中文題目：兼顧傳輸功率和衰減因素的同軸線半徑比優化方法

論文題目：兼顧傳輸功率和衰減因素的同軸線半徑比優化方法

錄用期刊：中國石油大學學報（自然科學版） (EI中文期刊)

原文鏈接：https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=Ep7N7zfewyQmKTMZNezEzQNQmn8Nvy2zhArQTmLdcslh8eOdRquPtDBH7H-r0nRoaI4xnhkSZJXbwqfN5NBlb46jEegrdVYD7Ew7VhnVEPMOmIFyihEIwzGtT8QaAHLy3BEQf-QAqMEcWTF6NqS_S8iIABlu19eo03d2kqH5YMgcGI3tvD4eoCqMDc-qTeCe&uniplatform=NZKPT&language=CHS

錄用/見刊時間：2024.8

作者列表：

1） 劉   濤 中國石油大學（北京）人工智能學院 電子信息工程系教師

2） 王莉利 東北石油大學計算機與信息技術學院 教師

 

文章簡介:

在設計、制造和應用同軸線的相關工程中，尤其在石油開發領域，涉及電磁能量的超遠距離傳輸，所以同軸線的功率容量和衰減特性影響都需要進行結合特殊應用場景進行“兼顧”優化設計。

摘要:

本文針對傳統的通用型同軸線產品設計、制造基礎理論缺陷，結合目前微波采油現場利用地下石油管材構建超長、大功率容量及小能量損耗的井筒同軸線工程需求，開展了通用型同軸線結構優化與設計理論研究。

背景與動機:

同軸線是一種重要的電磁能量傳輸裝置，在電子信息工程領域常做為微波電路饋線或諧振器件使用。近年來，隨著微波采油、隨鉆測井等“綠色、低成本”開采石油技術的研究和推廣，在石油工程領域同軸線又被用作沿井筒從地面向地下超長距傳輸微波能的傳輸線。如何結合石油工程實際優化設計和構建性能優良的井筒同軸線是世界石油勘探開發領域剛起步研究的新課題。

設計與實現:

突破經典的單因素優化方法約束，基于同軸線上傳輸功率、能量損耗與衰減系數三者之間固有的物理關系，構造了兼顧最大傳輸功率和最小衰減系數雙重因素影響的目標函數數學模型。

主要內容:

基于同軸線上傳輸功率、損耗能量與衰減系數三者之間固有的物理關系，構造兼顧傳輸功率和衰減系數雙重因素影響的復合型目標函數數學模型；再基于目標函數的優化結果提出兼顧最大傳輸功率和最小衰減系數條件的同軸線導體半徑比最優值及其精確計算方法。

實驗結果及分析:

通過本工作的優化理論計算可知，除在最優半徑比2.11處可以獲得同軸線傳輸功率和衰減系數的最優化結果之外，同軸線導體半徑比在1.88~2.54這一較寬范圍內，通過兼顧最大傳輸功率和最小衰減系數兩方面因素的影響，能夠保證同軸線的功率容量和衰減系數指標都好于經典的單因素優化理論結果。

結論:

基于同軸線中傳輸功率、損耗能量與衰減系數三者之間固有的物理關系，構造了一個兼顧傳輸功率和衰減系數雙重因素影響的復合型目標函數數學模型，奠定了兼顧最大傳輸功率和最小衰減系數條件下優化同軸線結構的理論基礎，豐富了同軸線傳輸理論。

作者簡介:

劉濤，中國石油大學（北京）人工智能學院 電子信息工程系教師；研究方向為高功率微波技術。Email：liutao@cup.edu.cn。