- 高世交;张锐;陈亮;李阳春;乔杰;姜涛;汤金平;王永;李鹏;
为解决现有超声波风速计在高风速环境中噪声抑制能力和测量精度不足的问题,设计了一种基于线性调频(linear frequency-modulated,LFM)信号的超声波风速计。系统对驱动信号进行线性频率调制,利用LFM信号的脉冲压缩特性提高系统的抗噪能力和测量精度。系统基于反射式结构,设计了适用于高风速环境的收发电路,并给出一种广义二次互相关(generalized second-order cross-correlation,GSCC)算法,结合相位变换加权(phase transform,PHAT)进一步发挥LFM信号在时延估计上的带宽优势。最后,通过仿真实验验证了所提方案的可行性,并在此基础之上设计开发了一款基于线性调频信号的超声波风速计。该风速计的测试结果表明:在风速为1.3~14.3 m/s时,风速均方根误差(root mean square error,RMSE)小于0.16 m/s,风向均方根误差小于2.3°;在风速为40.9~61.4 m/s时,风速均方根误差小于1.4 m/s,风向均方根误差小于0.5°。该设计具有成本低、性能稳定、便于集成等特点,可满足绝大多数行业应用对风速风向精准测量的需求。
2026年01期 v.21 12-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 2767K] [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 张钦刚;刘昱辰;王腾;
煤岩作为一种典型的非连续介质,内部含有大量的天然裂隙,天然裂隙结构影响着煤岩水力裂缝扩展规律。以天然煤岩为研究对象,借助计算机断层扫描(computed tomography,CT)技术和图像处理软件获取天然裂隙结构信息,利用天然裂隙长度(l)、宽度(b)、曲率(K)和分形维数(D)4个表征参数描述和分析天然裂隙的空间形态和几何特征分布;以原始天然裂隙为参考,构建具有不同结构特征的煤岩天然裂隙重构模型,利用连续介质力学离散元法开展裂隙煤岩水力压裂数值模拟,分析不同天然裂隙结构对水力裂缝的起裂压力、扩展压力以及裂缝扩展规律的影响,揭示含天然裂隙煤岩的水力裂缝的扩展机理。研究结果表明:煤岩基质中天然裂隙长度会显著影响岩体的整体强度,长度由特征集l_0增大到l_3时,煤岩强度降低,水力裂缝起裂压力减小13%;天然裂隙宽度由特征集b_1增大至b_3时,起裂裂缝的偏转角度则稳定在32.8°~34.1°之间,变化不明显,但模型中裂缝的起裂位置发生了明显变化,呈现出向下偏移的趋势;天然裂隙曲率和分形维数的改变使得裂缝发育情况变得更加复杂,这会显著影响井筒周围的应力场分布以及水力压裂产生的主裂缝数量。
2026年01期 v.21 24-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 2048K] [下载次数:197 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 杜春彦;郑可欣;尉雪菲;
在双碳目标下对煤炭需求量进行中长期预测可以为能源结构优化和政策制定提供科学依据。采用长短期记忆网络(long short-term memory networks,LSTM)模型、灰色预测模型(GM(1,1))与支持向量机(support vector machine,SVM)模型,选择河南省生产总值(gross domestic product,GDP)、清洁能源消费占比、能源消费弹性系数、人口数量与城镇化率5个参数作为特征序列,对2025—2035年河南省煤炭需求量进行预测,并选择长远能源规划(long-range energy alternatives planning system, LEAP)模型对政策强制情景、技术突破情景、经济波动情景进行煤炭需求量预测。结果表明:LSTM模型、GM(1,1)模型与SVM模型预测2025—2035年煤炭需求量分别为12 009.12万~14 498.02万吨标准煤、11 092.74万~14 793.42万吨标准煤和11 209.26万~14 200.20万吨标准煤。2035年的煤炭需求量与国际能源署(International Energy Agency, IEA)基于低碳加速背景下的煤炭需求量较为接近,能够满足双碳目标下对煤炭需求的预期。
2026年01期 v.21 34-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K] [下载次数:0 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ]