页岩气开采中的若干力学前沿问题

页岩气的开采涉及破裂和收集输运两个关键过程.如何实现2000,m以下、复杂地应力作用下、多相复杂介质组分的页岩层内网状裂纹的形成,同时将孔洞、缝隙中的游离、吸附气体进行高效收集,涉及到诸多的核心力学问题.这一工程过程涵盖了力学前沿研究的诸多领域:介质和裂纹从纳米尺度到千米尺度的空间跨越,游离、吸附气体输运过程中微秒以下的时间尺度事件到历经数年开采的时间尺度跨越,不同尺度上流体固体的相互作用,以及压裂过程中通过监测信息反演内部破坏状态等.针对近年来我们国家页岩气勘探开发工作所取得的成就及后续发展中面临的前沿力学问题,在综合介绍页岩气藏的基本特征和开发技术的基础上,以页岩气开采中的若干力学前沿问题为主线,从页岩力学性质及其表征方法、页岩气藏实验模拟技术、页岩气微观流动机制及流固耦合特征、水力压裂过程数值模拟方法、水力压裂过程微地震监测技术、高效环保的无水压裂技术等6个方面的最新研究进展进行了总结和展望,结合页岩气藏开发的工程实践, 深入探究了其中力学关键问题,以期对从事页岩气领域的开发和研究的从业人员提供理论基础, 同时,该方面的内容对力学学科、尤其是岩土力学领域的科研工作也具有重要指导价值.      

2-硫代丁基-5-巯基-1，3，4-噻二唑Ag[I]修饰的钼硅酸盐纳米颗粒的制备及摩擦性能

以合成的2-硫代丁基-5-巯基-1,3,4-噻二唑为配体,在醇-水体系中制备了Keggin结构钼硅杂多阴离子有机衍生物的纳米颗粒,以透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪、热分析仪等测试手段对此纳米颗粒的形貌、组成和结构进行了表征,并在机械式四球长时抗磨损试验机上考察了其摩擦学性能．分散型实验结果表明化合物在有机溶剂中分散性能良好,红外光谱表明所合成的纳米颗粒具有杂多酸Keggin骨架结构无机核,透射电镜分析表明颗粒平均粒径约为10nm,热分析娃示分解温度范围为200～300℃．作为新型纳米润滑油添加剂,在最佳添加质量分数为0．05％,负荷300N,摩擦时间30min,转速1450r／min的条件下,与空白相比磨斑直径减小27．9％,摩擦系数减小15．3％．     

复迭代映射z_(n 1)= c的 广义Mandelbrot集研究

研究了复迭代映射ｚ（ｎ＋１）＝／ｚｎｍ＋ｃ的广义Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ集,指出其关于实轴是对称的,并且具有ｍ＋１次的旋转对称性,得出周期轨道的稳定性条件及一周期轨道的稳定区域的边界方程．利用逃逸时间算法和周期点查找的算法构造Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ集,可以更清楚地了解Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ集的结构．     

物理核心素养视域下的物理价值探析

全面准确地认识物理价值,有利于教师基于物理核心素养开展教学活动,有助于学生对物理价值的认同.从“物理思想、物理思维、物理方法、物理精神”四个维度对物理价值进行分析,以期进一步明晰物理核心素养的养成标志在于对物理价值的自我认同.     

一种新的基于单目视觉的广义障碍物检测方法

 障碍物检测是辅助驾驶、机器人导航等领域的核心问题之一.本文提出一种新的基于特征点道路面投影位移矢量的单目视觉广义障碍物检测方法.基于道路平面假设,利用特征点估计相机自运动参数,并利用此参数对相机的旋转运动进行补偿.利用逆透视投影变换,分别推导并证明了道路平面上的点和障碍物上的点的道路面投影位移矢量与相机位移矢量的关系.提出了一种区间统计方法,实现了相机位移矢量的鲁棒估计.最后,通过分析连续图像特征点的道路面投影位移矢量与相机位移矢量的关系,实现了广义障碍物检测.各种场景下的实验结果表明,该方法能够检测任意类型、形状的障碍物.与传统的运动补偿方法相比,具有更好的鲁棒性和准确性.     

建筑外墙外保温层表面裂缝的红外热成像检测

建筑外墙外保温层作为一种建筑节能材料被广泛应用。为了有效检测外保温层出现的质量问题,提出一种基于外保温层表面裂缝三维传热模型的红外热成像检测方法。首先,借助红外热成像技术,搭建了建筑外墙外保温层表面裂缝检测实验平台,对外保温层的表面裂缝进行检测。之后,通过ANSYS软件建立了建筑外墙外保温层表面裂缝的红外热成像检测三维模型,验证了该模型的可行性,并模拟计算了裂缝尺寸和环境温度对检测效果的影响。结果表明：外保温层裂缝和非裂缝区域的温差主要受到实验环境温度、裂缝尺寸的影响。当环境温度一定时,裂缝宽度和厚度增大,温差随之增加。伴随着环境温度升高,温差也逐渐增大,当实验的环境温度在10℃以下时,温差变化较为平缓;当环境温度大于10℃,温差增长的速率随着温度的增加逐渐增大。     

飞行模拟器电动操纵负荷系统的迭代学习控制研究

为提高电动操纵负荷系统力感跟踪精度、动态性能,阐述了电动操纵负荷系统组成及工作原理;建立系统数学模型,在电流和速度双环伺服控制的基础上,提出迭代学习控制加前馈补偿复合控制策略;利用阶跃与正弦响应信号对系统进行仿真测试和分析。仿真结果表明,采用迭代学习加前馈控制策略,系统跟踪精度进一步提高,动态性得到改善,可应用于实际操纵负荷系统。     

移动式雷达/红外辐射控制的调度方法

针对降低移动式雷达/红外协同跟踪时的辐射风险问题,提出了一种移动式雷达/红外辐射控制的调度方法。首先,结合平台和目标的运动状态建立了目标跟踪模型,利用容积卡尔曼滤波预测跟踪精度;并引入辐射度影响建立了雷达辐射模型,给出了雷达辐射状态和系统辐射代价的预测方法;然后,以跟踪精度满足任务要求为约束条件,以长期辐射代价最小化为优化目标,构建了长期调度的目标函数;最后,针对求解时计算复杂度高的难题,设计了一种决策树搜索算法。仿真结果表明,文中所提调度方法与短期调度相比,具有更好的辐射控制效果,在决策步长为3时,其辐射代价下降了26.5%;且与固定位置调度比,文中方法能在改善跟踪性能的同时,降低辐射代价,在跟踪低速目标时,其跟踪误差和辐射代价分别下降了29.9%和30.5%。     

InGaAs探测器片上集成滤光膜的微结构与性能

为了适应未来红外焦平面探测器系统小型化、集成化和高精度的发展要求,采用了热蒸发方法分别在InP衬底和InGaAs探测器上实现了中心波长为1.38μm滤光膜的片上集成。利用偏光显微镜、原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)以及红外傅里叶光谱(FTIR)等实验手段研究了滤光膜的表面界面形貌和光学性能,结果显示,滤光膜为法布里-珀罗三谐振腔结构,与膜系设计一致;滤光膜中心波长为1.38μm,透射率在60%左右。对集成滤光膜InGaAs器件的电学和光学性能测试分析表明,滤光膜制备工艺对器件的电流电压特性和噪声基本没有影响;而集成滤光膜器件的响应要优于滤光膜分离器件的性能。     

基于地面传感器的低空目标跟踪算法研究

研究了用地面声阵列传感器进行低空飞行目标跟踪问题。采用了3种类型的关联门,即初始波门、小波门和中波门,使用Kalman滤波算法来实现对方位角的跟踪。充分考虑声音传播的延时,进行传感器的方位角数据匹配,计算目标的位置。通过判断上报方位信息的各传感器是否在同一有效探测范围内,降低了计算量。仿真结果表明,该低空飞行目标数据融合算法是有效的。