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关键词： 水电站   水下建筑物   缺陷检测   Mask R-CNN   注意力机制   特征融合  

摘要： 水下建筑物缺陷检测是保障电厂长期稳定运行的关键任务之一。针对水下建筑物能见度低、人工检测成本高、检测任务危险、缺陷检测精度低等问题,提出一种基于改进Mask R-CNN的水电站水下建筑物缺陷检测算法。采用图像处理技术提高水下缺陷图像质量;通过K均值聚类算法确定先验边界框,提高模型效率;在网络中添加注意力机制,聚焦重要信息,增强网络对水下缺陷的关注度,提高模型性能和检测的准确度;修改特征融合网络为SS-FPN(FPN Scale Sequence),减少特征融合时信息丢失,加强语义融合。对比试验结果表示,与改进前基于ResNet50的Mask R-CNN算法相比,改进后的算法提高了水电站水下建筑物缺陷检测的精度,后续处理得到的缺陷轮廓更精确。

关键词： 软岩巷道   预应力锚杆   联合支护   数值模拟  

摘要： 针对某铜矿南北缘接触带-400 m水平沿脉巷道围岩软化、原有支护方式失效、掘进过程中巷道冒落现象时有发生的问题,采用岩石力学特性试验确定了工程岩体强度,分析了原有支护失效的原因,采用FLAC3D数值模拟软件探究了预应力锚杆的合理支护参数及支护原理,对比不同支护方案对围岩的控制作用。在此基础上,提出了锚间距为0.9 m、预紧力为90 kN、喷射混凝土厚度为100 mm的联合支护方案。数值模拟结果表明,该方案能有效减小围岩的塑性区体积,并将巷道的顶板下沉量、两帮移近总量分别控制在21 mm、19 mm以内,对比无支护分别缩小了44.9%、56.2%,支护效果良好。现场应用结果表明,巷道变形在第42天后趋于稳定,在第91天时,顶板下沉量达28.74 mm,两帮移近总量达22.32 mm,该方案能满足矿山安全生产需要,基于FLAC3D设计并优化软岩巷道预应力锚杆支护参数是合理可行的。

关键词： 连接支架   数值模拟   铝合金   工艺优化   压铸  

摘要： 针对新能源汽车电动机铝合金连接支架壁厚不均匀造成的充型流量不均衡和气孔等压铸缺陷,分析了支架零件的结构特点和成形品质要求。采用Magma?软件模拟研究支架的充型凝固过程,根据零件结构特点和后续机加工要求划分零件工艺区域;研究铝液充型时局部流量不均衡产生的原因并预测气孔、冷隔和缩松等缺陷的产生趋势,从而优化设计连接支架压铸排溢系统。根据压铸过程的压力与流量关系P-Q2曲线,改进内浇道的形状和大小,调整均衡各区域的充型流量和充型压力,提高铸件内部组织致密度及生产品质。

关键词： Methane   Multiphase flow   Groundwater   Heterogeneity   Numerical modeling  

摘要： Stray gas migration (GM) from hydrocarbon wells with integrity issues poses risks to groundwater quality and infrastructure. Three-dimensional multiphase and multicomponent numerical simulations are employed to study methane gas migration at the field scale to evaluate impacts on shallow aquifers. Simulations were based on a heterogeneous field site in the Saint Lawrence lowlands sedimentary basin, southern Quebec, Canada. The conceptual model includes groundwater flow, free-phase gas transport (methane and background gases) under capillary and buoyancy forces, methane dissolution into groundwater, and advective-diffusive transport of dissolved gases. This study investigates a multicomponent gas source (containing methane CH4 and ethane C2H6), continuous and intermittent (pulsed) gas releases, different background dissolved gases, and varying groundwater flow velocities. Simulations reveal that low-permeability layers, even of limited thickness, cause significant gas accumulation and lateral spreading. Horizontal groundwater flow velocities enhance lateral gas migration at interfaces with low-permeability materials. Lateral gas-phase migration becomes pronounced above a critical flow velocity of approximately 60 cm/year. Structural heterogeneity controls potential migration pathways, and flow velocity influences the extent and rate of lateral gas migration. Results suggest that methane concentrations and low residual gas saturations persist within heterogeneous domains years after leak remediation, especially under low groundwater velocities, underscoring the need for targeted monitoring approaches based on hydraulic conditions. High-gradient conditions require broader and deeper monitoring to capture gas dynamics influenced by low-permeability layers. Pulsed gas leakage, characterized by oscillatory responses of gas saturations and total dissolved gas pressures (TDGP), prevents the system from reaching steady state, enhancing leak detectability.

关键词： 400 km/h高速列车   减阻方案   横风   气动性能   数值模拟  

摘要： 为了提高列车高速运行时的性能和能效，对其进行减阻设计至关重要，尤其在横风环境下，列车的气动特性会显著恶化，导致气动载荷发生显著波动。为了深入探明在不同气动外形减阻方案下，400 km/h高速列车在横风环境下的适应性，采用基于SST k-ω湍流模型的改进延迟分离涡模拟方法，对不同减阻措施下列车的横风气动性能进行数值模拟研究，并利用风洞试验进行了验证。选取转向架优化及受电弓优化两种常见的气动减阻措施，明确列车在不同措施下的气动载荷变化及其周围流场的演变规律。结果表明：两种减阻优化措施在横风环境下的减阻效果十分显著，转向架优化工况整车阻力降低了66.7%，受电弓优化工况整车阻力降低了20.0%；相比于基准模型，转向架优化措施显著增加了头车背风侧的负压幅值，头车的横向力增加4.2%，倾覆力矩增加3.7%，中车升力减小了7.1%，尾车倾覆力矩增大16.9%；受电弓优化后背风侧涡发展比较缓慢，远离列车表面的速度减慢，中车后部及尾车的背风侧高负压区域增大，中车横向力增大39.2%，尾车横向力增大111.7%。转向架和受电弓的优化设计虽然在减小列车气动阻力方面表现优异，但在横风环境下，这些设计反而可能导致列车气动性能的恶化，运行速度在100～360 km/h之间时，两种优化措施下的列车临界风速显著降低，运行安全区域受到较大影响。因此，在对高速列车进行减阻优化设计时，除了要考虑在正常环境下的减阻效果外，还必须综合考虑列车在横风环境下的适应性，以确保列车在横风环境下的运行安全。

关键词： 无人机   高海拔环境   螺旋桨气流   强迫风冷   电机热管理   数值模拟  

摘要： 海拔高度引起的气压及空气密度变化会显著影响螺旋桨气流特性，进而削弱电机的散热性能，导致其会在高海拔地区产生较大的温度变化，影响无人机运行的可靠性安全性。本文基于一款X2212型无人机风冷永磁同步电机，采用数值模拟与试验验证相结合的方法，系统分析了三种海拔高度（510m、2560m、4280m）及三种转速（4000r/min、6000r/min、8000r/min）下螺旋桨气流对电机温度场的影响。通过搭建电机温度测试平台，测试不同工况下电机温升分布，并与仿真结果进行对比分析，以验证模型的准确性。研究发现，随着海拔升高，电机最高温度在三个转速情况下都呈现逐渐降低的趋势，但电机的相对温升随海拔升高而增加。结果表明，海拔变化带来的空气、气压降低与环境温度的变化协同影响电机的温度变化。随着海拔升高，环境温度的降低使电机整体温度呈下降趋势，但空气的稀薄削弱了螺旋桨气流的冷却能力，导致电机的散热效率下降，相对温升增加。

关键词： 混凝土   非定常泵送   管道压力   激励力   双流体模型   数值模拟  

摘要： 为了研究混凝土非定常泵送过程的中管道压力与激励力，基于双流体流动模型，采用数值模拟的方法，研究其流动特性和泵送机理，并对管道内混凝土泵送压力损失进行了仿真验证；基于混凝土泵的压力信号得到的理想混凝土泵送速度，通过控制速度入口边界条件建立混凝土非定常流动模型，对不同泵送工况下混凝土在弯管与直管中的流动进行了数值模拟，并着重研究了两种管道的管道压力与激励力特性。结果表明，双流体流动模型能很好地模拟管道内混凝土的流动特性，定常泵送工况下其压力损失与理论计算结果的误差为6.75%；非定常泵送模型的管道压力变化趋势与实车泵送压力有较好的一致性，不同泵送工况下，弯管与直管的管道压力与激励力主要幅值频率均分布在0.12～1.15Hz之间。

关键词： CCUS   数值模拟   二氧化碳管道泄漏   渤海  

摘要： 碳捕捉、利用和封存（CCUS）技术是增加碳汇、控制大气中二氧化碳浓度的最重要的技术手段之一。预测CCUS过程中二氧化碳泄漏对海洋环境的影响是CCUS技术工程应用的关键任务。本研究以渤海二氧化碳输送管道泄漏情景为例，建立了二氧化碳—海水气液二相流模型，模拟了不同泄漏量下二氧化碳泄漏后在海水中的时空分布，并分析了泄漏对海水pH的影响。研究结果表明，在浅海管道二氧化碳泄漏后，二氧化碳气泡以射流形式进入海水并迅速上升到海面溢出到大气中。在工程附近海域，pH由8.18降至4.88，最大下降3.3个单位，然而，影响范围相对较小，水平方向影响范围小于20 m，在不同泄漏量下，二氧化碳羽流的空间结构相似，高泄漏量条件下的二氧化碳浓度更高。本研究结果可为浅海CCUS风险评估提供技术方法和参考。

关键词： MILD燃烧   射流速度   燃烧特性   NO   排放   数值模拟  

摘要： 本文以某炼化厂的尾气焚烧炉为研究对象，通过数值模拟的方法，研究了一次风和二次风的分配比例、二次风的射流速度以及二次风的分散程度对焚烧炉膛内MILD燃烧的形成、燃烧特性及NOx生成的影响。数值模拟结果表明：在空气总流量不变的情况下，减小一次风的占比并提高二次风射流速度有助于MILD燃烧的形成。当一次风量由贫燃料燃烧逐渐转变为富燃料燃烧时，可以实现常规燃烧向MILD燃烧的转变，在此过程中，燃烧产生的NOx显著减少。提高二次风的射流速度，有利于强化烟气的卷吸和燃料/空气混合物的均匀分布，扩大燃烧反应范围，使炉膛内的温度分布更加均匀，有效减少出口的NOx排放。在较高的二次风射流速度下，可以促进MILD燃烧的形成和稳定。在模拟范围内适当提高二次风分散程度，扩大了二次风射流卷吸范围，使得燃烧发生在更大区域，有利于稳定燃烧及进一步降低NOx排放。

关键词： 隧道工程   锚固岩体   复合岩体方法   数值模拟   力学特征   锚固效应  

摘要： 为研究岩体在单轴压缩条件下锚杆支护机理和支护效应量化计算方法，本文基于均匀化复合岩体方法，通过开展单轴压缩条件不同岩体强度和锚杆密度下锚固岩体数值模拟，系统研究锚固岩体细观应力演化分布规律和宏观破坏特征以及锚固效应；在采用Mohr-Coulomb强度准则得到锚固界面峰值剪切强度的基础上推导锚固岩体应力提升计算方法，并引入锚固界面强度发挥系数进行修正。通过与数值分析结果对比验证了计算方法的合理性，可以较好反映不同锚杆密度和岩体强度下锚杆支护效果。研究结果表明：锚杆支护通过改善岩体细观应力状态，提高锚固岩体宏观变形刚度与峰值强度，无锚杆与不同锚杆密度下小主应力最大值分别是0MPa、0.35MPa、1.7MPa，越靠近锚杆的位置，应力提升效果越明显；在连续加载下锚固岩体达到岩体本身抗压强度后由于锚杆的横向约束作用并不会屈服，而是沿其强度包络线继续承载直至锚固界面破坏达到复合岩体峰值强度。在同一岩体强度下，锚杆密度越大，锚杆支护效应越明显；在不同岩体强度下锚杆支护效应发挥程度明显不同，岩体强度越低，锚固界面峰值剪应力越小，锚固岩体细观应力和宏观强度提高幅度越小，在锚杆密度等于1m-2时不同岩体强度下细观应力平均值分别是1.70MPa、0.85MPa、0.31MPa，锚固岩体强度提升分别为77.1%、70.9%、62.2%。