无线可充电传感器网络的能量补充策略研究

为均衡网络能耗,及时为可充电无线传感器网络中能量较低的节点补充能量,本文提出一种基于非均匀分簇的多跳能量补充算法。该算采用非均匀分簇的多跳路由协议,每次充电前基站根据本文提出的剩余时间与地理位置联合优先权算法,计算出各簇的优先值后规划最优充电路径。仿真实验结果表明,本算法与其他算法相比有较好的扩展性,能有效均衡网络能耗并及时为节点充电。     

基于多通信半径和麻雀搜索的节点定位算法

针对现有无线传感器网络中节点定位算法精度低的问题,提出了一种LSSA-DV-hop算法。在此算法中引入了多通信半径的概念细化节点跳数,对多跳情况引入修正因子,对跳数进行修正。将定位问题抽象为函数寻优问题,使用麻雀搜索算法寻求函数最优解。同时针对优化算法在寻优过程中存在的易陷入局部最优解、种群多样性减少的问题,引入Levy飞行并添加动态递减因子在使其在前期有较好的全局搜索能力,在算法后期有较强的局部寻优能力。仿真结果表明,与经典DV-hop算法及现有改进算法相比提出算法定位误差平均值降低了51.42%和32.97%,定位精度更高。     

超高压水力割缝强化抽采瓦斯技术研究

水力割缝是一种重要的强化瓦斯抽采增透技术,现已开始在低透气性突出煤层应用。为了进一步考察其实际效果,选取新集二矿1煤组220112工作面底抽巷实施了100 MPa超高压水力割缝试验。试验结果表明:割缝后,瓦斯抽采纯量平均0.77 m3/min,是未割缝钻孔的瓦斯抽采纯量(0.34 m~3/min)的2.26倍;1煤层组瓦斯抽采钻孔抽采30、60天的抽采有效半径为5 m、7.5 m,极限抽采半径为8 m,相比水力冲孔、未割缝钻孔抽采有效半径显著增加,超高压水力割缝强化抽采瓦斯技术具有广泛的应用前景。     

泄洪洞反弧段末端水力特性指标分布规律

龙抬头式泄洪洞在水利水电工程中应用十分普遍,但是由于反弧段流态复杂,其产生空蚀破坏的原因尚不明晰。对不同泄洪洞体型掺气前后的工况进行三维数值计算,对其水力特性指标的分布规律进行研究。结果表明:随着落差Δz增大,反弧段流速逐步增大,水流空化数逐步减小;反弧半径R的改变对反弧段水力参数的影响有限。掺气水流的反弧段水力学指标主要取决于Δz,而受反弧半径R的影响相对较小。当Δz减小时,反弧段末端的水力参数在掺气前后变化不大,反弧段末端下游30m(等于15倍的挑坎高度)处的掺气水流的流速明显降低,空化数明显增高,掺气水流的保护作用对空腔下游部分的水力参数影响更加明显。在反弧末端有二次流出现,两侧边墙附近存在对称涡,不仅对边墙附近的流速压力分布产生一定影响,也加剧了反弧段内的水力特性的复杂程度。     

宾汉姆流体柱—半球形渗透注浆形式扩散参数的研究(“研究生论坛”稿件)

文献检索表明：目前国内外还没有一个能较准确计算宾汉姆流体柱—半球形渗透注浆形式扩散参数（如,半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度等）的理论公式,导致理论远滞后于工程应用。以宾汉姆流体流变方程及渗流运动方程为基础,采用理论分析与实验研究等方法,研究了宾汉姆流体柱—半球形渗透注浆形式的半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度理论计算公式;分析了宾汉姆流体流变性、注浆压力、地下水压力及注浆管半径对柱—半球形渗透注浆形式的半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度的影响;设计注浆试验对其进行验证。结果表明：由宾汉姆流体柱—半球形渗透注浆形式的半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度理论公式计算出的半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度理论值与注浆试验的实测值间虽有25%-30%范围内的差异,但都处于可接受误差范围内。因此,研究成果可为实际注浆施工提供理论支撑与指导作用。     

裂纹起裂角预测方法研究

本文提出一个新的屈服准则,该屈服准则适用于岩石类材料的小范围屈服,旨在预测弹塑性材料的破坏行为,基于该屈服准则,推导出了I型,II型以及I-II混合型裂纹尖端塑性区半径并对在单轴拉伸和纯剪切等荷载作用下的裂纹尖端塑性区进行了分析。结果显示,荷载加载方式、裂纹倾斜角和材料内摩擦角对塑性区的形状与大小有显著影响。根据对裂纹尖端塑性区的分析,基于如下假设：裂纹沿塑性区最短路径扩展,本文在提出的屈服准则的基础上导出了新的断裂准则,该准则可预测裂纹开裂初始角。相较于其他断裂准则,文献实验结果与本文提出的准则吻合地更好,能更加精确的预测裂纹的起裂角。     

多支化两亲聚合物合成及其原油乳化作用研究

通过自由基胶束共聚法制备了N-苄基-N-n-十六烷基丙烯酰胺/丙烯酰胺/丙烯酸钠三元共聚两亲聚合物-P(AM/BHAM/NaA),并优化了合成方案。该聚合物具有临界聚集浓度(CAC),当该两亲聚合物质量浓度高于700mg/L时,P(AM/BHAM/NaA)在水溶液中形成聚集体,并随着聚合物质量浓度的增加聚集体的流体力学半径增加,表观黏度也随之增加。P(AM/BHAM/NaA)具有良好的原油乳化能力,研究了不同质量浓度的两亲聚合物对原油乳化性能。结果表明,随着两亲聚合物质量浓度的升高,在水溶液中形成聚集体的体积增大,空间网络结构增大,乳化能力升高。     

基于煤矿井下WSN的RSSI加权质心定位算法研究

针对井下传统无线网络RSSI加权质心定位算法精度不高的问题,首先提出了一种基于接收信号强度值作为加权因子的加权质心定位算法。算法以动态获取未知节点当前区域的路径衰减系数为基础,通过挑选出未知节点当前活动区域最优参考节点,计算出彼此之间的距离,确定当前未知节点的最优通信半径范围。算法中还选取参考节点和未知节点之间的信号强度RSSI值作为加权因子,一定程度上又减少了传统上通过计算得到节点间距离作为加权因子算法带来的误差。仿真结果表明,改进的定位算法更加适合煤矿井下未知节点具有移动性的特点,在相同测试条件下,比传统加权质心算法精度有了很大的提升。     

热采水平井塑性破坏半径预测方法及应用

有关疏松砂岩油藏水平井塑性破坏半径的研究没有考虑高温交变应力对近井岩石塑性破坏过程的影响.分析热采复杂条件下的水平井近井地层应力分布规律,提出基于不同岩石破坏准则的近井塑性破坏半径预测方法.结果表明,井壁处的塑性屈服函数值越大,井壁破坏程度越大,出砂越严重,塑性屈服函数的零点即为塑性破坏半径.井底温度越高,塑性破坏半径越大.塑性破坏半径受原地主应力顺序、井周角、方位角、井底流压等因素影响.当垂向主应力大于水平主应力时,垂直方向上的塑性破坏半径最大;反之,水平方向上的塑性破坏半径最大.当水平井方位角为0°(或180°)时,井周塑性破坏半径最大;当水平井方位角为90°(或270°)时,井周塑性破坏半径最小.该研究成果对于热采水平井出砂预测有一定的指导意义.