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余热余压空气梯级利用的双涡流管有机朗肯循环综合性能分析与优化

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中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3177-3188,I0020页

作者：杨新乐闫振超卜淑娟李惟慷于宁戴文智王新辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁省阜新市123000

为充分利用工业生产中的余热余压空气能量,同时降低ORC系统冷凝热损失,该文提出一种双涡流管ORC系统(ORC coupled with double vortex tubes,DVT-ORC)。利用热源涡流管将放热后的余热余压空气分离成冷、热空气,冷空气用于工质冷却,热空... 详细信息

为充分利用工业生产中的余热余压空气能量,同时降低ORC系统冷凝热损失,该文提出一种双涡流管ORC系统(ORC coupled with double vortex tubes,DVT-ORC)。利用热源涡流管将放热后的余热余压空气分离成冷、热空气,冷空气用于工质冷却,热空气作为二级蒸发器的热源且换热后其余压用于驱动气动增压泵;利用工质涡流管将透平乏气分离成冷、热气流,热气流经气动增压泵升压再循环,冷气流进入空气冷却器冷却。以150℃、0.6 MPa的空气为初始热源,R245fa为工质,建立热力与经济的多目标优化模型,分析双涡流管冷流比和透平排气压力对系统综合性能的影响;采用遗传算法进行优化,确定系统最优工况。结果表明:当热源涡流管冷流比大于0.3时,DVT-ORC输出功大于基本ORC输出功,工质涡流管与空气冷却器的㶲损失之和较基本ORC系统冷凝器的㶲损失最大可减小1240.32 kW,单位电力生产成本较低,DVT-ORC系统热力性与经济性提升。系统最佳运行工况在透平排气压力为0.3007 MPa、工质涡流管冷流比为0.8738、热源涡流管冷流比为0.8942时,对应的净输出功为173.94 kW、热效率为13.57%、单位电力生产成本为0.415元/(kW·h)。

关键词：余热余压空气能量梯级利用涡流管有机朗肯循环综合性能多目标优化

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基于变分模态分解的采空区“三带”微震信号能量衰减规律

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岩土力学 2024年第4期45卷 991-1002页

作者：贾宝新郑克楠周琳力辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学辽宁省矿山沉陷灾害防治重点实验室辽宁阜新123000

为探明微震信号能量在采空区“三带”结构中的衰减规律,拟开展采空区覆岩相似模型试验,采集人工激发微震波经由采空区结构传播的微震信号,通过变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)处理微震信号,获取各频率下模态分量。针... 详细信息

为探明微震信号能量在采空区“三带”结构中的衰减规律,拟开展采空区覆岩相似模型试验,采集人工激发微震波经由采空区结构传播的微震信号,通过变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)处理微震信号,获取各频率下模态分量。针对采空区微震信号在VMD下各模态分量中心频率与能量之间的关系展开分析。根据中心频率法确定微震信号最佳模态数量,并计算微震信号欠分解状态、最佳分解状态、过分解状态下各分量能量;对各震源下信号最佳分解状态时各模态分量能量与中心频率分布关系进行拟合,分析在“三带”结构中,微震信号不同传播状态下各结构层对信号能量影响作用。研究结果表明:(1)在VMD过程中,人工激发震动信号有效模态数量在6~11范围内,微震信号能量随模态数量变化明显。(2)采用幂函数可实现对微震信号模态能量与频率关系的拟合,且拟合状态良好(决定系数大于0.9),其中低频模态分量包含能量占信号总能量近50%;采用高斯函数可以拟合震源各分量能量在频域上的分布表现,拟合状态较好,且表现出高斯单峰特征。(3)微震信号穿越采空区“三带”结构,微震信号能量随震源位置与传感器距离增加而减小,同时信号能量随震源位置到达传感器穿越岩层数量增加而减小,信号能量在经由垮落带时,能量变化明显,相较于裂隙带和弯曲下沉带,垮落带对信号能量衰减作用明显。

关键词：变分模态分解(VMD) 微震信号信号频率特征信号能量衰减采空区“三带”结构

引入人工偏好权重的混合型黑猩猩优化算法及应用

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控制与决策 2024年第2期39卷 411-419页

作者：刘威牛英杰王东刘光伟马灵潇辽宁工程技术大学理学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学智能工程与数学研究院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

为提高黑猩猩优化算法的收敛速度、求解精度和局部极值逃逸能力,提出一种引入人工偏好权重的混合型黑猩猩优化算法(HChOA).首先,结合ChOA实际设计新的非线性收敛因子平衡算法全局和局部搜索能力;其次,在黑猩猩群体中引入“相异度”的概... 详细信息

为提高黑猩猩优化算法的收敛速度、求解精度和局部极值逃逸能力,提出一种引入人工偏好权重的混合型黑猩猩优化算法(HChOA).首先,结合ChOA实际设计新的非线性收敛因子平衡算法全局和局部搜索能力;其次,在黑猩猩群体中引入“相异度”的概念和“趋异斥似”的人工偏好权重,以此优化黑猩猩位置更新公式,增强迭代末期种群多样性的同时加快算法收敛速度;最后,提出一种改进的算术优化算法(IAOA)并融入ChOA中,抽取部分黑猩猩个体执行IAOA优化策略,避免因领导者陷入局部最优而导致群体搜索停滞时出现早熟收敛现象.通过8个标准测试函数在多种维度下的数值对比实验以及1个工程设计问题的求解,综合分析验证了HChOA具有显著的优越性、稳定性和鲁棒性,且具备工程应用价值.

关键词：黑猩猩优化算法非线性收敛因子人工偏好权重算术优化算法工程设计优化相异度

基于计算机视觉的高压输电线路智能巡检系统设计与实现

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中国高新科技 2024年第15期 75-77页

作者：杨苗辽宁省朝阳工程技术学校辽宁朝阳122000

针对现有巡检方法多依赖于人工检查,不但效率低下而且存在较大安全风险的问题,提出了一种基于计算机视觉的高压输电线路智能巡检系统。深入分析了输电线路智能巡检的需求,利用计算机视觉技术研发了一套包含硬件选择、软件开发和算法优... 详细信息

针对现有巡检方法多依赖于人工检查,不但效率低下而且存在较大安全风险的问题,提出了一种基于计算机视觉的高压输电线路智能巡检系统。深入分析了输电线路智能巡检的需求,利用计算机视觉技术研发了一套包含硬件选择、软件开发和算法优化的巡检系统,开展了实地测试和验证。结果表明,该智能巡检系统能有效识别输电线路多种类型的缺陷,检测准确率达到了较高水平。与传统巡检方式相比,不仅大幅提高了巡检效率,而且显著降低了人员的安全风险,为高压输电线路的巡检工作提供了一种新的解决方案。

关键词：计算机视觉高压输电线路智能巡检系统设计与实现

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三向应力下花岗岩水力剪切和渗流试验研究

岩石力学与工程学报 2024年第4期43卷 797-808页

作者：唐巨鹏余泓浩魏志豪张枭辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学新能源研究中心辽宁阜新123000

为揭示三向应力作用下干热岩水力剪切对岩体渗透特性影响机制,采用自制耐高温真三轴水力剪切试验装置和渗透率测试系统,以松辽盆地大庆地区花岗岩为研究对象,将预制裂隙花岗岩进行高温处理,通过改变三向应力、注水压力、注水流量和时长... 详细信息

为揭示三向应力作用下干热岩水力剪切对岩体渗透特性影响机制,采用自制耐高温真三轴水力剪切试验装置和渗透率测试系统,以松辽盆地大庆地区花岗岩为研究对象,将预制裂隙花岗岩进行高温处理,通过改变三向应力、注水压力、注水流量和时长模拟不同热储地质特性,利用裂隙面粗糙度系数表征裂隙水力剪切前后变化特征,进行不同三向应力下注水参数对花岗岩水力剪切后裂隙渗透率影响试验。研究结果表明:(1)花岗岩质量损失率和孔隙率随温度增加而增加,抗拉–压强度随温度增加而降低;(2)不同孔隙压和温度作用下裂隙渗透率均随体积应力增大而减小,150℃~350℃时裂隙渗透率由10^(-17) m^(2)量级增长到10^(-16) m^(2)量级;(3)水力剪切最大注水压力与体积应力间服从二次多项式规律分布,体积应力18.5 MPa时最大注水压力为4.78 MPa;(4)水力剪切后花岗岩裂隙渗透率随注水流量增加而增加,随注水时长先增加后稳定或降低;(5)不同体积应力、注水流量和时长水力剪切后裂隙面粗糙度系数均降低,表明花岗岩裂隙面在水力剪切后更光滑渗流能力提高。

关键词：岩石力学水力剪切三向应力渗透率

基于能量原理不同含水率下煤岩体变形破坏能量损伤演化机制

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 67-80页

作者：于永江刘佳铭杨云涛宋志远赵尚清辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

为探究不同含水率下煤岩体在变形破坏过程中的能量演化规律与损伤演化特征,对双马一矿煤岩体开展了在不同含水率条件下单轴压缩试验,基于能量计算及最小耗能原理,分析不同含水率下煤岩体能量耗散特征及损伤演化机制,结果表明:不同含水... 详细信息

为探究不同含水率下煤岩体在变形破坏过程中的能量演化规律与损伤演化特征,对双马一矿煤岩体开展了在不同含水率条件下单轴压缩试验,基于能量计算及最小耗能原理,分析不同含水率下煤岩体能量耗散特征及损伤演化机制,结果表明:不同含水率下煤岩体力学性质不同,峰值应变与含水率呈正相关,抗压强度、弹性模量与含水率呈负相关;煤岩体含水率越高,其在峰值处弹性应变能及破坏吸收总应变能越小,耗散能占总应变能比例越高;基于最小耗能原理建立的损伤本构模型表明:随着煤岩体含水率增加,损伤门槛值逐渐降低;干燥状态下,煤岩体在应力峰值处损伤变量分别为0.36、0.28,当含水率增至自然状态时,煤岩体在应力峰值处损伤变量值分别下降0.09、0.18,但当含水率增至饱水状态时,煤岩体在应力峰值处损伤变量值反而分别大幅度上升0.102、0.49,总体呈先减后增的发展趋势;进一步建立了不同含水率煤岩损伤应变能释放率演化模型,低含水率煤岩较干燥煤岩的最大损伤应变能释放率大幅度下降,降幅分别为45.61%、31.29%,而随着含水率增加至饱水状态,其最大损伤应变能释放率增大幅度较平缓,分别为3.08%、8.80%,表明煤岩破坏剧烈程度并未大幅度增加。研究成果对煤岩矿柱水害预测评价与岩石损伤评估具有一定参考意义。

关键词：能量演化煤岩体最小耗能法损伤本构模型最大损伤应变能释放率

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断层黏滑失稳过程声-电信号响应特征研究

岩土力学 2024年第4期45卷 973-990页

作者：赵扬锋丁玲王学滨樊艺荆刚辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学辽宁省矿山沉陷灾害防治重点实验室辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学计算力学研究所辽宁阜新123000 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083

为深入探索断层黏滑失稳的阶段特性以及声-电多源联合前兆特征,对含不同预制倾角断层的正长花岗岩开展了侧压分别为5、15、25MPa的双向剪切摩擦试验,观察和分析了断层黏滑失稳过程的力学行为以及声发射、电荷感应信号的时频响应特征。... 详细信息

为深入探索断层黏滑失稳的阶段特性以及声-电多源联合前兆特征,对含不同预制倾角断层的正长花岗岩开展了侧压分别为5、15、25MPa的双向剪切摩擦试验,观察和分析了断层黏滑失稳过程的力学行为以及声发射、电荷感应信号的时频响应特征。结果表明:(1)侧压和断层倾角改变了断层的黏滑特征,进而影响了感应电荷量和声发射事件震级。侧压越大,间黏滑和黏滑失稳阶段的电荷量占比以及电荷累积速度越大。相较于56º断层,45º断层黏滑失稳时基于振幅的统计指标b值更小,大尺度破裂占比更大。(2)声-电信号幅值的分形特征可以反映断层面黏滑错动释放能量的差异。声-电信号频域的阶段性响应特点可有效辨识实验室尺度下断层黏滑失稳的演化过程,可以将声-电信号主频幅值急剧提高作为断层黏滑失稳前兆特征之一。临近断层黏滑失稳时声发射和电荷感应参量(能量、分形维数、频谱幅值)均呈现明显的“突增”特性。(3)声-电信号能量突增与黏滑应力降之间具有较好的对应性,但并不完全同步。断层黏滑失稳时,声发射会先于电荷感应产生高幅值信号。仅采用单一声发射或电荷感应信号来预警有可能造成信息漏报、误报,需结合声发射和电荷感应信号特征以实现声-电二元信号的相互补充与验证。

关键词：斜交断层黏滑声发射电荷感应时频特征

基于后悔理论的图模糊LINMAP多属性决策方法及应用

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控制与决策 2024年第8期39卷 2810-2816页

作者：王磊苑博荣辽宁工程技术大学基础教学部辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学理学院辽宁阜新123000

针对图模糊多属性决策方法基于未知属性权重且往往只考虑客观属性信息的不足,提出一种基于后悔理论的图模糊LINMAP多属性决策方法.首先,依据后悔理论的思想,定义图模糊后悔-欣喜函数,给出方案感知效用值的计算方法;然后,设计图模糊偏好... 详细信息

针对图模糊多属性决策方法基于未知属性权重且往往只考虑客观属性信息的不足,提出一种基于后悔理论的图模糊LINMAP多属性决策方法.首先,依据后悔理论的思想,定义图模糊后悔-欣喜函数,给出方案感知效用值的计算方法;然后,设计图模糊偏好信息集,用其表示属性间的相互影响关系,并提出方案对序列和决策者事先给定偏好信息的图模糊一致性程度和非一致性程度;接着,通过图模糊得分函数和精确度函数构建含有参数的目标函数,并设置图模糊阈值,使得非一致性程度最小化且一致性程度与非一致性程度差别至少不小于该图模糊阈值,据此建立新的优化模型,获得备选方案的属性权重向量和模糊理想点,进而利用感知效用值对备选方案进行排序择优;最后,通过算例分析验证所提出方法的合理性,并通过灵敏度分析和对比分析表明所提出方法的灵活性和优点.

关键词：图模糊集后悔理论图模糊偏好图模糊LINMAP方法感知效用值多属性决策

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煤与瓦斯突出物理模拟试验研究现状及展望

岩石力学与工程学报 2024年第3期43卷 521-541页

作者：唐巨鹏张昕潘一山辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁大学环境学院辽宁沈阳110036

煤与瓦斯突出是煤矿井下开采活动中较为常见的动力灾害,严重威胁着矿井安全绿色生产。鉴于现场煤与瓦斯突出的不确定性、突发性和危险性,物理模拟试验成为了研究煤与瓦斯突出机制的有效手段。通过查阅大量文献发现:(1)突出模拟试验装置... 详细信息

煤与瓦斯突出是煤矿井下开采活动中较为常见的动力灾害,严重威胁着矿井安全绿色生产。鉴于现场煤与瓦斯突出的不确定性、突发性和危险性,物理模拟试验成为了研究煤与瓦斯突出机制的有效手段。通过查阅大量文献发现:(1)突出模拟试验装置由单轴向双轴、常规三轴、真三轴迭代升级,试件尺寸由小到大,数据采集由单一到多元化,各种大型多功能真三轴可视化、模块化试验系统的成功研制,为煤与瓦斯突出发生机制的定量研究提供了有效平台;(2)开展大量围绕“三要素”的煤与瓦斯突出物理模拟试验研究,探索地应力、瓦斯压力、煤体物理力学性质对突出的影响程度,通过煤层温度和两相流冲击演化反演突出强度,基本掌握突出的发动条件及致灾机制,形成了具有我国特色的煤与瓦斯突出理论体系。然而,随着我国煤矿开采深度不断增加,深部煤与瓦斯突出机制变得更加复杂。针对新形势下煤与瓦斯突出研究存在的不足,对未来的研究方向提出建议和展望,旨在完善煤与瓦斯突出机制体系,突破定性假说研究阶段,对灾害孕育、发生、发展阶段的定量条件进行探索,为现场煤与瓦斯突出预测与防治提供可靠的理论基础。

关键词：采矿工程煤与瓦斯突出试验装置物理模拟研究现状