海域围堰上软下硬地层中地下连续墙施工技术研究与实践

汕头市苏埃通道南岸明挖隧道位于海域围堰内,围堰内上软下硬的特殊地层给地下连续墙施工过程中的泥浆护壁、成槽造成极大的困扰。地下连续墙成槽施工前期主要采用"抓—冲结合"成槽工艺;在淤泥层、砂层、全风化岩层采用液压抓斗成槽机直接成槽;在强风化、中风化、微风化岩层采用冲击钻机冲孔、修槽成孔工艺。单元槽段成槽时一般完成1个槽段需要20 d以上,最长1个槽段达40 d,严重影响工期进度。为了改变地下连续墙施工状况,结合类似工程实践经验,在旋挖钻的基础上进行改造,将钻头设计为牙轮钻钻头,对强、中风化岩层钻孔取芯,通过组合使用"成槽机+冲击锤+旋挖钻(牙轮钻)"后,实现了地下连续墙施工效率的极大提升。经过成槽施工方案比选、入岩墙深设计优化、孤石破碎和基岩处理工艺探讨,顺利完成了该基坑工程,积累了在该类上部淤泥下部基岩地层中地下连续墙施工的经验。     

基于两阶段K-means聚类的道路运行状况评价方法

为有效评价道路运行状况,通过分析车辆在行驶过程中运行状态的变化,研究了一种基于两阶段K-means聚类(TSKC)的道路运行状况评价方法.针对K-means聚类数选取的任意性和聚类中心选取的随机性问题,提出基于遍历的K-means聚类方法,采用类吸引度确定聚类数和初始中心,并以此为初始条件进行第二阶段K-means聚类,得到交通模式.提出模式吸引度、路段评价指数、分布均衡度,并用这些指标来评价路段交通运行状况.以北京市朝阳区北辰东路为例进行验证,结果表明,该方法比传统道路评价方法更细致、全面、直观地描绘了车辆状态的演变过程和交通模式的分布情况,具有良好的实用性.     

燃料电池船舶舱内氢气泄漏数值模拟研究

燃料电池船舶运载着大量氢气作为燃料,在给船舶带来动力的同时,也因其易泄漏、爆炸等特性对船舶安全带来了威胁.针对船舶燃料电池舱内发生氢气泄漏的情景,选取目标船舶建立其燃料电池舱三维几何模型,并基于理想气体模型和氢气泄漏参数,计算出氢气从管道的泄漏值.再基于流体计算软件Fluent,选取适合的气体扩散模型,通过边界条件的设置,开展对舱门开闭和通风口状态的联合通风条件下氢气在舱内的扩散过程的瞬态数值仿真实验,并对不同条件下的舱内氢气浓度分布和发展规律进行了对比分析.仿真结果表明,在舱室上方的4个角落处,氢气的聚积浓度更高,是氢气探测器安装的最佳位置;在通风口保持自然通风的条件下,打开舱门可以使氢气的最终浓度降低20%左右;在单个通风口采用强制通风的通风量达到6 m3/s时,燃料电池舱内的氢气向其他舱室的扩散浓度可以维持在4%的安全浓度以下,且整个舱室的氢气浓度都可以保持在一个较低的水平,而继续增大通风量对氢气浓度的降低效果并不显著.     

路锥投收自动控制系统的研制

针对高速公路交通事故现场快速隔离、警示和防护等日益增强的需求,提出一种新型路锥自动投收装置的系统设计方案.针对传统大型路锥投收装置费用高、结构复杂的弊端,利用虚拟样机技术开展紧凑型路锥自动铺设、回收一体化装置的机械结构的设计,包括路锥的叠置、拾取、传送、放置等机构.并利用Pro/E、ADMAS等仿真软件进行仿真测试.基于ARM提出嵌入式的系统总体设计方案:以uCOS-II操作系统为平台,以STM32系列单片机为CPU,完成控制器的软硬件设计,并采用"S"型加减速控制曲线策略实现电机的平滑控制.基于Android开发了操作方便、友好的人机交互接口,以"蓝牙"作为上下位机的通信桥梁,以RSA算法作为上下位机数据交互中的安全的保障.实车测试结果表明,该设计方案的路锥投放与回收成功率均达到95%,基本符合要求.但高、低速时路锥投放、回收的成功率差异较大(6%),此外,路锥的倒伏率达到5%,该单项指标基本不满足设计要求.     

基于轨迹的内河船舶行为模式挖掘

从内河海量的船舶AIS数据中提取出有用的交通知识,辅助水上安全监管,对于研究日益复杂的水上交通安全形势具有重要意义.基于内河船舶行为特征,构造由船舶位置、航速和航向4个维度组成的船舶航行状态空间来描述船舶行为.针对传统DBSCAN聚类算法提取状态空间中相似船舶轨迹存在计算复杂高的问题,提出增量式算法改进DBSCAN算法用以高效地计算不同船舶的行为模式;然后利用核密度估计等统计方法对不同模式的船舶行为特征进行数据挖掘,得到船舶航速、航向和位置的时空分布特征规律,进一步挖掘不同行为模式下的船舶微观特征.以武汉航段的汉江分叉航道水域作为研究案例,利用所提的方法对该水域分析研究,得到了6类不同行为模式,挖掘出不同模式下分叉航道内船舶静态属性信息(船舶类型、船舶尺寸)、空间分布特征(轨迹点分布、航速分布、航向分布)、船舶到达规律等信息.利用该模型所提取的知识有助于水上监管人员迅速获取水域交通态势,从而提高水上交通安全监管的水平和效率.     

高速公路车辆典型交通违法行为危险度分级预警方法

高速公路不文明驾驶行为及交通违法行为的频发严重影响了高速公路交通流运行的安全与效率.基于采集的高速公路交通安全相关数据,对高速公路典型交通违法行为的危险度的分级预警方法进行了研究.针对高速公路的交通事故数据,以从恶劣天气、道路线形、违法类型的角度分析了道路交通事故与各类因素的相关性,在此基础上确定进行分级预警的影响因素.综合考虑在气象条件、交通状况、道路线形及各类违法行为,提出了层次分析与模糊评价相结合的方法,建立了针对高速公路违法行为危险性的分级预警模型,并用实际案例数据对模型的适用性进行了验证.结果显示,模型具有良好的适用性,所建立的分级预警模型可以为高速公路的主动交通预警及管理提供参考与支撑.     

柴油机减压-排气复合缓速匹配试验研究

通过对柴油机独立减压缓速、排气缓速性能进行研究,获取了二者在循环工作过程中的作用区域和性能提升的影响因素,并以此为基础,组合二者最优方案形成了复合缓速系统,进一步分析独立缓速性能改进方法在复合缓速中的适用性,通过试验验证了改进策略的有效性。研究结果表明,复合缓速是一种有效的辅助缓速装置,合理匹配后可在柴油机运转转速范围内获得与柴油机标定功率相等的制动功率,同时柴油机排温仍然可控制在限值范围内。     

掺混甲烷对乙烯层流预混火焰炭烟形貌的影响

针对掺混甲烷的乙烯层流火焰中的炭烟颗粒从形貌角度进行了研究,构建了具有相同当量比(2.07)、火焰温度、气体流速的层流预混乙烯火焰和掺混甲烷的乙烯火焰,并各自选取了3个高度进行热泳探针取样,采用TEM和AFM方法对各个工况的炭烟颗粒粒径分布、平均粒径、平均体积当量球径进行了对比。发现少量的甲烷掺混会令乙烯火焰中炭烟颗粒的尺寸变大,而当甲烷掺混量变多时该现象消失。而通过对颗粒的圆度、球度和分形维数计算和分析,发现即使是很小的颗粒也具有相似的不规则形状,这一现象广泛存在于各种火焰和各种大小的颗粒中,不受掺混比的影响,并且越大的颗粒结构越松散。     

重型单缸柴油机燃烧过程强化研究

在1台排量为2.8L的单缸柴油机上,通过燃烧过程不断强化,将输出功率从73kW提高到150kW。研究分为两个阶段:第一阶段通过提高进气压力、降低进气阻力、优化配气相位、优化喷油系统参数,将输出功率从73kW提高到92kW;第二阶段采用了电控单体泵供油系统,并优化喷孔参数、进一步提高进气压力、降低进气温度、提高发动机转速,将输出功率提高到150kW。放热率分析结果表明:对于高强化燃烧过程,虽然预混和扩散燃烧阶段的放热速率大幅度增加,但其放热量占总放热量的比率下降,后燃阶段的放热比率显著增加。因此加强扩散燃烧阶段的放热速率仍然是高强化燃烧过程面临的主要问题。     

基于发动机台架考核方法的气缸盖高周疲劳特性研究

依据发动机台架考核规范,运用疲劳强度理论,对某铸铁气缸盖进行高周疲劳强度评估。明确温度和应力随考核工况改变的变化行为,研究气缸盖各区域受工作载荷的影响状况,为缸盖寿命评估模型提供载荷边界。结合疲劳理论,在考虑材料修正的基础上进行了疲劳特性分析和损伤状况分析。分析表明,气缸盖各区域的疲劳安全系数均大于1,视为安全,但冷却钻孔区域的安全裕度较小。