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基于改进智能算法水库群防洪优化调度研究

人民黄河 2024年第9期46卷 132-135,155页

作者：翁志明高玺炜李晓英河海大学水利水电学院江苏南京210098 辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司辽宁丹东118216

水库群防洪优化调度通过合理安排水库群的蓄泄水量,最大程度减轻洪水灾害。针对水库群防洪调度目标难以分解以及“维数灾”等问题,构建基于最大削峰准则的水库群防洪优化调度模型,利用轮库法有效降低维度并结合粒子群智能算法优化求解... 详细信息

水库群防洪优化调度通过合理安排水库群的蓄泄水量,最大程度减轻洪水灾害。针对水库群防洪调度目标难以分解以及“维数灾”等问题,构建基于最大削峰准则的水库群防洪优化调度模型,利用轮库法有效降低维度并结合粒子群智能算法优化求解。以黄河花园口以上干支流的5座大型水库组成的混联水库群为例,开展典型年水库群联合优化调度,结果表明:相较于常规调度,优化调度方案能够削减防洪控制点的洪峰流量,平稳泄流过程,提高控制性水库的防洪可靠性,大大减轻黄河下游的防洪压力。

关键词：水库群防洪优化调度最大削峰准则粒子群算法黄河

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耐高温吸波陶瓷及其涂层的研究进展

材料工程 2024年第4期52卷 24-33页

作者：高基磊刘俐武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070

随着近现代科技的发展,高速飞行器对生存能力需求不断提高,其鼻锥、机翼、尾喷管等高温部件极易暴露。传统吸波材料普遍不能应用于高温环境,为了能够隐藏高速飞行器的高温部件,吸波材料的高温应用引起了研究人员的重视,耐高温吸波陶瓷... 详细信息

随着近现代科技的发展,高速飞行器对生存能力需求不断提高,其鼻锥、机翼、尾喷管等高温部件极易暴露。传统吸波材料普遍不能应用于高温环境,为了能够隐藏高速飞行器的高温部件,吸波材料的高温应用引起了研究人员的重视,耐高温吸波陶瓷材料可以实现上述背景下的应用。为提供分析和改善陶瓷吸波材料高温程度有限和吸收带宽较窄问题的依据,对引入温度影响后,耐高温吸波陶瓷材料的吸波机理进行了阐述。耐高温吸波陶瓷材料与涂层可以分为碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、氧化物陶瓷和聚合物转化陶瓷。本文在此分类的基础上,对陶瓷吸波材料和涂层损耗电磁波机理及其高温条件下的吸波性能进行了归纳总结,并指出未来耐高温吸波陶瓷材料应改善现有材料耐高温程度不足以及有效吸收带宽较窄的问题,进而加强其在高温条件下的服役能力。

关键词：陶瓷复合材料介电损耗高温吸波涂层

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基于机器学习的隔震结构地震响应预测

基于机器学习的隔震结构地震响应预测

作者：彭嘉舜山东建筑大学

学位级别：硕士

不同碳氮比物料添加对紫色土激发效应的影响及其调控机制

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土壤学报 2024年

作者：黄川雄姚致远汪涛黄琦舜中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所中国科学院大学

外源物料质量（碳氮比，C/N）可调控土壤激发效应，然而不同C/N物料添加对激发效应的影响及其调控机制尚不明确。以葡萄糖和硫酸铵为外源养分，通过室内培养实验探究不同C/N物料对长期秸秆配施无机肥后紫色土激发效应的影响及其调控机... 详细信息

外源物料质量（碳氮比，C/N）可调控土壤激发效应，然而不同C/N物料添加对激发效应的影响及其调控机制尚不明确。以葡萄糖和硫酸铵为外源养分，通过室内培养实验探究不同C/N物料对长期秸秆配施无机肥后紫色土激发效应的影响及其调控机制。结果表明，不同C/N物料添加均产生正激发效应，但物料C/N为10时（CN10）的累积激发效应较C/N为50（CN50）和100（CN100）时显著降低了87.4%和93.7%。CN100和CN50处理较CN10显著提升土壤可溶性有机碳（DOC）、微生物生物量碳（MBC），显著降低了可溶性总氮（TDN）含量。在培养14 d和43 d后，CN100处理较CN10均显著提升了α-纤维素酶（CBH）、β-乙酰葡糖胺糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）活性。前两周累积激发效应与MBC、CBH、NAG、LAP呈显著正相关关系，与TDN、（βG+CBH）/（NAG+LAP）（βG，β-葡糖苷酶）呈显著负相关关系；培养结束时累积激发效应与MBC、βG、CBH、NAG、LAP和（βG+CBH）/（NAG+LAP）呈显著正相关关系，与TDN仍呈显著负相关关系。综上，较低C/N物料能显著降低紫色土的激发效应，有助于土壤高效固碳；微生物主要通过调整关键酶活性来应对土壤环境中养分相对有效性的变化，进而调控激发效应。研究可为区域制定高效固碳的施肥方案，以及深入理解农田生态系统碳动态及其微生物驱动机制提供理论依据。

关键词：室内培养养分添加碳氮比激发效应土壤酶活性

二维MXene材料在新型薄膜太阳能电池技术中的研究进展

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无机材料学报 2024年第2期39卷 215-224页

作者：费玲雷蕾汪德高中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进能源材料工程实验室宁波315201 中国科学院大学北京100049 中国科学院宁波材料所前沿交叉科学研究中心宁波315201

太阳能作为自然界中丰富的可持续清洁能源,可以在解决当前能源短缺问题的同时有效减少因过度消耗化石燃料造成的环境污染问题。近年来,第三代新型薄膜太阳能电池,如染料敏化太阳能电池(DSSCs)和钙钛矿太阳能电池(PSCs)等,凭借其原料丰... 详细信息

太阳能作为自然界中丰富的可持续清洁能源,可以在解决当前能源短缺问题的同时有效减少因过度消耗化石燃料造成的环境污染问题。近年来,第三代新型薄膜太阳能电池,如染料敏化太阳能电池(DSSCs)和钙钛矿太阳能电池(PSCs)等,凭借其原料丰富、制造成本低廉和光电性能良好等优点而受到广泛关注。然而,新型薄膜太阳能电池器件的电荷传输性能和运行稳定性与正式商用的要求仍有一定差距。二维MXene材料具有比表面积高、表面官能团丰富、导电性优良、功函数可调和亲水性等优点,已成为能源转换领域的研究热点。鉴于此,本文在综述二维MXene材料的结构、光学和电学特性的基础上,阐述了近些年二维MXene材料应用于新型薄膜太阳能电池的研究进展,并重点探讨了二维MXene材料增强太阳能电池光电性能的机制。二维MXene材料可通过作为钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层和电荷传输层的添加剂、修饰染料敏化太阳能电池的光电阳极和制备电极,来调整能带对齐、降低功函数、拓宽吸光范围和形成“柱撑效应”,有效改善器件的光吸收效率、载流子迁移率和电荷提取能力,从而提升器件的光电性能和稳定性。最后,结合目前的研究进展,对二维MXene材料在新型薄膜太阳能电池技术中的发展前景及面临的挑战提出了建议。

关键词： MXene 纳米材料太阳能电池光电性能能源专题评述

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基于脑肌电融合的上肢运动意图识别

基于脑肌电融合的上肢运动意图识别

作者：陆舜尧曲阜师范大学

学位级别：硕士

随着脑卒中发病率的不断上升,个性化康复训练的需求日益增长。传统康复方式常因缺乏个性化调整而导致患者依赖性增强,限制了康复效果并可能增加二次伤害的风险。针对这一问题,本文提出了一种基于脑肌电(EEG和sEMG)融合信号的上肢运动意... 详细信息

随着脑卒中发病率的不断上升,个性化康复训练的需求日益增长。传统康复方式常因缺乏个性化调整而导致患者依赖性增强,限制了康复效果并可能增加二次伤害的风险。针对这一问题,本文提出了一种基于脑肌电(EEG和sEMG)融合信号的上肢运动意图识别方法。该方法利用深度学习技术提高了识别的准确性和效率,并基于此开发了一套能够实时在线识别患者运动意图的上肢康复训练平台。本文的主要工作如下:(1)基于日常生活需求,设计了六种上肢康复训练动作,并对所采集的EEG和sEMG信号进行了一系列的预处理。鉴于采集过程中不可避免的各种干扰,采用了一种复合型滤波器来精确处理这些信号。具体地,EEG信号通过小波变换去除基线漂移,再配合巴特沃斯带通滤波器与陷波器除噪,并利用独立成分分析进一步消除伪迹。sEMG信号则通过小波变换阈值法处理高频噪声,并用小波变换、陷波器解决基线漂移和工频干扰问题。(2)构建了一种复合网络模型(HDCNN-BILSTM-Attention,HBA)。该模型融合了混合空洞卷积神经网络(HDCNN)、双向长短时记忆网络(BiLSTM)及注意力机制(Attention),以实现对特征的深层提取和动态信息的有效捕捉。其中HDCNN通过采用混合空洞卷积来代替传统卷积神经网络(CNN)中的标准卷积核,创新地优化了特征提取过程,使得该网络在不增加额外参数的前提下,能够捕捉更加广泛的上下文信息。该HBA模型,在单模态sEMG信号的意图识别任务上,准确率达到了 89%,在单模态EEG信号的意图识别任务上,准确率为84%。当sEMG与EEG信号进行融合后,该模型的意图识别准确率显著提高至 92%,对比 MLP、DeepConvNet、TSFCNet、CapsNet、TCNet 模型,准确率分别提高了 1.91%,1.07%,3.96%,2.28%,3.69%。(3)采用知识蒸馏技术对HBA模型进行轻量化处理。通过与原始模型的对比实验可以发现,轻量化处理后的模型在意图识别的准确率上基本保持不变(由92.02%微降至90.87%,仅降低了 1.15%),而模型的参数量则从28.5M显著降低至4.5M,达到了约84.21%的减少比例。同时,模型所需的浮点运算量也从原来的7.1G减少至1.86G,实现了约74%的显著降低。这些结果表明,通过知识蒸馏方法进行的轻量化处理,不仅大幅度降低了模型的复杂度,还保持了较高的意图识别准确率,有效地满足了在线实验对于模型性能和效率的双重要求。(4)开发了一款具有高度可靠性的在线康复训练系统。该系统配备关键硬件,如肌电采集器和脑电帽,实现了对信号的有效采集与处理,并能够实时输出分类结果。此外,经过离线验证有效的HBA模型及其经过知识蒸馏技术轻量化后的模型,已被整合入本在线康复系统。在线识别实验显示,融合EEG和sEMG信号的模式在准确性上超过单一信号模式,相比于单模态EEG信号准确率提高了 8.22%,与单模态sEMG信号相比提高了 5.83%。应用知识蒸馏技术优化后的轻量级模型,虽在准确率上仅有0.64%的轻微下降,却实现了在线识别时间46.12%的显著缩短。通过将分类结果转化为控制指令,系统实现了有效控制,这种主动控制方式不仅激发了患者参与训练的热情,提高了训练成效,而且减少了可能对患者造成的伤害,为脑卒中患者提供了一种更为安全和有效的康复训练方案。

关键词：脑电信号表面肌电信号上肢运动意图识别知识蒸馏信号融合

聚丙烯中空纤维膜耐氧化改性及膜蒸馏采用研究

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膜科学与技术 2024年

作者：王辉项军高一方田桂英张蕾程鹏高张建平唐娜天津科技大学化工与材料学院天津市卤水化工与资源生态化利用重点实验室

聚丙烯中空纤维膜在纯水预处理、制药纯化分离、饮料酒水浓缩、工业废液回收等领域有广泛的采用.为了提高聚丙烯基中空纤维膜的耐氧化性与使用寿命，本研究通过添加抗氧剂和改进成型工艺来制备高性能聚丙烯中空纤维膜.具体探讨了最佳抗... 详细信息

聚丙烯中空纤维膜在纯水预处理、制药纯化分离、饮料酒水浓缩、工业废液回收等领域有广泛的采用.为了提高聚丙烯基中空纤维膜的耐氧化性与使用寿命，本研究通过添加抗氧剂和改进成型工艺来制备高性能聚丙烯中空纤维膜.具体探讨了最佳抗氧剂添加量对膜抗氧化性的影响，经过氧化实验36 h后，添加0.4%抗氧剂1076可使聚丙烯中空纤维膜的水接触角提高67%，同时拉伸强度降低10%，最大伸长率降低15.4%.在膜蒸馏实验中，耐氧化聚丙烯中空纤维膜可以稳定运行36 h以上，添加0.3%抗氧剂1010的耐氧化改性膜在运行30 h后，对Al3+的截留率依旧可达99.7%.总之，抗氧剂的添加显著提高了聚丙烯中空纤维膜在膜蒸馏应用中的截留性质和使用寿命.

关键词：中空纤维膜聚丙烯改性抗氧剂截留率膜蒸馏

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带仿生躯干的被动行走机器人步态特性

西南交通大学学报 2024年第2期59卷 477-484页

作者：魏巍丁维高谢进西南交通大学机械工程学院四川成都610031

为改善被动行走机器人的步态特性,受人体躯干同时具有刚性骨骼和柔性软组织启发,提出一种带刚柔仿生躯干的被动行走机器人模型,并研究其非线性动力学特性.将仿生躯干柔性部分等效为带质量的弹簧阻尼器,建立仿生躯干被动行走机器人的动... 详细信息

为改善被动行走机器人的步态特性,受人体躯干同时具有刚性骨骼和柔性软组织启发,提出一种带刚柔仿生躯干的被动行走机器人模型,并研究其非线性动力学特性.将仿生躯干柔性部分等效为带质量的弹簧阻尼器,建立仿生躯干被动行走机器人的动力学模型.分别分析仿生躯干的等效弹性系数、等效阻尼系数、等效质量对被动行走机器人的行走步长和步行速度的影响规律,并与刚性躯干模型的结果进行对比.研究结果表明:相比于刚体躯干,仿生躯干使得被动行走具有更加丰富的步态行为;仿生躯干柔性不仅影响被动行走的行走步长及行走速度,还影响被动行走的稳定性;适当的躯干柔性可以在维持稳定周期步态的同时,提高被动行走机器人的行走步长及步行速度;与刚性躯干相比,带仿生躯干的被动行走步长能提高12%,行走速度能提高2%.

关键词：步行机器人被动行走躯干柔性步态特性

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热裂解烃制炭黑的机理及工程化技术发展历程

化工进展 2024年第7期43卷 3551-3566页

作者：王定友陈建范汝新李大舜中昊黑元化工研究设计院有限公司四川自贡643000 四川轻化工大学材化学院四川自贡643000

简介人类制造和利用炭黑(CB)的历史和炭黑特性,对烃热解过程中碳原子组成六碳环并历经一维(1D)、二维(2D)和三维(3D)增长形成准石墨微晶(GMC)和最终形成CB粒子的系列参数进行了模拟计算,总结有关CB准石墨微晶结构增长机理、粒子结构及... 详细信息

简介人类制造和利用炭黑(CB)的历史和炭黑特性,对烃热解过程中碳原子组成六碳环并历经一维(1D)、二维(2D)和三维(3D)增长形成准石墨微晶(GMC)和最终形成CB粒子的系列参数进行了模拟计算,总结有关CB准石墨微晶结构增长机理、粒子结构及其与粒子硬度和导电性等性能间的关系等方面基础研究的最新成果。基于CB中碳原子结构研究成果和基本理化性能,建议了CB的分子式。结合检测数据解读CB拥有高达30GPa硬度、补强橡胶的活性和独特导电性的结构原因。本文还从键能变化角度计算了用于制造CB的几种典型烃热裂解生成CB的化学反应热,解释CB生产时煤系原料油比石油系原料油收率高10%的原因,重点介绍现代热裂解烃制造CB的工程化技术在原料、反应器、耐火材料、装置大型化、资源综合利用技术与装备等方面取得突破并促成我国成为炭黑制造第一大国的发展历程。对炭黑行业节能环保的最新要求进行了归纳,展望了行业未来,并对其技术进步重点方向和研究内容提出建议。

关键词：烃类化合物热解炭黑粒子聚集显微结构

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