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基于机器学习的弯管固液两相流流动特性研究

力学学报 2024年第3期56卷 613-625页

作者：肖盛鹏朱宏博周岱包艳上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

管道水力输送是工业中常见运输方式,具有运输距离长、安全性高、运营和维护成本低、环境友好和布置灵活的优点,当前关于管道系统内水平、倾斜和垂直管道的两相流流动特征研究较多,而关于系统内弯曲段管道研究较少,亟需明确该段的两相流... 详细信息

管道水力输送是工业中常见运输方式,具有运输距离长、安全性高、运营和维护成本低、环境友好和布置灵活的优点,当前关于管道系统内水平、倾斜和垂直管道的两相流流动特征研究较多,而关于系统内弯曲段管道研究较少,亟需明确该段的两相流流动机理及辨明该段的磨损机制,并作出准确预测.本研究首先采用欧拉-拉格朗日框架下的CFD-DEM耦合方法,针对弯曲管道压降和磨损率,探究了弯曲角度、弯曲半径、输入速度、颗粒直径和颗粒浓度等5个因素的影响;并基于上述5个变量,通过Pairwise配对法进行工况组合并进行数值模拟计算,得到数百个可用数据;基于此数据集,开发了6个机器学习模型进行训练,比较了各自模型的准确率并得到各特征对于预测结果的相对重要性.结果表明,弯管的压降随输入速度、颗粒浓度、颗粒直径和弯曲角度增大而增大,与弯曲半径关系较小;磨损率随输入速度、颗粒浓度、颗粒直径和弯曲半径的增大而增大,随弯曲角度的增大,在90°前先略有下降,在90°后增大.最佳的机器学习模型对压降和磨损率的预测准确率评估指标R2(越接近1越准确)分别在0.96和0.99左右,具有较好的预测能力,可用于多参数影响下的弯曲管道固液两相流水力压降及管壁磨损率的预测,且计算发现输入速度和颗粒浓度分别是对压降和磨损率预测的影响程度最大的因素.

关键词：弯管水力输送 CFD-DEM 机器学习压降磨损率

材料基因工程技术在电工材料研发中的应用与展望

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材料导报 2024年第13期38卷 208-224页

作者：王博盛鹏徐丽李圣驿白会涛李慧薛晴国网智能电网研究院有限公司北京102209

电工材料是电气装备的基础,其材料特性直接决定电气装备的极限电磁参数。随着科学技术的进步,生产、生活水平的不断提高,人们对电气装备具有的功能和性能的需求日益增加。理论研究和工程实践表明,以传统电工材料为基础生产的电气装备在... 详细信息

电工材料是电气装备的基础,其材料特性直接决定电气装备的极限电磁参数。随着科学技术的进步,生产、生活水平的不断提高,人们对电气装备具有的功能和性能的需求日益增加。理论研究和工程实践表明,以传统电工材料为基础生产的电气装备在功能和性能方面不能完全满足人类社会对先进电气装备快速增长的需求。电工新材料及其应用研究应使未来的电工装备具有挑战更高电磁参数极限的能力。材料基因工程为电工材料设计筛选提供了新的技术手段,通过利用高通量的方式设计与筛选材料,大幅缩短了材料的研发周期,显著降低了研发成本。本文综述了近几年材料基因工程先进理念与前沿技术在电工材料开发中的应用案例,这些案例表明了材料基因工程技术在电工材料研发中的适用性。本文还重点分析了以机器学习为代表的大数据技术在电工材料研发中的应用现状。

关键词：电工材料材料基因工程机器学习高通量计算高通量实验

3D打印点阵夹芯结构冲击损伤的近场动力学模拟

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爆炸与冲击 2024年第3期44卷 144-158页

作者：陈洋王肇喜翟师慧盛鹏王者蓝朱明亮上海航天精密机械研究所上海201600 华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

为了有效模拟3D打印点阵材料夹芯结构在弹丸冲击下的损伤破坏行为,在近场动力学微极模型中引入塑性键,构建了适用于点阵材料夹芯结构的模型和建模方法,在验证模型准确性的基础上,模拟分析了低速和高速弹丸冲击下点阵材料夹芯结构的损伤... 详细信息

为了有效模拟3D打印点阵材料夹芯结构在弹丸冲击下的损伤破坏行为,在近场动力学微极模型中引入塑性键,构建了适用于点阵材料夹芯结构的模型和建模方法,在验证模型准确性的基础上,模拟分析了低速和高速弹丸冲击下点阵材料夹芯结构的损伤模式与破坏机理。结果表明:低速冲击下3D打印点阵夹芯结构的破坏模式以局部塑性变形为主;高速冲击下,破坏模式表现为溃裂、孔洞贯穿和碎片喷射,并伴随着大范围的塑性变形。低速冲击下塑性变形范围随冲击速度升高而增大,而高速冲击下则相反。高速冲击下,点阵夹芯结构的贯穿过程分为面板接触、局部屈服、芯材压溃、穿透4个阶段,弹丸经历了急-缓-急3段减速过程,并对应2个加速度高峰,第2个加速度峰值低于第1个加速度峰值的50%;低速冲击过程中,弹丸仅有1次减速过程,加速度峰值随冲击速度的升高而增大,最终弹丸反弹。

关键词：点阵材料夹芯结构近场动力学弹丸冲击损伤破坏

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Co-Cu双金属MOF纳米片的合成及电催化析氧反应研究

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化工新型材料 2024年第1期52卷 247-252页

作者：龚盛鹏刘杨秦勇常州大学石油化工学院常州213164 常州大学生物医药工程学院常州213164

析氧反应(OER)是电解水制氢的阳极反应,其反应速度仅为阴极析氢反应(HER)速度的十分之一。为了加快反应速度,通常需要使用RuO_(2)等贵金属催化剂,但贵金属的稀缺性及较低的催化活性限制了其发展。金属有机框架(MOFs)材料是一类非常具有... 详细信息

析氧反应(OER)是电解水制氢的阳极反应,其反应速度仅为阴极析氢反应(HER)速度的十分之一。为了加快反应速度,通常需要使用RuO_(2)等贵金属催化剂,但贵金属的稀缺性及较低的催化活性限制了其发展。金属有机框架(MOFs)材料是一类非常具有发展前景的OER电催化剂,然而目前MOFs在电催化OER中的应用也面临诸多问题,例如制备过程复杂、配体价格昂贵、催化活性低等。在此,提出了一种简易的表面活性剂辅助法制备Co-Cu双金属MOF纳米片的方法,在室温下搅拌对苯二甲酸和硝酸铜、硝酸钴,十二烷基硫酸钠的混合溶液,即可得到尺寸约为100~200nm的Co-Cu MOF纳米片。通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段对材料结构进行了表征。电催化OER性能测试表明,Co-Cu MOF(n_(Co)∶n_(Cu)=2∶1)在碱性条件下对OER反应具有优异的OER活性,达到电流密度10mA/cm^(2)时的过电位(η_(10))仅为320mV,明显优于单一的Co MOF(430mV)和Cu MOF(几乎没有活性)。理论研究表明,Cu^(2+)的加入能提高Co MOF中Co的氧化态,进而提高其OER活性。该法操作简单、原料价格便宜,适合大规模生产,具有较好的应用前景。

关键词：电催化金属有机框架析氧反应

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促进动物肠道乳酸杆菌生长的中草药的筛选

动物营养学报 2024年

作者：黄日莹周奕岚林树琳周盛广西科技大学医学部华中科技大学同济医学院

益生菌对动物健康至关重要,中草药对动物副作用小,筛选出一些能激活益生菌增殖的中草药意义重大。本研究旨在从待筛选的49种中草药中筛选出能激活益生菌乳酸杆菌增殖的目标中草药。将不同的待选中草药制成水提液,以96孔板作为筛选工具,... 详细信息

益生菌对动物健康至关重要,中草药对动物副作用小,筛选出一些能激活益生菌增殖的中草药意义重大。本研究旨在从待筛选的49种中草药中筛选出能激活益生菌乳酸杆菌增殖的目标中草药。将不同的待选中草药制成水提液,以96孔板作为筛选工具,在添加不同中草药水提液前后测定培养液pH差值(△pH)作为中草药是否对乳酸杆菌有激活增殖活性的定性试验,测定乳酸杆菌培养液吸光度差值(△OD值)、平板菌落数作为定量试验,最后以动物试验加以验证,筛选出能激活乳酸杆菌增殖的目标中草药。结果显示:待筛选的49种中草药对乳酸杆菌增殖活性的激活效果各不相同,五味子与山楂表现出较强的激活作用,它们的水提液的最佳作用浓度分别为250和500 mg/mL,白术、木香次之,它们的水提液的最佳作用浓度分别为250和500 mg/mL;汉防己、黄芪等11种中草药再次之,它们均有一定的激活作用;厚朴、大青叶等34种中草药则无激活作用。通过体内和体外试验,本研究筛选出五味子、山楂、白术、木香对乳酸杆菌增殖活性具有较强的激活作用。

关键词：中草药乳酸杆菌增殖活性定性试验定量试验动物试验

沈海高速公路水沥互通立交改扩建方案比选及交通组织设计研究

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公路 2024年 75-79页

作者：罗树奎周盛中交第一公路勘察设计研究院有限公司中交公路规划设计院有限公司

水沥互通是沈海高速和广从三路交通转换的枢纽。现状各方向转向交通量较大,现有环圈匝道、断面宽度、收费车道数均不能满足交通增长需求,经常存在拥堵,亟需改扩建。采用“四阶段法”进行交通量预测,分析了水沥互通通行能力的适应性,制... 详细信息

水沥互通是沈海高速和广从三路交通转换的枢纽。现状各方向转向交通量较大,现有环圈匝道、断面宽度、收费车道数均不能满足交通增长需求,经常存在拥堵,亟需改扩建。采用“四阶段法”进行交通量预测,分析了水沥互通通行能力的适应性,制订了水沥互通改扩建设计原则。互通改扩建过程中,面临着多种复杂因素影响,从设计指标、通行能力、交通组织、工程造价等方面进行了综合比选研究,选择了合理的推荐方案,采用“四阶段法”进行了交通组织设计,为同类型工程提供了参考。

关键词：互通立交改扩建方案比选施工交通组织

主客共享视域下城郊乡村旅游地的社会空间演化研究——以武汉柏泉古镇为例

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华中师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期58卷 150-158页

作者：周盛雨冯娟华中师范大学城市与环境科学学院武汉430079 中国旅游研究院武汉分院武汉430079

城市郊区是城市和乡村过渡的重要地带,也是发展乡村旅游的热点区域.城郊乡村旅游地受到旅游化和城市化双重作用,社会空间演化相对复杂.该研究以旅游地生命周期和空间生产理论等为基础,运用非参与式观察、参与式观察、深入访谈以及扎根... 详细信息

城市郊区是城市和乡村过渡的重要地带,也是发展乡村旅游的热点区域.城郊乡村旅游地受到旅游化和城市化双重作用,社会空间演化相对复杂.该研究以旅游地生命周期和空间生产理论等为基础,运用非参与式观察、参与式观察、深入访谈以及扎根理论分析法等对典型城郊乡村旅游地柏泉古镇的社会空间演变过程及机制展开了实证分析与研究.研究发现:1)柏泉古镇尚处于旅游地生命周期中的参与阶段,社会总体满意度较高,不同权利主体之间矛盾较弱,呈现出良性互动的主客交往关系.2)从空间生产的视角来看,柏泉古镇社会空间演化过程可以分为物质环境日趋完善、政策资本逐步累积、主客共享协调发展三个层面.3)“东道主-游客”权利交互作用成为柏泉古镇社会空间演化的主导力量,具体表现为主客生产推动空间实践变迁、主客需求影响空间表征方向、主客共享体验表征空间和谐三个方面.主客共享驱动,也是其他城郊型乡村旅游地实践和相关研究借鉴的思路依据.

关键词：社会空间主客共享乡村旅游地柏泉古镇

基于单边调制映射函数的LCC-HVDC直流侧阻抗精确建模

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电工技术学报 2024年第13期39卷 3928-3942页

作者：汪娟娟莫泽刘岳坤周盛宇傅闯华南理工大学电力学院广州510641 直流输电技术国家重点实验室(南方电网科学研究院有限责任公司) 广州510663

阻抗模型是电网换相换流器型高压直流输电系统小信号稳定性分析的重要基础,阻抗模型的准确程度直接影响系统小扰动稳定性分析。该文首先从同步触发原理出发,引入基于单边调制产生的映射函数,该函数蕴含控制及换相信息,可以准确建立换相... 详细信息

阻抗模型是电网换相换流器型高压直流输电系统小信号稳定性分析的重要基础,阻抗模型的准确程度直接影响系统小扰动稳定性分析。该文首先从同步触发原理出发,引入基于单边调制产生的映射函数,该函数蕴含控制及换相信息,可以准确建立换相/非换相期间交直流侧的映射关系;其次,考虑换相动态并通过谐波线性化和傅里叶变换建立完整的直流侧电压和交流侧电流的频域小信号动态模型;再次,考虑控制和换流阀阻尼回路,建立整流侧和逆变侧直流阻抗解析模型;最后,以CIGRE高压直流标准测试模型为例,基于PSCAD/EMTDC平台验证了直流侧阻抗模型的准确性及其用于小扰动稳定性分析的有效性。

关键词：电网换相换流器单边调制映射函数换相动态换流阀阻尼回路直流侧阻抗

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碳纤维复合靶板抗破片侵彻弹道极限

复合材料学报 2024年

作者：李巧歌梁增友盛鹏王春光郝永强南阳北方红宇机电制造有限公司晋西集团江阳公司中北大学机电工程学院内蒙古动力机械研究所

碳纤维复合材料（CFRPs）在国防科技中广泛应用，已经成为主承力构件及部分结构的防护材料，研究其抗破片侵彻性能为科研人员提高碳纤维复合材料性能、进行防护结构设计提供依据。为研究碳纤维复合材料靶板受破片侵彻的毁伤机理及弹道... 详细信息

碳纤维复合材料（CFRPs）在国防科技中广泛应用，已经成为主承力构件及部分结构的防护材料，研究其抗破片侵彻性能为科研人员提高碳纤维复合材料性能、进行防护结构设计提供依据。为研究碳纤维复合材料靶板受破片侵彻的毁伤机理及弹道极限速度，进行8 g立方体钢破片分别侵彻厚5 mm、10 mm、15 mm碳纤维复合材料靶板数值仿真与试验，得到破片侵彻碳纤维复合材料靶板的数值仿真弹道极限与六射弹弹道极限速度，数值仿真弹道极限与六射弹弹道极限最大误差为6.21%。利用数值仿真方法得到大量不同着靶速度与对应的剩余速度，基于THOR公式建立破片侵彻碳纤维复合材料靶板剩余速度模型与弹道极限计算公式。对弹道极限公式进行试验验证，选取不同工况下的六射弹弹道极限，与理论计算值进行对比，结果表明，同一工况下，试验结果与计算结果最大误差为4.54%。

关键词：碳纤维复合材料(CFRPs) 弹道侵彻试验毁伤模式弹道极限