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模块化多电平变换器改进两段式模型预测控制

电力自动化设备 2024年第4期44卷 96-104页

作者：李天皓姚磊张帅龙上海理工大学机械工程学院上海200093 国网河南省电力公司西平供电公司河南驻马店463900

基于有限控制集的模型预测控制应用于模块化多电平变换器(MMC)时通常会暴露出计算复杂与交流侧输出电流严重失真等问题。提出一种双矢量优化谐波电流模型预测控制策略,即改进两段式模型预测控制,可减少开关状态组合计算量,进一步优化交... 详细信息

基于有限控制集的模型预测控制应用于模块化多电平变换器(MMC)时通常会暴露出计算复杂与交流侧输出电流严重失真等问题。提出一种双矢量优化谐波电流模型预测控制策略,即改进两段式模型预测控制,可减少开关状态组合计算量,进一步优化交流侧输出电流。推导了MMC离散数学模型,并构建无权重因子的代价函数,通过计算实际电流与参考电流包围的最小面积重新定义同一周期内两阶段开关信号的占空比,并引入一种附加冗余子模块的方法抑制桥臂环流,接着提出一种败者树多路归并排序算法均衡电容电压。在MATLAB/Simulink平台搭建三相23电平MMC仿真模型验证该策略的有效性。相比于两段式模型预测控制,所提策略的交流侧输出电流跟踪更加精准,谐波畸变率更小。

关键词：模块化多电平变换器改进两段式模型预测控制附加冗余子模块电容电压均衡总谐波畸变率

液滴微流控芯片系统研发与微生物矿化机理研究

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岩土工程学报 2024年第6期46卷 1236-1245页

作者：张瑾璇刘汉龙肖杨重庆大学土木工程学院重庆400045

微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种基于生物矿化作用的新型土体加固和修复技术。由于生物反应过程复杂,结晶影响因素多,MICP矿化机理目前还不明确。MICP微流控系统能够对微细尺度下的微生物矿化沉积规律进行可视化研究,但观测晶体... 详细信息

微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种基于生物矿化作用的新型土体加固和修复技术。由于生物反应过程复杂,结晶影响因素多,MICP矿化机理目前还不明确。MICP微流控系统能够对微细尺度下的微生物矿化沉积规律进行可视化研究,但观测晶体生长尺度仍较大。设计了一种液滴微流控芯片,通过调控不相溶两相流体的流速,生成了直径约450μm的扁球体弹状流液滴作为MICP微反应器,从而搭建了精度更高的微生物矿化液滴微流控芯片系统。通过该系统观测表明:碳酸钙结晶点周围的细菌分布均无变化,随着反应进行,晶体尺寸逐渐扩大,形貌不变;在晶体生长过程中,部分细菌吸附到晶体表面,但晶体周围无明显的细菌聚集现象。此外,采用扫描电镜进一步观测到碳酸钙表面细菌吸附部位存在孔洞。液滴微流控芯片系统为微生物矿化提供了一个精细的微米尺度反应器,为探究MICP成核机理提供了一种有效的分析方法。

关键词：液滴微流控微流控芯片 MICP 碳酸钙微生物矿化

一氧化碳参与的过渡金属催化的插羰环加成反应研究进展

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有机化学 2024年第4期44卷 1045-1068页

作者：李晨龙余志祥北京大学化学与分子工程学院、北京分子科学国家研究中心、生物有机与分子工程教育部重点实验室北京100871

作为一种高效构建环状分子的方法,环加成反应一直以来备受合成化学家的青睐.一氧化碳(CO)气体是一种商业易得且廉价的原料,常作为“一碳”组分参与各种过渡金属催化的环加成反应.近几十年来,得益于金属有机化学的深入研究,CO气体参与的... 详细信息

作为一种高效构建环状分子的方法,环加成反应一直以来备受合成化学家的青睐.一氧化碳(CO)气体是一种商业易得且廉价的原料,常作为“一碳”组分参与各种过渡金属催化的环加成反应.近几十年来,得益于金属有机化学的深入研究,CO气体参与的过渡金属催化的环加成反应得到了迅速发展.此类插羰环加成反应之所以成为有机化学的研究前沿,是因为它们不仅可以用于构建复杂的环状骨架,还可以引入具有广泛衍生化能力的羰基官能团.这篇文章旨在详细介绍CO气体参与的过渡金属催化的插羰环加成反应,并按照不同反应类型进行梳理和总结.

关键词：环状分子一氧化碳(CO)气体过渡金属催化插羰反应环加成反应

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狭窄通道红细胞跨膜传质特性数值分析

力学学报 2024年第5期56卷 1297-1306页

作者：傅尧王骁龙龚晓波上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院工程力学系上海200240

随着对血液微流动过程的不断探索,红细胞在微通道中的运动微观特性备受关注,利用流体力学特性的低损伤手段调控细胞体积并完成跨膜传药也逐渐成为研究热点.为了分析红细胞在微通道中的传质和力学特性及其影响因素,采用浸入式边界法研究... 详细信息

随着对血液微流动过程的不断探索,红细胞在微通道中的运动微观特性备受关注,利用流体力学特性的低损伤手段调控细胞体积并完成跨膜传药也逐渐成为研究热点.为了分析红细胞在微通道中的传质和力学特性及其影响因素,采用浸入式边界法研究细胞穿越狭窄通道的整个运动过程,并考虑细胞膜表面透水传质效应,完成细胞跨膜传质过程的数值建模,实现对狭窄通道中红细胞跨膜传质过程微观的传质特性数值分析.研究表明,细胞在挤入、排出狭缝的运动过程中,体积先损失、后恢复,在这个过程中,细胞头部和尾部以向外的渗透流出为主,中间部位则以向内的渗透流入为主.文章的研究进一步表明,狭缝挤压过程中的体积净变化是由向内和向外渗透速度的大小差异引起的,而与向内和向外渗透的膜面积差异并无明显关系.对体积变化的影响因素探究后发现,更狭窄的通道和更大的入口出口角均会引起细胞发生更多的体积损失和体积恢复,且出口角的变化会引起细胞体积恢复后所达到的体积稳定值:在固定入口角时,狭缝出口角越大,细胞离开狭缝后的稳定体积越小;细胞的硬度越大、细胞膜通透性(渗透系数)越大,细胞在狭缝中运动过程中的体积损失和体积恢复程度越高.

关键词：红细胞数值模拟跨膜传质浸入式边界法流固相互作用

基于三剪统一强度理论的多晶冰软化本构模型研究及应用

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工程科学与技术 2024年第3期56卷 90-98页

作者：张革刘星炎刘恩龙三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002 石河子大学水利建筑工程学院新疆石河子832000 四川大学水利水电学院四川成都610041

随着全球气候变暖情况不断加剧,极地冰川正在加速退缩,冰川发生大规模崩塌、滑塌的频率逐渐增加。冰川冰的主要存在形式为多晶冰,开展多晶冰本构模型研究对于分析冰川稳定性具有重要的意义。本文基于三剪统一强度理论提出了能够反映中... 详细信息

随着全球气候变暖情况不断加剧,极地冰川正在加速退缩,冰川发生大规模崩塌、滑塌的频率逐渐增加。冰川冰的主要存在形式为多晶冰,开展多晶冰本构模型研究对于分析冰川稳定性具有重要的意义。本文基于三剪统一强度理论提出了能够反映中主应力影响的屈服函数和塑性势函数,考虑黏聚力随加载过程的变化规律,构建了基于等效塑性应变的硬化函数。采用非相关联流动法则建立能够反映多晶冰力学软化特性的弹塑性本构模型,利用多晶冰常规三轴剪切试验结果对提出的本构模型进行验证,结果表明,提出的弹塑性本构模型能够很好地描述多晶冰的偏差应力-轴向应变及体应变-轴向应变行为。随后,预测了不同中主应力系数条件下的多晶冰真三轴偏差应力-轴向应变及体应变-轴向应变行为。预测结果表明:多晶冰偏差应力-轴向应变曲线均表现出明显的软化,随着中主应力影响系数的增加,残余强度和峰值强度不断增加;体应变随着轴向应变的均表现出先体缩后体胀趋势,并且随着中主应力影响系数的增加,最大体缩量和最大体胀量不断增加。推导出多晶冰弹塑性本构模型的有限差分格式,并写入到数值软件Flac^(3d)中,利用单个单元对写入的本构模型的正确性进行了验证。研究结果旨在为冰川的稳定性评价提供理论及数值模拟基础。

关键词：冰川稳定性本构模型多晶冰数值模拟

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生物建造体系与展望

土木与环境工程学报（中英文） 2024年第4期46卷 1-22页

作者：刘汉龙重庆大学土木工程学院重庆400045

人类在地球上繁衍生息,建设了无数用于生存的栖息地。从远古时代用来遮风挡雨的简易建筑物,到如今的大厦林立、高铁纵横,土木工程建造技术经历了多个时代的更迭。随着全球气候变化和生态环境问题日益严峻,传统工程建造中高耗能、高排放... 详细信息

人类在地球上繁衍生息,建设了无数用于生存的栖息地。从远古时代用来遮风挡雨的简易建筑物,到如今的大厦林立、高铁纵横,土木工程建造技术经历了多个时代的更迭。随着全球气候变化和生态环境问题日益严峻,传统工程建造中高耗能、高排放、高污染及废弃材料难分解的问题阻碍了双碳发展战略的实施和工程建造技术的进步,土木工程建造技术转型迫在眉睫。基于土木工程建造技术发展现状和技术转型需求,提出生物建造的概念,并阐述了生物建造的内涵,构建了生物建造体系,围绕微生物建造、植物建造、动物建造和仿生建造4个类别,从生物建造理论、技术、材料、装备、检验检测和工程案例等方面进行了详细阐述,并展望了生物建造的发展前景。

关键词：生物建造工程建造微生物建造植物建造动物建造仿生建造

黄河流域城市群水生态系统服务与城镇化权衡协同关系

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资源科学 2024年第3期46卷 505-523页

作者：万世龙杨海楠马丽叶露锋张子龙兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室兰州730000 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院区域可持续发展分析与模拟重点实验室北京100101 兰州大学黄河流域绿色发展研究院兰州730000 兰州大学碳达峰碳中和研究院兰州730000

[目的]水生态系统服务与城镇化的关系关乎区域可持续发展,黄河流域水生态问题突出,厘清水生态系统服务与城镇化权衡协同关系及其影响因素,将有助于制定区域发展策略。[方法]本文运用InVEST模型在县域尺度分析了2000-2020年黄河流域城市... 详细信息

[目的]水生态系统服务与城镇化的关系关乎区域可持续发展,黄河流域水生态问题突出,厘清水生态系统服务与城镇化权衡协同关系及其影响因素,将有助于制定区域发展策略。[方法]本文运用InVEST模型在县域尺度分析了2000-2020年黄河流域城市群水生态系统服务的空间格局,从人口、土地和经济3个维度分析了城镇化的时空变化,使用双变量自相关、Spearman相关系数和差异划分法定量分析了水生态系统服务与城镇化的权衡协同关系,最后利用GTWR模型揭示了生态和社会因子对权衡协同关系的影响。[结果]①黄河流域城市群水生态系统服务以粮食生产与水土保持服务为主,且得到显著提升;城镇化水平不断提高,县(区)间的差异不断缩小。②水生态系统服务与城镇化之间的空间关系以“低-低”“高-低”类型为主,两者在全局上呈现权衡关系;在局部则以表现协同关系的县(区)为主,但呈权衡关系的县(区)数量逐渐增多,且主要分布在黄河几字弯都市圈西北部、关中平原城市群中部和山东半岛城市群东部。③降水、以植被恢复为主的生态措施、土地利用强度和区位因子对两者权衡协同关系主要呈正影响,而温度、海拔、地形和经济发展水平因子则相反。海拔和地形因子对二者权衡协同关系影响强度最强,其次为降水因子,其余因子影响强度较弱。[结论]因此,需针对水生态系统服务功能与城镇化空间失调的问题,根据两者之间的权衡协同关系及其驱动因子的时空分异,分区分类制定生态保护和发展政策。

关键词：水生态系统服务城镇化权衡协同影响因素黄河流域城市群

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中子衍射应力分析技术及其应用进展

金属学报 2024年第8期60卷 1017-1030页

作者：林皓李建杨钊龙钟圣怡上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 上海交通大学中子科学与技术全国重点实验室上海200240 中国工程物理研究院核物理与化学研究所绵阳621999 上海交通大学巴黎卓越工程师学院上海200240

中子衍射依托中子源大科学装置,能够非破坏性地获取材料内部微结构的统计信息,是建立物质微观、介观和宏观结构与性能内在联系的重要表征手段,同时也是航空发动机涡轮盘/叶片、反应堆压力容器等重大技术与装备关键部件内部残余应力定量... 详细信息

中子衍射依托中子源大科学装置,能够非破坏性地获取材料内部微结构的统计信息,是建立物质微观、介观和宏观结构与性能内在联系的重要表征手段,同时也是航空发动机涡轮盘/叶片、反应堆压力容器等重大技术与装备关键部件内部残余应力定量无损评价的重要方法。本文简要介绍了中子衍射技术测量原理和基本方法,阐述了该技术在材料基础与前沿探索的研究进展,评述了其在工程构件设计、制造、服役及安全评估中的地位与作用。基于新材料和新工艺开发的共性需求,展望了中子衍射技术跨尺度、多参量分析的开发潜力,及其未来在高通量表征中的发展方向。

关键词：中子衍射残余应力高通量表征服役安全

结合拉曼光谱主成分分析-线性判别进行蛇纹石玉产地溯源的探索

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2551-2558页

作者：叶旭杨炯丘志力岳紫龙南阳师范学院珠宝玉雕学院河南南阳473061 中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广东广州510275 泰山学院旅游学院泰山研究院山东泰安271000

蛇纹石是中国最早使用的玉石之一,开展蛇纹石玉的产地溯源探索,对认识中国古代玉文化发展历程,重建古代玉石贸易路线均有重要的意义。但由于蛇纹石玉产地众多,目前尚没有成熟的蛇纹石玉产地溯源的判别技术。以产自陕西汉中、甘肃敦煌、... 详细信息

蛇纹石是中国最早使用的玉石之一,开展蛇纹石玉的产地溯源探索,对认识中国古代玉文化发展历程,重建古代玉石贸易路线均有重要的意义。但由于蛇纹石玉产地众多,目前尚没有成熟的蛇纹石玉产地溯源的判别技术。以产自陕西汉中、甘肃敦煌、河南栾川、辽宁岫岩、山东泰安、甘肃武山6地的蛇纹石玉为研究对象,在66块样品上共采集到200个高质量拉曼光谱数据,并在对测试结果进行主成分分析(PCA)的基础上建立了线性判别分析(LDA)的产地判别模型。结果显示,不同产地蛇纹石玉的矿物组成有所差异,汉中蛇纹石玉的主要矿物成分有纤蛇纹石和利蛇纹石两种;敦煌蛇纹石玉则为纤蛇纹石和利蛇纹石的均匀混合型;泰安蛇纹石玉的主要矿物成分有利蛇纹石(墨玉)和叶蛇纹石(碧玉和翠斑玉)两种;河南栾川、辽宁岫岩、甘肃武山蛇纹石玉的主要矿物成分均为叶蛇纹石。在严格控制实验条件的前提下,将拉曼光谱数据结合PCA+LDA分析可以对不同产地的蛇纹石玉进行区分,所建立的LDA判别模型的训练集数据和测试集数据的产地判别正确率分别达到了96.25%和92.50%。这显示出利用无损检测拉曼光谱技术进行蛇纹石玉产地溯源具有潜在价值。将拉曼光谱无损检测数据结合统计学或机器学习方法来构建判别模型可能是解决蛇纹石玉产地溯源瓶颈新的技术路径。

关键词：蛇纹石玉拉曼光谱产地溯源主成分分析(PCA) 线性判别分析(LDA)