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张宁远书法作品

中文自修 2022年第21期 32-32页

作者：张宁远上海市宝钢新世纪学校

脆性变形序列构造煤纳米孔隙和粗糙度的原子力显微镜研究

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煤田地质与勘探 2022年第5期50卷 32-42页

作者：张宁远姚素平南京大学地球科学与工程学院表生地球化学教育部重点实验室江苏南京210023

煤孔隙结构是煤层气勘探开发与煤矿安全研究中的关键问题之一。构造煤相比于原生结构煤非均质性强,是煤储层研究中的热点和难点。采用原子力显微镜,结合NanoScope Analysis和Gwyddion分析软件,对脆性变形序列构造煤的孔隙结构和表面粗... 详细信息

煤孔隙结构是煤层气勘探开发与煤矿安全研究中的关键问题之一。构造煤相比于原生结构煤非均质性强,是煤储层研究中的热点和难点。采用原子力显微镜,结合NanoScope Analysis和Gwyddion分析软件,对脆性变形序列构造煤的孔隙结构和表面粗糙度特征进行研究。结果表明:构造作用整体上促进了脆性变形煤孔隙的发育,但不同脆性变形构造煤受构造作用影响的程度存在明显差异。根据煤受构造作用影响的程度,脆性变形煤孔隙结构演化可划分为强弱2个阶段:弱脆性变形阶段(原生结构煤—碎裂煤—片状煤—碎斑煤)构造作用对煤体的孔隙结构影响较小,平均孔数量缓慢增长,平均孔径缓慢减小,该阶段构造作用主要促进了100~200 nm大孔的发育;强脆性变形阶段(碎斑煤—碎粒煤—薄片煤)构造作用对煤体孔隙结构产生了显著影响,平均孔数量迅速增长,平均孔径迅速减小,这一阶段构造作用主要促进了10~50 nm介孔和50~100 nm大孔的发育。这表明脆性变形构造煤孔隙结构并非简单的线性演变。不同脆性变形煤的算术平均粗糙度和均方根粗糙度参数分别为3.00~6.05 nm和3.94~7.62 nm,其中,弱脆性变形阶段粗糙度整体较高且无明显变化,而强脆性变形阶段粗糙度迅速降低。通过AFM剖面分析,建立了煤表面孔隙形态的数学模型。基于该模型的算术平均粗糙度模拟结果表明,大孔是煤表面粗糙度的主要贡献者,构造作用主要通过影响煤中的孔隙结构,进而影响煤的表面粗糙度。

关键词：孔隙结构表面粗糙度构造煤原子力显微镜脆性变形孔径分布

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可移动型光发酵生物制氢反应器研究

可移动型光发酵生物制氢反应器研究

作者：张宁远河南农业大学

学位级别：硕士

随着全球能源问题的日益突出,利用可再生资源来替代传统的化石能源已成为国际社会的共识。光发酵生物制氢技术利用光合微生物将太阳能转化为能量密度高且燃烧产物仅为水的绿色氢能源,具有较高的能源转化效率和环境友好性,被认为是一种... 详细信息

随着全球能源问题的日益突出,利用可再生资源来替代传统的化石能源已成为国际社会的共识。光发酵生物制氢技术利用光合微生物将太阳能转化为能量密度高且燃烧产物仅为水的绿色氢能源,具有较高的能源转化效率和环境友好性,被认为是一种具有广阔前景的生产氢能的方法,其作为一种具有潜在应用前景的生物质能源技术,受到越来越多的人关注。常见的光发酵生物制氢反应器大多为固定式装备,存在体积大且灵活性低,制约了光发酵生物制氢技术的应用领域。为此,本文研究了一种具有自动控制系统的可移动型光发酵生物制氢反应器,可满足不同应用场景下的氢气生产需求,为进一步拓宽光发酵生物制氢应用领域提供新的途径。本文的主要研究结果如下:(1)可移动型光发酵物制氢反应器的主体采用细菌恒化-底物酶解-发酵产氢“三步四室”结构组成,对可移动型光发酵物制氢反应器的各个组成部分进行了优化设计及其验证性实验。(2)可移动型光发酵物制氢反应器箱体采用10 mm亚克力材料,总容积为375L,有效容积为330L,四室有效容积比为3:3:4:6。在反应器箱体内均匀布置LED光源,通过安装B-RS-L30光照传感器测定光照强度;利用太阳能热水循环泵对反应器箱体进行加热保温,通过安装DS18B20温度传感器采集温度;反应器的集气方式采用电磁阀分次集气,可以灵活调控气体采集频率,便于研究产氢规律。(3)设计了基于光发酵产氢反应过程的可移动型光发酵物制氢反应器控制系统。对水泵、搅拌器的间歇控制以及pH值和蠕动泵回差控制的运行进行了耦合,提高了加入碱液和出料过程中发酵液传质的均匀性;采用PID和PWM保温控制程序相结合方式使反应器循环泵进行自动调温,通过PWM光照控制程序可使反应器能够对光照强度变化做出高速响应,并实现自动调节。(4)完成了可移动型光发酵生物制氢反应器的连续流验证性实验,光发酵制氢过程及其自控系统运行稳定,最高产氢速率达到0.351 LH2/(h·L),最高累积氢气产量达到了2004.67 L。

关键词：可移动光发酵生物制氢反应器反应器自动控制系统产氢量

大开口刚性内拉环索穹顶结构成形关键技术研究与应用

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建筑结构学报 2023年第4期44卷 150-157,215页

作者：张宁远罗斌赵旻旻阮杨捷仇荣根东南大学混凝土与预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189 东南大学国家预应力工程技术研究中心江苏南京211189 南京东大现代预应力工程有限责任公司江苏南京210018

为实现大开口刚性内拉环索穹顶结构的顺利成形,以成都凤凰山专业足球场为研究对象,提出了一种牵引下层索网提升和张拉双层索网的施工方法,对内拉环与索杆系提升顺序、牵引工装索长度优化和脊索锚接时机等关键技术问题进行了研究。采用AN... 详细信息

为实现大开口刚性内拉环索穹顶结构的顺利成形,以成都凤凰山专业足球场为研究对象,提出了一种牵引下层索网提升和张拉双层索网的施工方法,对内拉环与索杆系提升顺序、牵引工装索长度优化和脊索锚接时机等关键技术问题进行了研究。采用ANSYS建立结构有限元模型,对施工全过程进行模拟并分析施工成形过程中的结构响应。结果表明:牵引下层索网提升和张拉双层索网的施工方法可使结构顺利成形并减少50%的牵引设备投入;内拉环先于索杆系提升可有效减轻内拉环的扭转;斜索张拉阶段结构内力和位移变化较大,应谨慎控制张拉进度;结构成形后与设计状态基本一致,验证了成形方法的有效性。

关键词：索穹顶大开口刚性内拉环有限元分析施工全过程分析结构成形

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超像素空间加权稀疏高光谱遥感图像解混研究

超像素空间加权稀疏高光谱遥感图像解混研究

作者：张宁远南昌工程学院

学位级别：硕士

随着光谱成像和遥感技术的不断进步,高光谱遥感作为一种新型的探测手段,逐渐成为遥感领域的一个研究热点。与其它类型的遥感影像数据相比,高光谱图像的光谱分辨率更高,能够更加详细地描述不同地物的光谱反射特征与空间分布情况。然而,... 详细信息

随着光谱成像和遥感技术的不断进步,高光谱遥感作为一种新型的探测手段,逐渐成为遥感领域的一个研究热点。与其它类型的遥感影像数据相比,高光谱图像的光谱分辨率更高,能够更加详细地描述不同地物的光谱反射特征与空间分布情况。然而,由于成像原理的限制,高光谱图像中存在大量的混合像元,严重制约了对图像的精确解译。高光谱解混就是尽可能准确地获取图像中的地物光谱及其所占的比例。从目前的研究进展来看,现有的各种算法虽然在一定程度上完成了解混任务,但还是会出现图像信息挖掘不充分、抗噪声性能差等问题。为了更好地提升算法的性能,本文提出了一些新的方法,具体研究内容如下:(1)提出基于超像素空间加权的非局部低秩稀疏解混算法。传统的解混算法在处理含有大量噪声的高光谱图像时往往表现欠佳,并且对于图像特征信息的挖掘也不够充分。针对这种问题,本文提出了一种新的解混算法,该算法以稀疏解混模型为基础,通过超像素分割以及空间加权的方式对丰度图像施加超像素空间加权的双权重约束,有效提升了解混结果的稀疏性。同时,该算法充分挖掘了高光谱图像内在的非局部自相似性,通过加权核范数来约束搜索到的相似非局部块,使算法能够更好地展示非局部相似性。在模拟和真实数据集上的实验表明,本文提出的算法与其他对比算法相比,解混结果更准确,抗噪声性能也更好。(2)提出基于超像素空间加权的稀疏非负张量分解的解混算法。矩阵向量非负张量分解解混模型将原始的三维高光谱数据视为一个三阶张量,并将其分解为一系列丰度矩阵与端元向量外积之和的形式,同时很好地模拟了线性光谱混合模型。然而该算法并未充分挖掘图像的局部空间结构信息,为此本文在原有模型的基础上通过使用超像素权重以及空间邻域加权的双权重稀疏约束,充分挖掘了图像空间信息,同时有效避免了额外的约束项带来的敏感参数,降低了模型的复杂度。在模拟和真实数据集上的实验表明,本文所提出的解混算法能够获得准确的结果并且低信噪比下仍有较好表现。本文提出的两种方法充分挖掘了图像的空间结构信息,增强了算法的抗噪声性能,并且有效提升了解混的精度,具有重要的理论意义和应用价值。

关键词：高光谱图像解混超像素分割空间加权非负张量分解稀疏正则化

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FAST索网大天顶角工况下结构响应分析

清华大学学报（自然科学版） 2022年第11期62卷 1809-1815,1822页

作者：张宁远罗斌沈宇洲姜鹏李辉李庆伟东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京211189 东南大学国家预应力工程技术研究中心南京211189 中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院FAST重点实验室北京100101

500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面支承于索网结构上,通过促动器控制下拉索实现反射面的主动变位。在大天顶角工况和换源过程中,索网强度和疲劳尚待进一步研究。该文根据监测... 详细信息

500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面支承于索网结构上,通过促动器控制下拉索实现反射面的主动变位。在大天顶角工况和换源过程中,索网强度和疲劳尚待进一步研究。该文根据监测数据修正索网分析模型,利用修正后的模型对大天顶角主动变位工况的结构响应进行分析;提出修正焦比和安全变位策略,以改善大天顶角工况下的结构超限情况;研究了大小天顶角转换的换源过程中结构响应变化规律。结果表明:大天顶角工况下总过渡区始终为最外圈150根下拉索,该范围不受温度影响;调整后的新焦比可明显减少面索超限工况数;安全变位策略可在保证面型精度的前提下,确保面索索力和应力幅不超限;大天顶角至大天顶角的换源工况为换源最不利工况。

关键词： FAST 索网结构大天顶角安全变位换源过程有限元

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FAST索网运行准实时评估系统研究与开发

清华大学学报（自然科学版） 2022年第11期62卷 1816-1822页

500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面支承于索网结构上,反射面主动变位依靠促动器调节下拉索长度实现。促动器的协同联动控制是一个多自由度复杂耦合的系统。该文开发了FAST索... 详细信息

500m口径球面射电望远镜(five-hundred-meter aperture spherical radio telescope,FAST)反射面支承于索网结构上,反射面主动变位依靠促动器调节下拉索长度实现。促动器的协同联动控制是一个多自由度复杂耦合的系统。该文开发了FAST索网运行准实时评估系统,系统根据FAST的工作特点,基于力学仿真技术,采用MATLAB和ANSYS联合开发;包含模型处理模块、预运行分析模块和准实时跟踪分析模块,可对索网运行过程中的面索应力、面索应力幅、下拉索索力和节点径向位移偏差等进行计算分析及监测预警。通过在FAST实际运行工况中的应用,验证了系统的有效性,结果表明:该系统可简化操作分析流程,提高分析效率,降低促动器发生故障时结构的安全风险,确保FAST索网的安全运行。

关键词： FAST 索网结构力学仿真准实时分析促动器故障

基于数字孪生与迁移学习的结构光条纹图像分析

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激光与光电子学进展 2023年

作者：金子蘅徐可张宁远邓潇左超陈钱冯世杰南京理工大学电子工程与光电技术学院智能计算成像实验室(SCILab) 南京理工大学江苏省光谱成像与智能感知重点实验室南京理工大学智能计算成像研究院(SCIRI)

近年来，深度学习技术广泛应用于计算光学三维成像的研究中。在条纹投影轮廓术中，通过训练深度学习网络，可从单幅条纹图像中恢复高精度的相位信息。然而，为了训练神经网络模型，通常需要耗费大量的时间成本和人力成本来采集训练数据... 详细信息

近年来，深度学习技术广泛应用于计算光学三维成像的研究中。在条纹投影轮廓术中，通过训练深度学习网络，可从单幅条纹图像中恢复高精度的相位信息。然而，为了训练神经网络模型，通常需要耗费大量的时间成本和人力成本来采集训练数据集。为了解决该问题，首先本文提出建立数字孪生条纹投影系统，并利用域随机化技术对虚拟照明光栅进行增强，使用计算机进行虚拟扫描，生成大量仿真光栅条纹图像。其次，利用仿真光栅图像并对U-Net神经网络进行预训练。最后，引入迁移学习，采用少量真实光栅条纹图像对神经网络进行参数微调。由于U-Net网络的结构特殊性，本文提出和分析了“从左至右”、“从上至下”和全局微调三种U-Net神经网络微调策略。实验表明，采用“从上至下”策略中微调U-Net“瓶颈”网络模块的方法可获得最佳的迁移学习结果，神经网络的相位预测精度可得到显著提升。实验结果显示相比于使用大量真实数据进行训练，基于本文所述方法仅利用20%的数据就可训练神经网络获得高精度的相位重建结果。

关键词：计算成像条纹投影深度学习迁移学习条纹分析

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《自然》2022年度十大人物

世界科学 2023年第1期 8-12页

作者：俞晓晴戴若愚张宁远

《自然》年度十大人物榜单集中了2022年的科学里程碑以及其中举足轻重的人物。这十位人物和他们的同事一起做出了了不起的发现并提醒公众关注至关紧要的问题。《自然》十大人物不是一个奖项或排名。这十位人物由《自然》的编辑选出，他...

《自然》年度十大人物榜单集中了2022年的科学里程碑以及其中举足轻重的人物。这十位人物和他们的同事一起做出了了不起的发现并提醒公众关注至关紧要的问题。《自然》十大人物不是一个奖项或排名。这十位人物由《自然》的编辑选出，他们的故事代表了2022年发生的重要科学事件。天空猎手简·里格比(Jane Rigby)2021年12月25日，詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）发射升空。对于可能出现的几百种意外，简·里格比有一个最担心的噩梦。当这个造价100亿美元的望远镜在深空展开后，它必须在巨大的主镜前部署一个副镜，这样才能捕捉到珍贵的光子并传回地球。

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