Buoyancy of convective-scale updrafts in the outer cores of sheared tropical cyclones

通常认为局地浮力与对流活动息息相关。本文统计分析了不同强度垂直风切变影响下热带气旋外核区对流尺度上升运动的浮力特征。研究发现,弱至中等强度的垂直风切变环境下,顺切变象限的浮力大于逆切变象限的浮力,顺切变象限的总浮力随风切变的增大而减小。而在极端强度的风切变影响下,大部分总浮力为负值。热力浮力、动力浮力与上升运动垂直质量输送没有明显相关性,因此总浮力和垂直质量输送也无显著相关性。上述结果加深了我们对热带气旋外核区对流发生发展过程的物理认识。     

航空重力向上延拓的外部精度评估

分别采用基于梯度、基于泊松积分和基于快速傅里叶变换（FFT）的地面重力向上延拓方案,并提出交叉检验方法估计地面重力数据误差及其空中误差传播,对毛乌素测区GT-2A航空重力测量系统采集的空中测线数据进行外符合精度评价。对比结果表明：地面重力格网插值误差和代表性误差对空中点的影响达到0.66~0.92 mGal（1 Gal=1×10^-2 m/s²）,航空重力数据误差估计必须扣除这一影响;基于泊松积分和基于FFT的地面重力向上延拓方法能够客观评价航空重力观测值的外符合精度,二者表现相当;扣除地面重力误差影响后,在包含残余边界效应的情况下,毛乌素测区GT-2A航空重力空中测线重力扰动的外符合精度优于1.42 mGal。     

矿用钻孔机器人加卸钻杆的避障轨迹规划研究

矿用钻孔机器人加卸钻杆位置会随主机的调姿而变化,同时在加卸钻杆路径中还存在障碍物。因此,钻孔的加卸钻杆过程存在变目标的避障轨迹规划问题。根据防爆六自由度机械手的性能参数建立DH参数表,并提出三自由度主机调姿前后加卸钻杆位置变化的函数关系。利用凸包络体结合简单几何体的包络法建立了加卸钻杆系统的碰撞检测模型,可通过欧氏距离判断是否发生碰撞。提出了三段式的加卸钻杆避障轨迹规划策略,第一段和第三段在笛卡尔空间下采用直线规划,第二段在关节空间下采用多项式插值算法进行规划,并可通过增加过渡点解决避障问题。开展了基于七次多项式插值的最小冲击避障轨迹规划算法研究,由仿真分析可知,关节角度、角速度、角加速度和角加加速度都是连续的,但绝对值峰值很大且路径较长。进一步开展了基于改进双树RRT算法、B样条路径优化及七次多项式插值的冲击优化避障轨迹规划算法研究,由仿真分析可知,不仅可保证关节角度、角速度、角加速度和角加加速度的连续性,且路径较短,角加加速度的绝对值峰值降低了98.2%。通过示教试验验证了冲击优化避障轨迹规划方法在避障、加杆轨迹规划等的可行性,机械手各关节运行曲线及运动路径与仿真结果具有较高的相似...     

水星的探测与研究进展

水星是太阳系内距离太阳最近的类地行星。水星具有类地行星中最大的未压缩密度,这意味着水星有一个巨大的金属核和异常高的金属/硅酸盐比值,研究其形成过程和机制是一个巨大的挑战。近10年来美国NASA信使号(MESSENGER)对水星的观测和数据采集极大地促进了水星的研究进展。信使号对水星表面的观测揭示了水星和地球一样具有一个全球规模的偶极磁场,这是水星具有液态的金属外核的最有力证据之一;水星表面富含挥发分但却贫铁,暗示水星可能在非常还原的条件下形成;陨石坑和火山作用在水星表面广泛分布,褶皱脊和地堑等构造单元也是盆地中常见的构造单元。这些观测对研究水星的成因、热演化历史、形成过程中元素的分配行为和表面的火山作用等提供了一定的制约。鉴于水星在太阳系类地行星中的特殊性,研究水星的地质、化学、物理特征及形成过程将有助于人们理解早期太阳系物理化学过程及类地行星的形成过程。本次研究系统地综述近年来人们根据信使号数据对水星的研究进展,并简要探讨了关于水星研究仍然可能存在的一些重要科学问题。     

陆相沉积地层绳索取心钻进所遇问题及解决办法

近两年,在青海省大柴旦鱼卡煤田外围实施的多个1500 m深度的煤层气参数井,按地质设计均要求采用绳索取心钻进工艺进行施工。从施工情况看,普遍存在孔内事故多、工期长和成孔率低的问题。本文对JLSZK2钻孔在施工中出现的钻孔超径、孔壁间隙、岩心过度磨损等3个方面的问题进行了分析探讨,另外结合该矿区其他钻孔施工问题,总结出了如何运用绳索取心技术在陆相沉积岩地层进行高效、高质量施工的一些经验。     

重探试验锤击数的杆径换算研究

目前,国内绝大多数规范规定重探试验应采用φ42 mm钻杆,但从施工方便等因素的考虑,很多工程勘察单位趋向于采用φ50 mm的钻杆进行重探试验。通过分析重探试验要点及其影响因素,基于重探试验锤击数修正系数表,推导出杆径换算系数为0.89,并以海南省某岛礁水运工程实例加以验证。结果表明,同一地貌单元,埋深12 m以浅的珊瑚碎屑层,采用φ42 mm钻杆进行重探试验的击数与采用φ50 mm钻杆进行重探试验的击数之比值为0.875,与推导结果基本一致。     

基于语义特征的堤防外坡激光脚点分割

在缺乏影像等辅助数据的情况下,本文直接利用激光雷达LiDAR点云数据,提取水系边缘,并在此基础上实现基于语义分割的堤防外坡激光点云提取方法。分两步进行边坡的提取:首先获取LiDAR数据中水体边缘轮廓线,进一步获取堤防边坡的下缘线;然后以下缘线为增长基线,通过最小二乘平面拟合,利用区域增长的方法,将边坡平面提取出来,从而获取边坡脚点。     

深部科学钻探钻杆接头优化措施

地球深部探测对提高我国勘探开发深部资源能力和深部地质研究水平及地位是不可或缺的,深部科学钻探是唯一准确地获取深地实物资料的工程方法。钻杆柱作为深部科学钻探技术的核心与关键,其管柱规格组合与钻杆接头选配决定着钻杆在平衡其自重后的剩余强度和应付孔内复杂情况的能力,尤其是作为连接各钻杆柱短节的钻杆接头的性能直接决定着钻杆柱的使用极限深度。本文从产品类型、结构特点等方面对国内外高性能石油钻杆接头进行了梳理,分析了现有钻杆接头存在的不足与失效的原因,提出了钻杆接头结构改进方案,对提高钻杆柱的可靠性与安全性,延长钻杆使用寿命,使其更好地应用于深部科学钻探,具有一定的科学意义与工程价值。     

玄武岩纤维增强铝基复合钻杆材料的制备研究

针对铝合金钻杆耐磨性和耐腐蚀性差导致其难以在深部钻井中应用的技术难题,本文以7075铝合金粉作为基体,玄武岩短纤维作为增强体,利用真空热压烧结技术制备了玄武岩纤维增强型铝基复合材料,并对其微观组织结构、密度和显微硬度等性能进行了研究。结果表明,玄武岩纤维在铝基体中分散均匀,界面处发生了化学渗透,SiO₂和Al之间发生置换反应,从而获得了良好的界面结合强度,复合材料的密实度较高,玄武岩纤维的加入显著提高了复合材料的显微硬度。     

基于COMSOL的铝合金钻杆腐蚀分析

为预测科学超深井钻探工程中铝合金钻杆耐腐蚀性能,运用COMSOL软件,建立多物理场腐蚀分析模型,开展“松科二井”铝合金钻杆“应力-温度-电化学”作用下的腐蚀规律仿真分析。分析结果表明：腐蚀体系达到平衡时,铝合金电极一侧的电解质电位偏高,钢接头电极一侧电解质电位偏低,靠近钢接头电极一侧铝杆体电流密度高;随着钻杆所受应力、温度的增加,腐蚀速率加快,相对于温度的影响,载荷对腐蚀影响较小;腐蚀速率和井下工作时间成正线性相关;离钢接头的电偶腐蚀处越近,铝合金钻杆的界面电流密度越大,并成指数关系,外壁强影响区域大约在距电偶腐蚀处0~200 mm,内壁为0~110 mm。研究成果将为铝合金钻杆的工程防腐提供参考。