·油气管道输送安全国家工程研究中心国家管网集团华南分公司中国石油大学(北京)克拉玛依校区工学院

【目的】氨是一种高效的储氢介质,在“无碳未来”愿景下,其有望成为未来化石燃料替代品。鉴于氨相对稳定的液态储运形式,利用在役成品油管道构建绿氨-成品油综合运输系统,对绿氨产业链的发展具有重要意义。【方法】介绍了中国绿氨产能... 详细信息

【目的】氨是一种高效的储氢介质,在“无碳未来”愿景下,其有望成为未来化石燃料替代品。鉴于氨相对稳定的液态储运形式,利用在役成品油管道构建绿氨-成品油综合运输系统,对绿氨产业链的发展具有重要意义。【方法】介绍了中国绿氨产能分布情况、各运输方式的优劣性及在役成品油管道增输液氨的潜力;从输送介质特性、长输管道系统结构、管材与设备、管输工艺、水力计算方式、运行压力与流速安全共6个方面进行了成品油管道增输液氨系统适应性分析;考虑了绿氨与成品油运输环节的耦合特征,并就“西氨东送”“北氨南运”的供需格局提供了绿氨-成品油综合运输系统规划设想。【结果】随着绿氨产能规模的不断扩大,管道成为首选的长距离运输方式,加之在役成品油管道输送负荷率不足,在经济效益的推动下,成品油管道增输液氨极具潜力;理论层面上,成品油管道与已有液氨长输管道系统相似性高,部分特殊需求可通过工艺或设备改造满足,在制定合理的压力、流速控制策略前提下,在役成品油管道增输液氨的系统适应性整体较强,应进一步采取实验手段验证其可行性。基于此,对绿氨-成品油综合运输系统规划、多种运输方式协同优化、液氨管输运行边界落实及管输批次优化4个方面提出了未来展望。【结论】研究成果可为促进绿氨产业健康发展、提高绿氨-成品油综合运输系统的安全性与经济性提供参考。(图9,表2,参52)

关键词：绿氨成品油管道综合运输系统适应性分析规划

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多轴非比例加载下考虑附加损伤的疲劳寿命预测

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船舶力学 2024年第6期28卷 917-924页

作者：朱鹏年高建雄袁逸萍徐蓉霞吴志峯新疆大学机械工程学院乌鲁木齐830046

与比例载荷加载相比,在非比例载荷加载时由于附加损伤的产生,机械构件会出现明显的寿命缩短。本文通过分析非比例载荷作用下影响疲劳寿命的因素,提出一个新的非比例损伤因子,以最大剪切面为临界面,建立新的基于等效应变的疲劳寿命预测... 详细信息

与比例载荷加载相比,在非比例载荷加载时由于附加损伤的产生,机械构件会出现明显的寿命缩短。本文通过分析非比例载荷作用下影响疲劳寿命的因素,提出一个新的非比例损伤因子,以最大剪切面为临界面,建立新的基于等效应变的疲劳寿命预测模型。新的多轴疲劳寿命预测模型不仅考虑法向应力对材料裂纹萌生与裂纹扩展的影响,而且通过引入材料附加强化系数与载荷路径的非比例度反映非比例载荷加载对多轴疲劳寿命的影响。采用5种材料在多轴载荷下的实验数据来验证本文模型的准确性,同时与两种经典模型进行对比,验证与对比分析说明,本文所提模型预测精度较好。

关键词：多轴疲劳非比例度临界面法等效应变附加损伤

激光诱导击穿光谱(LIBS)结合机器学习算法快速测定石油焦中微量元素

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中国无机分析化学 2024年第2期14卷 197-204页

作者：刘一江闫春华李茂刚张天龙汤宏胜李华西安石油大学化学化工学院西安710065 西北大学化学与材料科学学院合成与天然功能分子教育部重点实验室西安710127

石油焦中微量元素对其作为预焙阳极的性能起着决定性的作用。首先,通过基于LIBS光谱构建用于石油焦中铁(Fe)和铜(Cu)定量分析的PLS校正模型。然后,考察了不同光谱预处理(归一化、多元散射校正、标准正态变换、一阶导数和二阶导数)以及... 详细信息

石油焦中微量元素对其作为预焙阳极的性能起着决定性的作用。首先,通过基于LIBS光谱构建用于石油焦中铁(Fe)和铜(Cu)定量分析的PLS校正模型。然后,考察了不同光谱预处理(归一化、多元散射校正、标准正态变换、一阶导数和二阶导数)以及变量选择算法(粒子群优化算法和变量重要性投影)对PLS校正模型预测性能的影响。建立了一种基于激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)结合偏最小二乘(Partial least squares,PLS)的石油焦中微量元素定量分析方法。结果显示,与其他PLS校正模型相比,基于二阶导数和变量重要性投影的PLS模型对Fe的预测性能最优,最优的交叉验证相关系数(R-squared cross validation,R^(2) cv)为0.9667,均方根误差(Root mean squared error cross validation,RMSEcv)为10.2821 mg/kg,预测集的相关系数(R-squared prediction,R^(2) p)为0.8638,均方根误差(Root mean squared error prediction,RMSEp)为14.5078 mg/kg;而对于Cu,基于多元散射校正和粒子群优化的PLS模型的预测性能最优,最优的交叉验证R^(2) cv为0.9553,RMSEcv为6.3300 mg/kg,预测集R^(2) p为0.9269,RMSEp为7.6502 mg/kg。因此,LIBS结合PLS可为石油焦中微量元素含量的快速检测提供一种可行方法。

关键词：石油焦激光诱导击穿光谱偏最小二乘定量分析

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钠纳米球壳内外介质对其吸收光谱的影响

光学学报 2024年第11期44卷 224-231页

作者：张明富张爽爽周芳单馨雨黄勇刚吉首大学物理与机电工程学院湖南吉首416000

分别利用局域响应近似、托马斯-费米流体动力学理论和量子流体动力学理论系统研究钠纳米球壳内外介质对其吸收光谱的影响。计算结果表明,随着壳内介电常数增加,钠纳米壳表面等离激元共振模式红移,低能量模式振幅减小,高能量模式振幅增... 详细信息

分别利用局域响应近似、托马斯-费米流体动力学理论和量子流体动力学理论系统研究钠纳米球壳内外介质对其吸收光谱的影响。计算结果表明,随着壳内介电常数增加,钠纳米壳表面等离激元共振模式红移,低能量模式振幅减小,高能量模式振幅增大。随着壳外介电常数增加,低能量模式红移,振幅增大,而高能量模式则没有明显变化。相比于壳外介质,壳内介质对高能量模式的影响更大,对低能量模式的影响更小。这些结果对研究钠纳米球壳吸收特性具有重要指导意义。

关键词：表面光学表面等离激元纳米球壳介电环境量子效应

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