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基于ReaxFF力场的纤维素水热过程机理研究

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化工学报 2024年

作者：梁宁张守玉刘思梦黄健添吕邦勇杨楚轲胡南吴玉新上海理工大学能源与动力工程学院长春工程学院能源动力工程学院清华大学能源与动力工程系

使用Materials Studio软件建立并优化纤维素-水模型体系，利用LAMMPS软件对其进行水热过程的分子动力学模拟，模拟研究了水热体系内纤维素水热产物的演变规律及其水热反应机理。结果表明：温度是影响纤维素水热产物分布的重要因素。随... 详细信息

使用Materials Studio软件建立并优化纤维素-水模型体系，利用LAMMPS软件对其进行水热过程的分子动力学模拟，模拟研究了水热体系内纤维素水热产物的演变规律及其水热反应机理。结果表明：温度是影响纤维素水热产物分布的重要因素。随着水热温度的增加，纤维素分解加剧，体系内水热固相产物相对含量急剧下降，固相产物的芳香性和热值增高，亲水性降低；重质焦油、轻质焦油的相对含量均先增加后降低，焦油二次裂解为小分子反应加剧；随着水热温度的增加，体系内CO2和H2生成量均持续升高，甲酸生成量呈先升高后降低的趋势，甲醛生成量差异较小。模拟结果亦表明H2O分子主要以水合氢离子(H3O+)的形式参与纤维素水热反应，随着水热温度的升高，体系中水分子的电离反应与纤维素的脱水反应均增强。纤维素水热机理分析表明水热过程中纤维素的解聚包括分解为葡萄糖和脱水为左旋葡聚糖两条路径，而葡萄糖单体重排异构过程中会经历烯二醇三种过渡态结构，不同的结构通过脱水、逆羟醛缩合等反应分别生成呋喃类和醇醛类等主要中间产物。通过纤维素水热反应机理的分析，可为生物质水热转化提供理论指导。

关键词：生物质水热处理纤维素 ReaxFF反应力场反应路径

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生物质燃料颗粒热压成型过程分析

煤炭学报 2024年第2期49卷 1123-1137页

作者：张守玉黄健添郎森张邢佳陈旭阳梁宁吕邦勇杨楚轲胡南吴玉新吕俊复上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 怀柔实验室山西研究院山西太原030032 长春工程学院吉林长春130012 清华大学能源与动力工程系北京100084

“双碳”战略下,生物质因其可再生、低污染和“零”碳排等优点而备受关注。生物质成型制备燃料颗粒能有效地解决其结构松散、能量密度低等问题,可用作化石燃料的替代品,对于新型能源体系的建设具有重要意义。笔者概述了生物质热压成型... 详细信息

“双碳”战略下,生物质因其可再生、低污染和“零”碳排等优点而备受关注。生物质成型制备燃料颗粒能有效地解决其结构松散、能量密度低等问题,可用作化石燃料的替代品,对于新型能源体系的建设具有重要意义。笔者概述了生物质热压成型过程的影响因素,分析并探讨了热压成型过程中生物质颗粒的演变行为和结合机制。生物质成型工艺主要包括冷压成型和热压成型。与冷压成型相比,热压成型能耗较低,制得成型燃料品质较高。生物质含水率(4%~15%)对其成型燃料密度影响较大,成型温度(70~150℃)影响较小,成型压力(60~130 MPa)和原料粒度(<2.5 mm)对其成型燃料密度的影响因生物质种类不同而存在较大差异。生物质热压成型过程中纤维素主要起骨架支撑作用,半纤维素、木质素则起到黏结剂作用。在热压成型的微观过程中,生物质颗粒经惯性移动后黏弹塑性变形,形成机械互锁。脆性颗粒破碎后释放出天然黏性成分,在水分、温度和压力的共同作用下形成颗粒间桥接。机械互锁和桥接缩小了生物质分子间的距离,促进了分子间作用力的产生。在对生物质热压成型机制认识的基础上,利用不同生物质掺混或水热等预处理手段对生物质组分进行调控可提高燃料颗粒的品质。利用分子动力学手段对生物质成型过程进行仿真模拟,可获得生物质组分分子间的键合机制,有利于进一步探究生物质热压成型机制,对生物质成型燃料乃至成型材料的制备有着重要的指导意义。

关键词：生物质成型分子间作用力机械互锁桥接

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基于带电颗粒动态积污的绝缘子电场分布研究

高压电器 2024年第5期60卷 147-155,170页

作者：李成学吕邦欢国网甘肃省电力公司兰州730030 兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070 兰州交通大学甘肃省轨道交通电气自动化工程实验室兰州730070

为了研究带电污秽颗粒对绝缘子表面积污、电场分布的影响及空气域电晕放电现象,以FXBW-35/70绝缘子为研究对象,采用多物理场耦合有限元软件Comsol Multiphysics搭建了AC-DC、湍流、带电颗粒相互作用及颗粒运动的耦合风洞模型,进行了带... 详细信息

为了研究带电污秽颗粒对绝缘子表面积污、电场分布的影响及空气域电晕放电现象,以FXBW-35/70绝缘子为研究对象,采用多物理场耦合有限元软件Comsol Multiphysics搭建了AC-DC、湍流、带电颗粒相互作用及颗粒运动的耦合风洞模型,进行了带电颗粒对绝缘子表面积污、电场和空气域电晕放电分布研究。结果表明:风速越大,迎风区积污速度快于其他区面;粒径增大时,迎风面积污严重,背风区积污很小,侧风区基本无变化;染污中迎风区伞裙表面的电位和电场畸变最为严重,背风区次之,染污后伞裙表面电位、电场有所缓和,迎风区较背风区严重;染污中,靠近高压端和低压端的一大一小伞裙周围空气域存在电晕放电风险,且在靠近高、低压端第一片大伞裙会发生电晕放电;染污后,靠近低压端的大伞裙根部1 mm范围、靠近高压端的整个大伞裙周围和小伞裙根部存在电晕放电风险。

关键词：绝缘子带电颗粒 Comsol Multiphysics 电场分布电晕放电

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可视化角度深度分析绳牵连物体的运动规律

物理教学 2024年第5期46卷 15-19页

作者：蒋邦勇重庆市武隆区教师进修学校重庆408500

文章首先从理论上对绳牵连模型蕴含的动力学问题进行了详细分析,利用MATLAB软件绘制了角度、角速度、绳两端物体的速度、加速度以及绳中拉力等物理量随时间变化的图象,然后采用Working Model软件进行了动力学仿真模拟,从而直观形象地呈... 详细信息

文章首先从理论上对绳牵连模型蕴含的动力学问题进行了详细分析,利用MATLAB软件绘制了角度、角速度、绳两端物体的速度、加速度以及绳中拉力等物理量随时间变化的图象,然后采用Working Model软件进行了动力学仿真模拟,从而直观形象地呈现了绳牵连物体的运动规律,实现了可视化,期望帮助师生更加直观、深入地理解此模型。

关键词：可视化绳牵连物体运动规律 MATLAB软件 Working Model软件

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OTEC冷海水提升管道的温升研究

节能 2024年第1期43卷 32-35页

作者：张纪昌陈兵魏志勇吕邦来朱峰季新然大连理工大学海洋科学与技术学院辽宁大连116000 中交第四航务工程勘察设计院有限公司广东广州510000 海南省海洋与渔业科学院海南海口570100

海洋温差能系统(OTEC)是利用海上可再生能源的一种重要方式,OTEC冷海水管道是海洋温差能系统中的重要组成部分。管内冷海水易受管外温海水的影响导致温度升高,降低海洋温差能发电系统的发电效率。针对该问题,提出“间隙套管式”复合材... 详细信息

海洋温差能系统(OTEC)是利用海上可再生能源的一种重要方式,OTEC冷海水管道是海洋温差能系统中的重要组成部分。管内冷海水易受管外温海水的影响导致温度升高,降低海洋温差能发电系统的发电效率。针对该问题,提出“间隙套管式”复合材料海水管道的解决方案,通过理论计算和数值模拟分析该管道与传统管道相比对提取冷海水的保温影响。结果显示:以传统保温结构为比较基准,空气夹层结构的保温效率提高35.0%~41.0%;随着海水温度升高,流动海水夹层结构的保温效率呈先降低后升高的趋势。空气夹层结构和海水夹层结构的保温效果均优于传统管道。与传统管道相比,间隙套管式管道的实际管壁厚度缩减46.6%,节省了材料用量,降低了管道制造成本。

关键词：海洋热能转换可再生能源管道保温间隙套管

以“抛物线中的阿基米德三角形问题”为例谈构建高效专题教学

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数学通讯 2024年第6期 49-54页

作者：吕兆勇江苏省张家港市暨阳高级中学 215600

高三专题教学中,教师要能根据学生的具体情况,选择适合学生知识储备、符合学生能力基本要求的专题开展有效教学活动.通过专题教学不仅能让学生对一类问题有一个本质的理解,更能帮助学生构建解题视角,使学生掌握大单元下解决问题的基本... 详细信息

高三专题教学中,教师要能根据学生的具体情况,选择适合学生知识储备、符合学生能力基本要求的专题开展有效教学活动.通过专题教学不仅能让学生对一类问题有一个本质的理解,更能帮助学生构建解题视角,使学生掌握大单元下解决问题的基本解题思路,学会主动反思问题,促进学生思维能力的培养.本文以“抛物线中的阿基米德三角形问题”高三专题教学为例进行介绍。

关键词：抛物线阿基米德三角形专题教学解题教学

HPM视角下构建符合学生认知规律的概念教学——以“数系的扩充和复数的概念”为例

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数学教学通讯 2024年第3期 3-7页

作者：吕兆勇江苏省张家港市暨阳高级中学 215600

在HPM视角下的教学中,教师应基于“大观念、大主题、大单元”的教学理念,准确把握数学史料的“深度”,构建符合学生认知规律、适合学生认知结构的教学活动,让学生体会和感悟数系扩充的原则,实现数集的再一次扩充.同时,设置合适的问题串... 详细信息

在HPM视角下的教学中,教师应基于“大观念、大主题、大单元”的教学理念,准确把握数学史料的“深度”,构建符合学生认知规律、适合学生认知结构的教学活动,让学生体会和感悟数系扩充的原则,实现数集的再一次扩充.同时,设置合适的问题串,使学生在新概念生成的过程中,提高自己的理性思维能力,实现对概念的自主探究.

关键词： HPM 数系扩充复数概念概念教学大观念

体教融合背景下退役运动员融入学校体育的制约因素与解决之道

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田径 2024年第7期 52-54页

作者：吕锡勇新疆师范大学

优秀退役运动员融入学校体育是体教融合背景下的现实需求,本文运用文献资料法等方法,分析体教融合背景下我国退役运动员融入学校体育的制约因素,并提出解决路径。

关键词：体教融合退役运动员学校体育

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以“弧度制”为例谈概念课探究情境的创建

中小学数学（高中版） 2024年第6期 39-43页

作者：吕兆勇江苏省张家港市暨阳高级中学

1.问题提出的背景《普通高中数学课程标准(2017年版2020年修订)》中指出:高中数学教学以发展学生数学学科核心素养为导向,创设合适的教学情境,启发学生思考,引导学生把握数学内部的本质.由于教材无法对具体学情进行把握,所以知识多以... 详细信息

1.问题提出的背景《普通高中数学课程标准(2017年版2020年修订)》中指出:高中数学教学以发展学生数学学科核心素养为导向,创设合适的教学情境,启发学生思考,引导学生把握数学内部的本质.由于教材无法对具体学情进行把握,所以知识多以“主干”的形式呈现,这样的知识呈现就需要教师能根据所带班级的具体学情创设出合适的探究情境.而每一个教师对概念的把握和理解又是不一样的,所以创设的问题情境也截然不同,这必然会带来教学效果上的迥异.

关键词：探究情境弧度制高中数学教学概念课数学学科核心素养知识呈现问题情境教学情境