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激光-热处理复合工艺制备油水分离表面及性能研究

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表面技术 2024年第10期53卷 216-229页

作者：刘超余忠杰王泰源冶孟琦王青华东南大学机械工程学院南京211189 江苏省微纳生物医疗与器械设计与制造重点实验室南京211189

目的研发一种高效、低成本的激光-热处理复合工艺,制备具有油水分离性能的泡沫铜表面,为石油污染的净化提供一种有效的参考方法。方法首先利用纳秒激光在泡沫铜表面上诱导出多级微纳米结构,然后将泡沫铜放入低温烘箱中加热处理,通过调... 详细信息

目的研发一种高效、低成本的激光-热处理复合工艺,制备具有油水分离性能的泡沫铜表面,为石油污染的净化提供一种有效的参考方法。方法首先利用纳秒激光在泡沫铜表面上诱导出多级微纳米结构,然后将泡沫铜放入低温烘箱中加热处理,通过调控激光参数和热处理相互作用制备出了超疏水超亲油泡沫铜表面,并使用扫描电子显微镜、光电子能谱仪和接触角测量仪,对激光加工前后泡沫铜表面的微纳结构、表面化学元素组成和油水在表面的润湿性进行了表征。结果泡沫铜表面经纳秒激光加工后诱导生成的多级微纳结构受到包括激光扫描速率、激光加工功率和扫描间距等激光加工参数的显著影响。同时,配合低温热处理工艺,激光制备泡沫铜表面的化学成分快速转变,表面能显著降低,使得泡沫铜表面获得了超疏水超亲油的润湿特性。本工作制备的泡沫铜表面在空气中的最大水接触角为158.5°,油接触角为0°。并利用油水分离试验装置验证了激光-热处理复合工艺制备的超疏水超亲油泡沫铜表面可以使油和水选择性通过,分离效率超过90%。结论激光-热处理复合工艺制备的具有多级微纳结构的泡沫铜表面具备优异的超疏水超亲油特性,展现出了良好的油水分离性能,有望实现海洋生态中石油污染的净化。

关键词：激光加工泡沫铜微纳结构超疏水超亲油表面油水分离

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耦合不同融雪方法的黄河源区径流模拟与评估

西安理工大学学报 2024年

作者：余忠全杨雪王盼杨晨潘鑫中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司西安理工大学水利水电学院

黄河源区是黄河流域重要产流区，积雪融雪模拟必要且影响显著，为丰富黄河水文预报系统模型库，促进高寒区水文模型研究，本文通过简单的GR4J模型耦合三种不同融雪模拟计算方法（模型），开展唐乃亥水文站以上流域的日径流模拟研究，结... 详细信息

黄河源区是黄河流域重要产流区，积雪融雪模拟必要且影响显著，为丰富黄河水文预报系统模型库，促进高寒区水文模型研究，本文通过简单的GR4J模型耦合三种不同融雪模拟计算方法（模型），开展唐乃亥水文站以上流域的日径流模拟研究，结果表明：（1）GR4J模型适用于黄河源区水资源模拟；（2）积雪融雪模拟方法的加入能够有效改善黄河源区径流模拟精度；（3）耦合WASMOD的积雪融雪计算方法对黄河源区的径流模拟改进效果最明显，但CemaNeige-GR4J方法对气候变化影响的响应最稳健。该结果不仅为黄河流域径流模拟应用提供了更简单的模型选择，也为模型综合决策提供了重要支撑。

关键词：积雪融雪模拟黄河源区 GR4J 模拟评估

基于特征结构配置的电磁轴承-刚性转子系统动态补偿器的设计

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中国电机工程学报 2024年第6期44卷 2448-2461,I0031页

作者：周天豪祝长生浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

由于电磁轴承-转子系统的动力学特性与控制器的结构和参数密切相关,若要使系统安全、稳定及可靠地运行,控制器的设计尤为重要。针对电磁轴承-刚性转子系统,提出一种基于特征结构配置的动态补偿器的设计方法。首先,通过模态解耦,将平动... 详细信息

由于电磁轴承-转子系统的动力学特性与控制器的结构和参数密切相关,若要使系统安全、稳定及可靠地运行,控制器的设计尤为重要。针对电磁轴承-刚性转子系统,提出一种基于特征结构配置的动态补偿器的设计方法。首先,通过模态解耦,将平动和锥动运动相互耦合的四自由度电磁轴承-刚性转子系统解耦为2个单自由度平动子系统和2个单自由度锥动子系统。然后,基于特征结构配置,建立引入动态补偿器后的闭环系统的特征值和特征向量与补偿器参数之间的关系。之后,限定特征值的变化范围,以使系统具备稳定性和良好的动态性能,构造优化目标函数,以同时抑制转子系统的不平衡位移和不平衡控制电流,从而使系统具备所需的动力特性。最后,通过数值仿真和试验,验证所设计的动态补偿器的有效性。

关键词：电磁轴承刚性转子特征结构配置动态补偿

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基于Deeplab v3+的PIV误矢量修复

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工程热物理学报 2024年第6期45卷 1722-1729页

作者：陈建豪林梅西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

在PIV图像后处理过程中,修正其误矢量对获取准确速度矢量场起到关键作用。本研究在模拟和实验矢量图数据库中人为添加误矢量,通过标注添加误矢量图像,用Deeplab v3+算法来识别分割误矢量,并同时生成用于修正的掩膜(mask),其识别分割的... 详细信息

在PIV图像后处理过程中,修正其误矢量对获取准确速度矢量场起到关键作用。本研究在模拟和实验矢量图数据库中人为添加误矢量,通过标注添加误矢量图像,用Deeplab v3+算法来识别分割误矢量,并同时生成用于修正的掩膜(mask),其识别分割的损失控制在0.001。对于修复,使用了DeepFill v2算法,用正确矢量图像训练网络,将损失稳定于0.05。将识别生成的mask和原始待修正的PIV图像,放入修正图像,靠输入指令即可实现PIV矢量图像中的误矢量自动识别与修正。结果表明,此方法,可批量处理PIV矢量图像,简单方便且自动化,具有较高的识别分割与修正精度。

关键词： PIV矢量图像深度学习误矢量识别与修复 Deeplab v3+ DeepFill v2

水泥分解炉SNCR脱硝系统的深度强化学习多目标优化控制研究

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4815-4825,I0017页

作者：刘定平吴泽豪广东省能源高效低污染转化工程技术研究中心(华南理工大学) 广东省广州市510640

选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝过程的工艺参数优化可以有效减少水泥分解炉NO_(x)排放和脱硝运行成本。以某水泥分解炉为研究对象,建立基于LightGBM的NO_(x)浓度预测模型,以脱硝成本和NO_(x)浓度最小化... 详细信息

选择性非催化还原(selective non-catalytic reduction,SNCR)脱硝过程的工艺参数优化可以有效减少水泥分解炉NO_(x)排放和脱硝运行成本。以某水泥分解炉为研究对象,建立基于LightGBM的NO_(x)浓度预测模型,以脱硝成本和NO_(x)浓度最小化为优化目标,采用深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法对水泥分解炉掺烧污泥协同SNCR脱硝过程的相关工艺参数进行优化控制建模。结果表明,NO_(x)浓度预测模型均方根误差(root mean squared error,RMSE)为6.8,平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)为3.48%;采用DDPG算法可以对相关工艺参数进行优化,喷氨量和污泥掺烧量分别为427.87 L/h和9.78 t/h时,NO_(x)排放浓度为225.99 mg/(Nm^(3)),脱硝运行成本为1 747.8元/h。该优化结果与其他优化算法结果和常规工况对比,NO_(x)排放浓度和脱硝运行成本均呈现不同程度下降;对模型进行仿真及效果验证可知,所建立模型能输出合理的喷氨量和污泥掺烧量组合,减少SNCR出口NO_(x)浓度波动,有效降低NO_(x)排放浓度和脱硝成本,可实现对SNCR脱硝系统的多目标优化控制。该结果可为基于智能算法的水泥分解炉SNCR脱硝的多目标优化控制设计提供一定参考。

关键词：喷氨污泥掺烧选择性非催化还原优化控制 LightGBM 强化学习深度确定性策略梯度

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深潜器钛合金耐压壳蠕变屈曲强度评估方法研究

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中国造船 2024年第2期65卷 25-36页

作者：郭育豪刘刚大连理工大学船舶工程学院大连116024 工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024

深潜器钛合金耐压壳存在室温蠕变现象,会减弱耐压壳结构的屈曲极限强度,发生蠕变屈曲破坏。论文以钛合金圆柱形耐压壳为研究对象,考虑结构初始缺陷幅值、蠕变载荷和蠕变时间的影响,通过数值模拟研究蠕变变形对耐压壳非线性屈曲强度的影... 详细信息

深潜器钛合金耐压壳存在室温蠕变现象,会减弱耐压壳结构的屈曲极限强度,发生蠕变屈曲破坏。论文以钛合金圆柱形耐压壳为研究对象,考虑结构初始缺陷幅值、蠕变载荷和蠕变时间的影响,通过数值模拟研究蠕变变形对耐压壳非线性屈曲强度的影响。研究表明:蠕变变形会加剧结构初始缺陷的幅值,减弱耐压壳结构的非线性屈曲强度。另外,钛合金耐压壳存在蠕变屈曲现象,蠕变屈曲的临界时间对结构初始缺陷幅值极为敏感。建立了钛合金耐压壳室温蠕变屈曲临界时间与蠕变载荷之间指数关系的模型,可以快速评估深潜器在指定作业时间下的最大下潜深度。对于不同临界时间下的蠕变载荷,该模型拟合结果与数值计算结果的相对误差均在±2%以内。

关键词：钛合金耐压壳室温蠕变蠕变屈曲极限强度数值模拟

基于组态相互作用方法对AuB分子低激发态电子结构和光学跃迁性质的研究

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物理学报 2024年第5期73卷 36-42页

作者：朱宇豪李瑞西安建筑科技大学理学院西安710055 齐齐哈尔大学教师教育学院齐齐哈尔161006

因为AuB分子的电子态信息缺乏相关实验测量,本文采用高精度的组态相互作用方法开展对AuB分子激发态电子结构的研究,计算得到12个Λ-S态的势能曲线.基于势能曲线,束缚态的光谱常数通过数值求解薛定谔方程获得.计算还包括部分低激发态的... 详细信息

因为AuB分子的电子态信息缺乏相关实验测量,本文采用高精度的组态相互作用方法开展对AuB分子激发态电子结构的研究,计算得到12个Λ-S态的势能曲线.基于势能曲线,束缚态的光谱常数通过数值求解薛定谔方程获得.计算还包括部分低激发态的偶极矩,展示了分子不同电子态的电荷分布信息.在计算中也考虑了自旋轨道耦合效应对电子态的影响.其中能量最低的4个Λ-S态之间的自旋轨道耦合矩阵元,因为自旋轨道耦合的影响,这4个Λ-S态会劈裂为12个Ω态.由于自旋轨道耦合矩阵元并没有交叉现象,所以这4个Λ-S态不存在预解离的情况.本文最后计算得到Ω基态A^(1)П_(1)和第一激发态X^(1)∑_(0)+的光学跃迁矩阵元等信息,分析Franck-Condon因子和辐射寿命,发现AuB分子中该光吸收模式被激光冷却的可能性较小.本文数据集可在https://***/10.57760/sciencedb.j00213.00009中访问获取.

关键词：激发态多参考组态相互作用光谱常数激光冷却

蓖麻Lm型雌性系及其杂交组合的杂种优势分析

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西北农业学报 2024年第7期33卷 1274-1281页

作者：周伟余忠浩刘慧周亚星内蒙古民族大学农学院/科尔沁沙地生态农业国家民委重点实验室内蒙古通辽028000 内蒙古工程项目管理有限公司呼和浩特010000

为了解Lm型雌性系蓖麻的配合力遗传基础,以5个蓖麻Lm型雌性系为母本,3个蓖麻两性系为父本,根据NC-Ⅱ不完全双列杂交组配15个杂交组合,对蓖麻杂交组合的配合力、遗传力以及杂种优势进行分析。结果表明:雌性系A1和两性系B2的GCA和杂交组合... 详细信息

为了解Lm型雌性系蓖麻的配合力遗传基础,以5个蓖麻Lm型雌性系为母本,3个蓖麻两性系为父本,根据NC-Ⅱ不完全双列杂交组配15个杂交组合,对蓖麻杂交组合的配合力、遗传力以及杂种优势进行分析。结果表明:雌性系A1和两性系B2的GCA和杂交组合SCA在蓖麻大部分农艺性状中均表现优秀,可在提高蓖麻产量的亲本选育中作为优异亲本进行杂交组合的构建。对亲本杂种优势研究发现,两性系B2参与组配的杂交组合在多个农艺性状上表现为强杂种优势,而Lm型雌性系则表现为在单个性状上具有较强的杂种优势。从遗传力分析结果来看,蓖麻的主茎蒴果数、一级分枝蒴果数、主茎穗长、主茎节数、一级分枝百粒质量和产量受加性效应和非加性效应共同影响,且受环境影响较小,适宜在早代进行选择。

关键词：蓖麻 Lm型雌性系杂种优势配合力遗传力

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集流体对平板型固体氧化物燃料电池性能的影响机制

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硅酸盐学报 2024年第1期52卷 19-29页

作者：张纪豪权蒙豪孙凯华韩敏芳中国矿业大学低碳能源与动力工程学院江苏徐州221116 徐州华清京昆能源有限公司江苏徐州221005 清华大学能源与动力工程系北京100084

工业尺寸固体氧化物燃料电池面积大、且存在翘曲,可靠集电是SOFC高效输出的重要保障。以长条形阳极支撑半电池为基体,分割阴极制备成4个面积2.0 cm×2.1 cm的绝缘阴极区域,每个区域覆盖不同面积银网构成差异性集电。在各绝缘区域分别开... 详细信息

工业尺寸固体氧化物燃料电池面积大、且存在翘曲,可靠集电是SOFC高效输出的重要保障。以长条形阳极支撑半电池为基体,分割阴极制备成4个面积2.0 cm×2.1 cm的绝缘阴极区域,每个区域覆盖不同面积银网构成差异性集电。在各绝缘区域分别开展电化学阻抗谱测试和电流-电压特性曲线扫描,结果表明:开路下25%银网覆盖区域阻抗实部显著高于其他区域,拉载时同等输出电压下电池电流密度随银网面积的减少而单调递减。测量同类电池阴阳极电导率,并表征微观构造。相关参数代入模型,得出沿流道方向电流与电压分布:无银网覆盖阴极存在累积的水平电流,造成总输出电流减小及电流密度分布不均,影响电极极化过程,恶化电池输出性能。

关键词：固体氧化物燃料电池集流体接触电阻分割电池水平电流