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盾构区压均衡分配与力矩参数边界分析

隧道建设（中英文） 2024年第S1期44卷 247-256页

作者：宋伟浩张红升何彦行徐胜丁晓辉中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司上海200082 中交集团疏浚实验室上海200082 中交天和机械设备制造有限公司江苏常熟215500

盾构姿态控制过程中通过尽量减小各区压大小差异,可降低管片受剪开裂和纵向错台风险。为实现目标区压均衡分配,构建均衡分配几何模型,推导区压均衡约束条件,结合目标总推力和目标力矩条件,推导可实现任意多个区压均衡分配的计算公式。... 详细信息

盾构姿态控制过程中通过尽量减小各区压大小差异,可降低管片受剪开裂和纵向错台风险。为实现目标区压均衡分配,构建均衡分配几何模型,推导区压均衡约束条件,结合目标总推力和目标力矩条件,推导可实现任意多个区压均衡分配的计算公式。对比验证结果表明:1)相对于传统伪逆法和人工分配方法,所提出的均衡法有效提升了区压的均衡性,明显降低了相邻分区压差。2)基于区压均衡原则,提出不同总推力对应的力矩/力心极限边界解算方法,并描述了对应规律,即随着总推力由0 k N增长至分界值,同一方位的极限力矩由0 k N·m线性增至最大值,而极限力心半径为定值;当总推力继续增至最大总推力,极限力矩从最大值线性衰减至0 k N·m,极限力心也从最大值非线性衰减至0 m。3)基于所述极限边界,可避免力矩/力心设定超界引发的控制风险。

关键词：盾构分区油压均衡分配力矩极值力心边界

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中国深层—超深层钻完井关键技术及发展方向

石油学报 2024年第1期45卷 312-324页

作者：刘岩生张佳伟黄洪春中国石油集团工程技术研究院有限公司油气钻完井技术国家工程研究中心北京102206

深层—超深层油气资源是中国油气增储上产的重要接替资源,实现深井、超深井安全优快钻完井对于深层—超深层油气资源效益开发具有重要意义。通过回顾中国深井、超深井发展历程,梳理对比深井、超深井钻完井技术发展现状、关键技术进展及... 详细信息

深层—超深层油气资源是中国油气增储上产的重要接替资源,实现深井、超深井安全优快钻完井对于深层—超深层油气资源效益开发具有重要意义。通过回顾中国深井、超深井发展历程,梳理对比深井、超深井钻完井技术发展现状、关键技术进展及应用效果,结合面临的主要问题指出了下一步的发展方向。通过对比全球及中国深井、超深井钻完井关键钻井装备、井身结构优化与拓展、钻井提速、钻井液、固井、随钻测控技术与装备、试油完井关键技术指标及应用情况,指出抗高温高压、高稳定性是当前存在的主要技术差距。剖析了支撑中国实现陆上8000 m超深井常态化,钻深能力迈上9000 m台阶,正向万米挺进的深井自动化钻机、井身结构优化、控压钻井、高效PDC钻头、抗高温超高密度油基钻井液、高效堵漏、高强度韧性水泥浆及自动化固井、抗高温酸压、深层连续管作业机等一批高端装备、尖端工具、核心助剂的最新进展及应用情况。针对超深层超高温、超高压、复杂地应力和多压力系统等给安全高效钻完井带来巨大挑战,提出进一步开展井身结构拓展、抗超高温高压井下工具仪器、超高温井筒工作液、超深高效破岩及提速工具、超高温特高压试油完井工具、超高温低伤害压裂液和酸液体系、数字化智能化钻完井装备与技术等攻关研究,加速关键核心技术的突破与迭代升级,为深层—超深层油气资源高效勘探开发提供支撑与保障。

关键词：深层—超深层油气钻完井关键技术发展现状发展方向

考虑气液环状流中液滴破碎与融合的改进薄液膜法

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工程力学 2024年

作者：胡云韬王钰渺周忠玮张日中国海洋大学工程学院中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司

气液两相环状流是工程实践中一种广泛应用的安全、经济的流动型式。为深入研究其特性和转换机制，本文基于薄液膜法（TLFM），通过泰勒类比破碎模型（TAB）模拟液滴的破碎过程，利用O'Rourke随机估计算法考虑液滴间的碰撞作用，并通过Ro... 详细信息

气液两相环状流是工程实践中一种广泛应用的安全、经济的流动型式。为深入研究其特性和转换机制，本文基于薄液膜法（TLFM），通过泰勒类比破碎模型（TAB）模拟液滴的破碎过程，利用O'Rourke随机估计算法考虑液滴间的碰撞作用，并通过Rosin-Rammler分布优化夹带液滴的尺寸，全面再现了环状流中液相的夹带、破碎、融合、沉积的动态平衡过程。使用改进后的薄液膜法对公开文献中经典的环状流实验进行数值模拟，粒径分布结果与实验基本一致，验证了模型的准确性。对环状流的两个重要参数：夹带分数、液膜厚度进行对比验证，平均绝对百分比误差（MAPE）在10%及以内，提高了TLFM的精度。最后，使用该模型对不同表观流速条件下的管道环状流进行模拟，分析表观流速对环状流液滴分布的影响。

关键词：环状流破碎融合液滴夹带薄液膜计算流体力学

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矿石颗粒垂直水力提升管道内的水力梯度分析

工程力学 2024年

作者：郭校琪王钰渺周忠玮张日中国海洋大学工程学院中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司

深海采矿水力提升管道内的水力梯度是管线设计时的关键参数，同时影响着管道的输运效率和运行安全。使用计算流体动力学与离散元（CFD-DEM）双向耦合方法对矿石水力输送过程进行模拟，经过与实验数据对比验证，该方法的精度较高。管道... 详细信息

深海采矿水力提升管道内的水力梯度是管线设计时的关键参数，同时影响着管道的输运效率和运行安全。使用计算流体动力学与离散元（CFD-DEM）双向耦合方法对矿石水力输送过程进行模拟，经过与实验数据对比验证，该方法的精度较高。管道内水力梯度由三部分组成：输送介质阻力、矿石颗粒重力、矿石管壁碰撞阻力。分别推导了三种阻力的计算方法，总水力梯度计算结果与数值结果吻合良好。此外，进一步探讨了三种阻力的占比及影响因素。

关键词：矿石颗粒水力提升颗粒流水力梯度计算流体力学离散元法

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基于二氧化碳泡沫水泥浆的淤泥固化研究

岩土工程学报 2024年

作者：丰土根厉治平张箭谢康中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室

河湖疏浚会产生大量疏浚淤泥，其含水率、压缩性均较高。采用二氧化碳作为泡沫气体源制备二氧化碳泡沫水泥浆材料并以此作为固化材料开展淤泥改良，对疏浚淤泥的资源再利用及对实现碳中和目标具有重要的意义。本文基于传统空气泡沫水泥... 详细信息

河湖疏浚会产生大量疏浚淤泥，其含水率、压缩性均较高。采用二氧化碳作为泡沫气体源制备二氧化碳泡沫水泥浆材料并以此作为固化材料开展淤泥改良，对疏浚淤泥的资源再利用及对实现碳中和目标具有重要的意义。本文基于传统空气泡沫水泥浆制备技术与普通水泥基固碳机理，采用二氧化碳替代空气制备二氧化碳泡沫水泥浆并以此进行淤泥固化，对泡沫浆液养护后形成结石体试块的力学性能以及疏浚淤泥固化后形成填料的力学性能和微观结构进行了试验研究。研究结果表明：发泡剂和稳泡剂的最佳组合为A24g/L,C15g/L；水泥水化水解产物中Ca(OH)2与CO2生成CaCO3的转化率约增加26.1；水泥浆中粉煤灰的最佳掺量为30%；固化后形成的固化料的无侧限抗压强度、内摩擦角及黏聚力与泡沫浆液的掺量呈近似线性递增关系，而渗透系数与泡沫浆液的掺量呈近似线性递减关系。研究成果为淤泥固化的工程应用和二氧化碳“变废为宝”的途径提供重要指导。

关键词：疏浚淤泥二氧化碳泡沫水泥浆淤泥固化力学性能

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圆成方辊弯成形孔型设计及工艺参数优化

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 135-141,163页

作者：邢梦龙王海军付玉涛杜凤山燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004 秦皇岛宸铭异型管制造有限公司河北秦皇岛066000

基于体积不变定律和金属连轧秒流量相等原则计算了孔型设计中的相关参数,以50 mm×50 mm×6 mm的方管为研究目标,基于拓扑映射原理对孔型参数进行设计计算;根据辊花图建立了辊弯成形有限元模型,分析不同工艺参数对增厚系数的影响,基于... 详细信息

基于体积不变定律和金属连轧秒流量相等原则计算了孔型设计中的相关参数,以50 mm×50 mm×6 mm的方管为研究目标,基于拓扑映射原理对孔型参数进行设计计算;根据辊花图建立了辊弯成形有限元模型,分析不同工艺参数对增厚系数的影响,基于响应面法建立了角部增厚的回归模型;结合国标GB/T6728-2002和角部充满度考虑,采用不同优化算法对回归模型进行优化,将优化方案的仿真结果与原方案进行对比;以优化方案作为初始参数进行辊弯成形试验,将优化方案的仿真结果与试验结果进行对比.结果表明:孔型设计的仿真结果与设计结果在角部存在一定误差;角部的欠充满状态可以采用增加圆管管径的方式进行补偿,但同时会引起壁厚的增加;虚拟仿真数据能够用于回归模型的建立,优化方案的仿真结果与回归模型的预测结果误差较小,验证了回归模型的可靠性;优化方案的仿真结果使得角部充满度较原方案更高,验证了优化结果的有效性;优化结果与试验结果误差小于10%,验证了有限元模型的准确性.

关键词：辊弯成形孔型设计有限元模型响应面法优化算法

基于自适应滤波器的疏浚船舶位移传感器数据处理

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航海技术 2024年第3期 38-42页

作者：沈彦超肖晔王伟杨波中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司

在绞吸挖泥船疏浚施工过程中,若其位移传感器受到干扰,会影响船舶横移角度和船舶位置的测量,导致疏浚作业的精度下降。为了消除传感器受到的干扰,提高疏浚作业精度,采用根据输入信号的变化自动调节滤波器参数的2种自适应滤波方法。另外... 详细信息

在绞吸挖泥船疏浚施工过程中,若其位移传感器受到干扰,会影响船舶横移角度和船舶位置的测量,导致疏浚作业的精度下降。为了消除传感器受到的干扰,提高疏浚作业精度,采用根据输入信号的变化自动调节滤波器参数的2种自适应滤波方法。另外,为确保智能化疏浚的数据精度满足要求,采用改进权值更新公式的3种自适应算法,以获得更优的滤波效果。分析试验结果表明:自适应滤波器具有很好的滤波效果,在模拟条件下,控制系统可据此获得精确的横移位置。

关键词：自适应滤波器信号处理传感器

基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船智能精挖控制方法

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中国港湾建设 2024年第2期44卷 98-104页

作者：张红升庞景墩陈磊中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司上海200082

目前抓斗挖泥船在施工作业时大多依赖人工经验控制抓斗的闭合,在闭合过程中斗齿运动轨迹在竖直平面内的投影是一条曲线,进而导致抓斗控制精度低且作业区域高低不平。文章基于牛顿迭代法求解抓斗平挖运动控制方程,设计自动化程序控制抓... 详细信息

目前抓斗挖泥船在施工作业时大多依赖人工经验控制抓斗的闭合,在闭合过程中斗齿运动轨迹在竖直平面内的投影是一条曲线,进而导致抓斗控制精度低且作业区域高低不平。文章基于牛顿迭代法求解抓斗平挖运动控制方程,设计自动化程序控制抓斗升降绞车与开闭绞车转动速度,使斗齿运动轨迹在竖直平面内的投影为一条直线,其挖掘后形成的作业区域为平面。通过实例仿真试验证明,该方法有效提高了抓斗挖掘精度,节省疏浚工程作业量。研究结果可提升抓斗船作业能力,具有重要的工程应用价值。

关键词：抓斗挖泥船牛顿迭代法精挖控制疏浚工程

挖泥船施工作业三维可视化系统优化设计与应用

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中国港湾建设 2024年第8期44卷 93-98页

作者：庞景墩贺海涛林直郑昊乐中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司上海200082

随着疏浚工程和疏浚业务的不断发展,对于疏浚施工过程监视效果要求也越来越高。针对现有挖泥船疏浚过程中三维可视化监视存在显示效果差、精度不高等问题,基于Unity3D引擎,设计并开发一套具有普适性的挖泥船施工作业三维可视化系统,实... 详细信息

随着疏浚工程和疏浚业务的不断发展,对于疏浚施工过程监视效果要求也越来越高。针对现有挖泥船疏浚过程中三维可视化监视存在显示效果差、精度不高等问题,基于Unity3D引擎,设计并开发一套具有普适性的挖泥船施工作业三维可视化系统,实现挖泥船关键疏浚机具动作驱动、水下地形生成及渲染、地形实时重构的三维可视化显示。通过实船应用验证,该系统可以有效提高施工效率和质量,提升施工精度,减少漏挖、超挖现象的发生,具有重要的工程应用价值。

关键词：挖泥船三维可视化 Unity3D 地形重构疏浚工程