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配气相位对缸内直喷氢内燃机性能影响的仿真分析

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配气相位对缸内直喷氢内燃机性能影响的仿真分析

作者：阿帝雅吉林大学

学位级别：硕士

寻找清洁替代燃料、开发高效减排技术是内燃机领域实现“双碳”目标战略、满足日益严苛的排放法规的必经之路。内燃机燃烧氢气可有效解决化石燃料燃烧带来的排放污染、能源紧缺等问题。由于氢气特殊的理化性质,传统发动机配气策略已难... 详细信息

寻找清洁替代燃料、开发高效减排技术是内燃机领域实现“双碳”目标战略、满足日益严苛的排放法规的必经之路。内燃机燃烧氢气可有效解决化石燃料燃烧带来的排放污染、能源紧缺等问题。由于氢气特殊的理化性质,传统发动机配气策略已难以满足其完全燃烧所需的大空气量需求。因此,针对氢内燃机重新研究配气相位对其性能的影响,匹配合适的配气相位具有重要意义。本文基于一台1.5T VVT缸内直喷氢内燃机,搭建了一维及三维仿真模型,研究了配气相位对缸内直喷氢内燃机换气过程、经济性及动力性的影响。使用正交试验设计方法开展以配气相位为变量,经济性或动力性最佳为目标的配气相位优化工作;通过三维仿真手段对燃烧性能进行微观场分析,为适用于缸内直喷氢内燃机的配气相位技术研究提供参考。本文研究内容及结论如下:1.建立一维及三维仿真模型,利用试验数据对模型进行校核。结果显示,中低转速、高转速外特性工况下的缸压误差均在3%以下,模型准确可用;2.利用一维仿真模型开展配气相位对直喷氢内燃机性能影响仿真分析。中低转速外特性工况进气门相位推迟有益于扫气效果提升;排气门相位推迟有益于缸内残余废气扫除;中低转速外特性工况适度提前进气门相位、推迟排气门相位可提高有效热效率。高转速外特性工况推迟配气相位有益于增加进气、减少空气回流,提升动力性;排气门对氢内燃机性能的影响较进气门更显著;3.使用正交试验设计方法开展配气相位寻优工作。中低转速外特性工况匹配最优相位组合可使有效热效率由40.8%提升至41.21%;高转速外特性工况匹配最优相位组合可使功率提高14.2%;4.利用三维仿真平台对优化配气相位进行三维仿真分析。中低转速及高转速外特性工况配气相位变化对缸内速度场、湍动能、温度场及氢气浓度分布场的影响与一维仿真相印证,优化相位对直喷氢内燃机燃烧性能产生正向影响。

关键词：氢燃料内燃机缸内直喷配气相位一维仿真分析

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空间正义视域下“课间圈养”的伦理学审思

当代教育科学 2024年第3期 30-37页

作者：户艳茹清华大学教育科学研究院北京100084

学校空间正义是学校教育空间生产的重要伦理范畴,其意在强调所有教育主体都有获得公正的空间发展的机会与权利,以此满足人全面自由发展的主体需求,凸显教育正义的伦理精神。“课间圈养”产生的空间剥夺、空间挤压、空间压迫现象,偏离了... 详细信息

学校空间正义是学校教育空间生产的重要伦理范畴,其意在强调所有教育主体都有获得公正的空间发展的机会与权利,以此满足人全面自由发展的主体需求,凸显教育正义的伦理精神。“课间圈养”产生的空间剥夺、空间挤压、空间压迫现象,偏离了空间价值正义、空间生产正义、空间权力正义的伦理准则,最终阻碍了学生的身心健康成长。为从根本上纾解“课间圈养”造成的不良后果,回归学校教育空间正义性的伦理导向,必须贯彻人本性伦理原则,赋义庇护性场所精神,多方协同重塑安全生态。

关键词：课间十分钟课间圈养空间正义空间生产伦理学

智慧时代的教育新空间:构成要素、结构样态与构建路径

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开放教育研究 2024年第4期30卷 113-120页

作者：户艳茹和学新清华大学教育研究院北京100084 天津师范大学教育学部天津300387

智慧时代的诸多智能技术为教育高质量发展注入了新活力,同时也为教育空间的系统化构建带来了新契机。智能技术、教育共同体、资源数据、设备工具、实践活动、教育情境之间彼此关联、相互维系,是构建教育新空间的基本要素。在诸多智能技... 详细信息

智慧时代的诸多智能技术为教育高质量发展注入了新活力,同时也为教育空间的系统化构建带来了新契机。智能技术、教育共同体、资源数据、设备工具、实践活动、教育情境之间彼此关联、相互维系,是构建教育新空间的基本要素。在诸多智能技术的赋能下,以往三位一体的教育空间呈现新的样态与特征,物理空间扩展为分布式的发生场,关系空间转变为自组织的聚集地,体验空间变成具身式的感受域。研究指出,通过采取形塑多元的教育空间意象、确立技术理性的应有之义、厘清教育与空间和技术的逻辑关系、强调异质共同体的协同参与等措施,可以有效促进智慧时代教育新空间的构建。

关键词：智慧时代教育空间分布式发生场自组织聚集地具身式感受域

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新时代大学生网络道德教育研究

新时代大学生网络道德教育研究

作者：户梦宇中共黑龙江省委党校

学位级别：硕士

随着网络的快速发展与普及,网络空间已成为新时代大学生学习、生活和成长的重要场域。党的二十大报告指出,要“健全网络综合治理体系,推动形成良好网络生态。”大学生是活跃于网络空间的重要群体,其网络道德素养的高低对网络空间生态有... 详细信息

随着网络的快速发展与普及,网络空间已成为新时代大学生学习、生活和成长的重要场域。党的二十大报告指出,要“健全网络综合治理体系,推动形成良好网络生态。”大学生是活跃于网络空间的重要群体,其网络道德素养的高低对网络空间生态有着显著的影响。因此,营造良好网络空间生态,要切实提高大学生网络道德素养,提升大学生网络道德教育的实效性。新时代背景下,开展大学生网络道德教育,对于促进大学生全面发展和营造清朗健康的网络空间都具有重要意义。本文以新时代大学生网络道德教育为研究对象,运用文献研究法与调查研究法,把握新时代大学生网络道德教育存在的问题,结合调研结果,剖析问题产生的原因。通过分析发现,大学生网络道德教育存在着网络道德教育方式较为单一、网络道德教育队伍建设不足、网络道德教育效果有待加强和网络道德教育氛围不够浓厚的问题。追溯其原因,在于学校网络道德教育力度不足、家庭网络道德教育观念偏差、社会网络道德教育环境有待优化和大学生自身网络道德意识较为薄弱。最后,基于当前大学生网络道德教育存在的问题,提出加强新时代大学生网络道德教育的优化路径,从提升学校网络道德教育的实效性、发挥家庭网络道德教育的育人作用、优化社会网络道德教育环境和强化大学生网络道德教育的主体性四个方面入手,以期增强大学生网络道德教育实效性,促使新时代大学生树立正确的网络道德观念,培养良好的网络道德行为。

关键词：新时代大学生网络道德教育

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植物基纳米纤维素在食品3D打印中的应用

中国食品学报 2024年第2期24卷 327-343页

作者：徐博马涛户昕娜卢舒瑜宋弋中国农业大学食品科学与营养工程学院北京100083 国家果蔬加工工程技术研究中心北京100193 农业农村部果蔬加工重点实验室北京100193

3D打印技术通过逐层添加物料的方式实现特定结构物体的快速成型,可根据需求实现对原料组成和成品空间结构的个性化定制,在食品领域具有广阔发展潜力。大多数食品原料不具备可打印性,这制约了用于3D打印的食品原料的来源和种类,限制了3D... 详细信息

3D打印技术通过逐层添加物料的方式实现特定结构物体的快速成型,可根据需求实现对原料组成和成品空间结构的个性化定制,在食品领域具有广阔发展潜力。大多数食品原料不具备可打印性,这制约了用于3D打印的食品原料的来源和种类,限制了3D打印技术在食品行业的应用规模。植物基纳米纤维素来源广泛,具有优异的机械性能和流变特性,能够增强物料的可打印性,是3D打印的理想原料。明确植物基纳米纤维素的功能特点,制备的3D打印墨水特性以及在食品3D打印中应用现状,对充分利用新兴加工技术和新食品原料尤为重要。本文重点介绍植物基纳米纤维素结构特点及与3D打印相适应的功能特性,包括高机械强度,易表面改性,适于打印的流变特性以及较好的生物安全性。在分析凝胶和乳液两种形式的植物基纳米纤维素打印墨水特性和用途的基础上,总结其在食品添加剂、食品包装材料、食品新鲜度指示器、功能物质载体等相关食品领域的应用现状,并展望未来制备新兴功能食品和智能食品包装的前景,以期为相关技术发展提供参考。

关键词：纳米纤维素 3D打印食品加工应用进展

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改性碳气凝胶/石蜡复合相变储热材料的研究

无机盐工业 2024年第5期56卷 58-63页

作者：户晶荣李欣聪郑州财经学院土木工程学院河南郑州450000

将石蜡与墙体材料复合能降低建筑人居能耗,但其易泄漏的问题严重影响了复合相变储热材料的广泛应用,采用吸附能力强的碳气凝胶为吸附载体,有望解决复合相变材料容易泄漏的弊端。为进一步提高碳气凝胶吸附石蜡的性能,采用不同质量分数的... 详细信息

将石蜡与墙体材料复合能降低建筑人居能耗,但其易泄漏的问题严重影响了复合相变储热材料的广泛应用,采用吸附能力强的碳气凝胶为吸附载体,有望解决复合相变材料容易泄漏的弊端。为进一步提高碳气凝胶吸附石蜡的性能,采用不同质量分数的三甲基氯硅烷对碳气凝胶表面进行改性,通过XRD、SEM与FT-IR等表征手段探究了碳气凝胶表面结构的变化规律。结果表明:改性过程中三甲基氯硅烷的—Cl—Si(CH_(3))_(3)基团能与碳气凝胶表面的—OH发生枝接反应,该变化丰富了试样表面—CH_(3)数量,改善了制品的憎水性与孔结构,提高了其吸附非极性石蜡的能力;当三甲基氯硅烷的质量分数为30%时,改性碳气凝胶具有最佳的吸附性能,充分浸渍后能吸附85.87%的石蜡。经200次熔融-冷凝循环试验后,复合样品不仅未发生明显的泄漏现象,而且相变温度和相变焓均未发生显著变化。该研究制备的复合相变储热材料具有优异的稳定性与良好的隔热保温性能,为开发新型墙体隔热保温材料提供了新的思路。

关键词：石蜡碳气凝胶相变储热材料微观结构储热性能

三维TI和OA介质中优化黏滞纯声波方程及其数值模拟

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2415-2428页

作者：包乾宗谭崔文长安大学地质工程与测绘学院地球物理系西安710054 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028

各向异性和黏滞性在地球介质中广泛存在,会对地震波的运动学和动力学特征产生影响,因此研究地震波在地下空间中传播时应该对其予以充分考虑.现有的各向异性波场外推方法主要采用基于声学近似的伪声波方程,该类方程在非声学假设条件下容... 详细信息

各向异性和黏滞性在地球介质中广泛存在,会对地震波的运动学和动力学特征产生影响,因此研究地震波在地下空间中传播时应该对其予以充分考虑.现有的各向异性波场外推方法主要采用基于声学近似的伪声波方程,该类方程在非声学假设条件下容易出现伪横波污染及传播不稳定.针对此问题,本文应用优化方案对原始的耦合各向异性纯声波频散关系式进行近似展开,进而发展了针对三维TI(横向各向同性)介质和OA(正交各向异性)介质的优化纯声波方程,结合有限差分和泊松算法对其进行了有效求解.同时,考虑到介质对地震波的吸收衰减效应,本文结合发展的纯声波方程和标准线性体模型,推导了黏滞各向异性优化纯声波方程.相速度分析表明优化方案能够产生高精度近似结果.数值模型算例证明优化黏滞纯声波方程在产生精确稳定P波响应的前提下,能够有效模拟各向异性介质中纯声波的振幅衰减和相位频散.整体而言,本文推导的方程能够为各向异性衰减介质成像和反演提供有效帮助.

关键词：各向异性黏滞性波动方程数值模拟

剩余污泥旋流分离对污水处理厂活性污泥性能改善及其运行影响的研究

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剩余污泥旋流分离对污水处理厂活性污泥性能改善及其运行影响的研...

作者：户祥芸北京化工大学

学位级别：硕士

当前污水处理厂常出现活性污泥沉降性差,活性低等问题,使出水水质难以达标排放,而水力旋流器由于其内部具有优良的流场作用,使分离优劣污泥成为可能。因此本研究用旋流器分离剩余污泥,将底流污泥回流到氧化沟,用以改善污水处理厂中氧化... 详细信息

当前污水处理厂常出现活性污泥沉降性差,活性低等问题,使出水水质难以达标排放,而水力旋流器由于其内部具有优良的流场作用,使分离优劣污泥成为可能。因此本研究用旋流器分离剩余污泥,将底流污泥回流到氧化沟,用以改善污水处理厂中氧化沟污泥性能,提高污水处理厂处理效率,减少相关药剂投加量,节省运行成本。首先在最佳分流比下运行旋流器,发现旋流分离效果随单旋流器进口流速的增加而加强。在单旋流器进口流速为4.188 m/s时,旋流分离效果最佳,此时旋流器底流污泥MLSS、粒径D50、MLVSS/MLSS较溢流污泥分别增加了18.17%、35.02%、3.08%,SVI较溢流污泥降低了16.55%。长期运行旋流分离系统9个月内,1#、2#氧化沟中污泥每月平均SVI同比下降幅度最大分别可达51.32%、51.74%;高密澄清池排泥总量同比减少了30.95%,污水处理厂污泥的沉降性大幅改善,泥水分离效果提升。随后通过测定旋流分离系统对污泥活性的影响,发现旋流器底流污泥的比实际呼吸速率、硝化活性、反硝化速率较进口污泥分别提高了2.26%、9.80%、3.81%。旋流器底流污泥中优势菌种如Proteobacteria（变形菌门）、Bacteroidota（拟杆菌门）、Nitrospirota（硝化螺旋菌门）等相对丰度较进口污泥分别增加了5.24%、8.38%、0.63%。长期运行旋流分离系统9个月后,1#、2#氧化沟中污泥的比实际呼吸速率分别提高了9.60%和30.71%、硝化活性分别提高了4.49%和28.42%、反硝化速率分别提高了36.22%和43.02%,污泥活性明显改善,硝化/反硝化速率增加,有利于快速净化水质。旋流分离系统运行的9个月内,污水处理厂BOD5、COD、NH4+-N、TN、TP、SS总处理量同比分别提高了64.91%、32.05%、13.77%、4.42%、36.35%、97.59%,去除率分别达96.21%、86.17%、96.40%、66.09%、95.61%、96.59%。氧化沟中碳源投加量、二沉池中聚丙烯酰胺阳离子、高密澄清池中聚合硫酸铁投加量、每吨污泥脱水所消耗聚丙烯酰胺阳离子投加量同比分别减少了14.58%、84.23%、44.75%、26.73%。处理每千克BOD5、COD、NH4+-N、TP、SS所耗电量同比分别降低了34.78%、18.55%、5.45%、21.06%、45.56%。因此旋流分离系统长期运行有利于污水处理厂保持高效的污染物去除率,减少投药量和用电量,具有经济可行性。

关键词：活性污泥污泥沉降性污泥活性水力旋流器离心力硝化活性反硝化速率

CoNiW三主元合金的组分设计、组织及性能研究

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CoNiW三主元合金的组分设计、组织及性能研究

作者：户晓南陕西理工大学

学位级别：硕士

FCC（面心立方,Face Centered Cubic）结构多主元合金具有优良的塑性,但低的屈服强度限制了其潜在应用。固溶强化是提高FCC结构多主元合金强度的手段之一,而晶格畸变是实现明显固溶强化效果的有效途径。然而,目前FCC结构多主元合金常用... 详细信息

FCC（面心立方,Face Centered Cubic）结构多主元合金具有优良的塑性,但低的屈服强度限制了其潜在应用。固溶强化是提高FCC结构多主元合金强度的手段之一,而晶格畸变是实现明显固溶强化效果的有效途径。然而,目前FCC结构多主元合金常用的3d过渡金属元素（Co、Ni、Fe、Cr等）的原子半径相近,难以形成较大的晶格畸变,致使其固溶强化效果不明显。6d过渡金属元素W具有更大的原子半径,且具有高强度、高硬度及高密度等性能特点,可作为FCC结构多主元合金的强化主元。因此,本文选用Co、Ni和W元素为主元,采用SPS（放电等离子烧结,Spark Plasma Sintering）工艺和均质热处理工艺制备CoNiW三主元合金,探索形成单相FCC结构的元素组成,研究W含量及烧结工艺对CoNiW三主元合金组织和性能的影响,构建组分、工艺、组织和性能的一体关系,并探讨合金的组织演化机制和拉伸变形行为。首先,采用极端顶点设计法,以Co、Ni和W元素为主元,通过设计三种元素之间的比例关系,探究形成单相FCC结构的CoNiW三主元合金组分配比。等原子比CoNiW三主元合金具有较多的中间相,随着W元素含量的减少,合金组织趋向于形成单相FCC结构,并最终确定CoNiW三主元合金获得单相FCC结构的W元素含量最大值为17at.%。此外,当W元素占比在15 at.%～18 at.%区间时,Ni/Co比对CoNiW三主元合金形成单相FCC结构的影响很小。基于单相FCC结构CoNiW三主元合金的组分设计结果,以三种W含量的（Co Ni）W（x=5、10、17 at.%）三主元合金为研究对象,发现在SPS烧结和SPS烧结+均质热处理工艺条件下,三种合金组织主要由FCC相和WO相组成。在SPS烧结工艺下,随着W含量减少,FCC相衍射峰向高角度偏移,且均质热处理增大了高角度偏移程度,因为SPS烧结合金经均质热处理后,其组织中元素分布更均匀,增大了因添加W元素产生的晶格畸变程度。SPS工艺下,三种合金组织的平均晶粒尺寸随着W含量的减少而增大,合金组织中含有大比例孪晶组织;SPS烧结合金经均质热处理后,合金组织的平均晶粒尺寸显著长大,孪晶组织增加。随着W含量的减少,SPS烧结合金的屈服强度、拉伸强度逐渐降低,塑性应变逐渐增大,变形更均匀;SPS烧结合金经均质热处理后,合金组织晶粒的严重长大,使其屈服强度和拉伸强度均降低,但由于WO颗粒聚集,裂纹形核点减少,且纳米尺度不均匀性减缓位错运动,使合金的拉伸应变增加。合金经拉伸变形后,合金组织晶粒发生旋转和界面迁移,形成的位错与孪晶界之间以及孪晶界与孪晶界之间的相互作用,使组织发生去孪晶现象,孪晶界占比显著减少,小角度晶界占比增加。为进一步提高元素的固溶强化效果,研究了不同烧结工艺对最优组分（Co Ni）W合金的微观组织及性能的影响。在不同工艺条件下,（Co Ni）W合金主要由FCC相组成,随着烧结温度升高,合金组织元素分布更均匀。在SPS烧结条件下,随着烧结温度升高,合金平均晶粒尺寸逐渐增大,当SPS烧结温度由1000℃升高到1200℃时,因W元素的晶格畸变所产生的晶粒长大抑制作用明显减弱,晶粒异常长大;SPS烧结合金经1400℃均质热处理后,对晶粒长大的温度效应与1200℃和1290℃的SPS烧结温度效应相似,晶粒长大较小,其主要由均质热处理的保温过程驱动。随着SPS烧结温度逐渐升高,合金的屈服强度、拉伸强度逐渐降低,塑性应变逐渐增大。通过分析具有最高屈服强度合金（1000℃下SPS烧结合金）和最大拉伸应变合金（1200℃下SPS烧结合金）的塑性变形过程,并与SPS烧结+均质热处理合金对比,发现在变形初期阶段,位错先与孪晶界相互作用,使孪晶界占比减少,小角度晶界占比增加,然后位错逐渐向晶粒内部扩展,直至合金断裂;SPS烧结合金经均质热处理后,其组织元素分布更均匀,促进位错在组织中的均匀分布,提高合金的塑性变形能力。

关键词： CoNiW三主元合金放电等离子烧结均质热处理组织结构拉伸性能