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潘西煤矿高硫煤矸石自燃氧化宏微观特征演变规律研究

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潘西煤矿高硫煤矸石自燃氧化宏微观特征演变规律研究

作者：牛成成中国矿业大学

学位级别：硕士

煤矸石山自然发火灾害严重影响着生态环境与安全生产等活动。由于煤矸石山内部煤岩堆积状况及外部环境不同,导致煤矸石自燃的区域分布及自燃灾害发展规律与煤矿井下采空区的遗煤自燃各不相同,煤矸石山自燃治理需要深入研究。以潘西煤矿... 详细信息

煤矸石山自然发火灾害严重影响着生态环境与安全生产等活动。由于煤矸石山内部煤岩堆积状况及外部环境不同,导致煤矸石自燃的区域分布及自燃灾害发展规律与煤矿井下采空区的遗煤自燃各不相同,煤矸石山自燃治理需要深入研究。以潘西煤矿开采形成的煤矸石山及其自燃灾害治理为背景,通过对潘西煤矿煤矸石山自燃现状的调查与研究,利用理论分析和实验研究相结合的方法分析不同氧浓度对煤矸石山自燃氧化的影响,从宏微观角度分析氧浓度对煤矸石自燃氧化过程气体产物的演化规律、自由基参数和官能团结构变化的影响,揭示煤矸石山自燃氧化发生发展的演变规律。主要研究内容和结论如下:利用低温氧化升温模拟试验系统对3煤层和19煤层两种煤矸石在不同氧气浓度下的自燃氧化过程中的气体消耗与气体产物的发生发展规律以及交叉点温度进行分析。实验研究表明:随着氧气浓度的增加,煤矸石的耗氧量和耗氧速率呈现增大的趋势,各类氧化产物的生成量与生成速率随氧气浓度的增加而增加。煤矸石的交叉点温度受到氧气浓度的影响为:5%氧气浓度及以下所测温度范围未有交叉点温度出现;在氧气浓度为21%的交叉点温度低于10%～21%之间的氧气浓度条件的交叉点温度;充足的氧气供应会使得煤矸石更易自燃,而将氧气浓度控制在5%及以下可以有效减少煤矸石自燃的发生。利用原位电子顺磁共振波谱仪（EPR）研究不同氧气氛围对3煤层和19煤层两种煤矸石氧化升温过程中自由基特性及演变规律。结果表明:煤矸石的线宽随温度的升高呈现出先缓慢下降后快速下降的趋势,但不同氧浓度下煤矸石发生快速下降的温度随氧气浓度的增加而减小。g因子值随温度的升高呈现出先缓慢波动后快速上升的趋势,在g因子值增长阶段随着氧气浓度的增大,g因子值也越大;即煤矸石中产生的自由基种类越多,反应越剧烈,其开始增长的临界温度整体上也会随着氧气浓度的增加而减小。煤矸石中自由基浓度在氧化升温过程中,整体上表现为不断增加的趋势;氧气浓度越高,相同温度下的煤矸石中的自由基浓度越高,特别在快速增长阶段（150～250℃）这一规律表现明显。氧浓度降低会抑制煤矸石中自由基的产生与消耗,降低煤矸石的反应活性,抑制煤矸石的自燃氧化反应进程,为通过减少矸石山内部氧气浓度的防治手段提供重要依据。采用傅里叶变换红外光谱技术（FTIR）研究不同氧气浓度对3煤层和19煤层两种煤矸石在氧化升温过程中主要官能团变化的影响。脂肪烃基相对含量总量随着氧化温度的升高呈现下降趋势,是主要的反应基团;氧气浓度越大,脂肪烃基相对含量越小。氧化升温过程中-OH相对含量呈现下降趋势,是主要的反应基团,而-C-O-和-C=O相对含量呈现上升趋势,是主要的生成基团;在同一温度条件下,-OH的相对含量随氧气浓度的增加而减小,-C-O-和-C=O的相对含量随氧气浓度的增加而增加。氧气浓度降低会抑制煤矸石中脂肪烃基和-OH的消耗以及-C=O和-C-O-的生成,降低煤矸石活性结构的变化,从而影响煤矸石的氧化活性。煤矸石的自燃不仅受到其内部煤岩堆积状况的影响,还受到煤矸石自燃氧化过程中的氧气浓度分布的影响。在10%及以上氧气浓度区域的煤矸石较易发生自燃,而在5%及以下氧气浓度条件下煤矸石难以发生自燃,受到矸石山内部蓄热影响,氧浓度处于10%以上的某一深度处同时具备持续供氧与良好蓄热两个条件时热量积聚才能形成自燃火源,受到矸石山内部氧气浓度分布差异的影响,自燃火源的扩散逐步向矸石山外侧区域移动。该论文有图53幅,表17个,参考文献105篇。

关键词：煤矸石自燃气体产物自由基官能团

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冷弯薄壁C型钢简支檩条连续化加固技术研究

冷弯薄壁C型钢简支檩条连续化加固技术研究

作者：丰成成山东建筑大学

学位级别：硕士

冷弯薄壁构件在工业民用建筑中已经得到了广泛应用,典型的代表为轻型门式刚架厂房,檩条作为一种冷弯薄壁型钢构件,在轻钢结构厂房屋盖体系中发挥着极其重要的作用。近年来国家大力推广太阳能光伏发电,老旧轻钢结构厂房屋顶得到了广泛应... 详细信息

冷弯薄壁构件在工业民用建筑中已经得到了广泛应用,典型的代表为轻型门式刚架厂房,檩条作为一种冷弯薄壁型钢构件,在轻钢结构厂房屋盖体系中发挥着极其重要的作用。近年来国家大力推广太阳能光伏发电,老旧轻钢结构厂房屋顶得到了广泛应用。2019年4月1日实施的《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018恒载和活载的分项系数变为1.3和1.5(旧标准为1.2和1.4),2022年1月1日实施的《工程结构通用规范》GB55001-2021规定不上人屋面活荷载为0.5k N/m(原门式刚架设计一般取0.3k N/m),再考虑增加的光伏板和支架的重量,导致檩条普遍承载力不足,需要进行加固处理。国内目前常用的加固方式有增大檩条截面尺寸、加密檩条等等,这些加固方式施工效率低,用钢量较大不经济,简支变连续作为一种檩条连续化加固方式,用钢量较少,施工方便,经济性较好,目前对冷弯薄壁C型钢连续檩条的设计缺少相关标准规范,国内外研究主要集中在C型连续檩条的受力性能和连接上,对局部加强的C型连续檩条受力性能和连接研究较少。为了逐步完善局部加强C型连续檩条的相关研究,针对冷弯薄壁C型钢简支檩条进行加固,采用简支变连续的加固方法,即在相邻檩条支座位置嵌套连接件使其连续化,分别采用理论计算、有限元分析和试验验证的方法,选出最优的加固方案,对冷弯薄壁C型钢内嵌式连续檩条的搭接长度、连接方式和内嵌连接件的规格尺寸进行研究,最后通过一个工程实例验证计算分析,为C型连续檩条在实际工程中的应用提供依据,主要内容如下:首先介绍了冷弯薄壁C型钢檩条设计的一些相关理论,然后通过PKPM软件工具箱计算对比增大檩条截面尺寸、加密檩条、简支变连续这三种加固方式,从受力性能、经济性、施工操作性综合得出简支变连续加固方式为最优的加固方案。其次,针对我国相关规范标准对C型钢连续檩条的嵌套搭接长度并没有明确规定的现状,采用有限元软件ABAQUS建立内嵌式C型连续檩条模型,支座处嵌套连接件与原檩条采用螺栓有效连接,考虑檩条跨度取6m、7m、8m、9m以及搭接长度系数α取(17)(4)-(17)(15)(4)进行建模分析,并探讨檩条的连续性β,根据檩条的连续性β分析得出冷弯薄壁C型钢檩条内嵌式连续化加固合理的搭接长度。结果表明:冷弯薄壁内嵌式C型连续檩条的搭接长度宜不小于简支檩条跨度的10%,随着嵌套搭接长度的增加,檩条连续性不断增加,当搭接长度取檩条跨度的10%时,檩条连续性达到90%左右。再次,简支变连续的关键在于支座处的嵌套搭接,相邻檩条支座处嵌套搭接的连接方式以及嵌套搭接件的规格尺寸也是影响C型连续檩条受力性能的重要因素。通过有限元软件ABAQUS,对连续檩条内嵌式加固方案下采用螺栓连接和结构胶连接进行了计算对比分析研究。另外,改变内嵌式嵌套连接件尺寸规格,在保证支座处连续性β接近100%的前提下,研究了不同规格尺寸嵌套搭接连接件下对搭接长度的影响。结果表明:采用结构胶粘结的连接方式,檩条内嵌式加固的连续性和刚度优于螺栓连接,综合考虑两种连接方式的施工工序与经济性,檩条连续化加固可优先选择螺栓连接;在保证支座处连续性β接近100%的前提下,不同规格尺寸的连接件所需的搭接长度有所不同,随着连接件规格尺寸的不断增大,所需嵌套搭接长度不断减小;为了保证嵌套连接件施工方便,连接件腹板高度不宜和原檩条腹板高度一致,冷弯薄壁C型钢连续檩条嵌套连接件腹板高度不宜小于原檩条腹板高度的70%,翼缘宽度不宜小于原檩条翼缘宽度的60%。最后,以某一实际工程为例,在支座处增加连接件将简支檩条连接起来成为连续檩条,采用内嵌式和外包式两种加固方案,分别进行了ABAQUS有限元数值模拟分析和试验研究,计算分析了两种连续化加固方案下檩条挠度、应力的变化情况,与简支C型钢檩条进行了对比,以此来验证以上数值模拟结论的合理性。结果表明:简支檩条通过这两种连续化加固方案,整体刚度明显提升,承载力达到设计要求;采用在支座处外包连接件的连续化加固方案整体刚度提升较大,加固效果较好,但施工麻烦。有限元模拟计算竖向位移值小于试验值,究其原因一是螺栓连接紧固程度的影响,二是模拟时限制上翼缘的侧向位移只能近似模拟屋面板的应力蒙皮效应;简支檩条连续化加固方案对端跨檩条影响较小,端跨檩条建议采用檩条加密或增大檩条截面尺寸进行加固。

关键词：冷弯薄壁C型钢连续化连续檩条檩条加固有限元分析

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中职会计事务专业混合式教学应用研究

中职会计事务专业混合式教学应用研究

作者：向成成河北科技师范学院

学位级别：硕士

信息技术的快速发展,促进了混合式教学在中职学校推广应用,该教学模式运用信息技术手段将传统的课堂教学变成了线上线下相结合的新模式,不但改变了传统课堂教学氛围沉闷、学生学习体验不佳的现状,而且也有效提升教师的教学效果,提高了... 详细信息

信息技术的快速发展,促进了混合式教学在中职学校推广应用,该教学模式运用信息技术手段将传统的课堂教学变成了线上线下相结合的新模式,不但改变了传统课堂教学氛围沉闷、学生学习体验不佳的现状,而且也有效提升教师的教学效果,提高了学生的自学能力、团队合作能力、分析问题和解决问题能力等。本文主要探究中职会计事务专业混合式教学应用研究,调查包括在学校中混合式教学的应用、课堂组织安排、学习效果以及建议等内容。根据调查目的和内容,学生和教师分别采用不同的调查方式。通过对中职会计事务专业混合式教学进行调查发现,中职教师在运用混合式教学中,存在诸多问题,主要包括混合式教学套模板应用、教师布置课前任务未确保全部学生高质量完成、混合式教学资源不丰富和混合式教学评价形式单一等。探究其内在原因,主要由以下几方面引起:一是教师对混合式教学理解不深入,所以在实施过程中思想出现偏差;二是教师对课前先导任务设计不合理,混合式教学使用条件不充分,限制该教学法实施;三是教师对学生引导、角色定位以及评价能力需提高,不能充分发挥混合式教学成效。为改善中职会计事务专业课程教学中混合式教学的应用效果,首先要注重教学内容设计,合理设计先导任务;其次教师需合理组织教学过程、改进教学评价,将评价维度重新进行划分,在指标选择上更贴合混合式教学考核;再次需促进教师思想观念和混合式教学能力提高;最后学校提供有利于混合式教学发展的保障,鼓励会计事务专业专业课教师建立教学资源库,推进混合式教学的发展。

关键词：中职学校教学改革会计事务专业混合式教学

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基于钙钛矿和石墨烯等材料的光电特性的研究

基于钙钛矿和石墨烯等材料的光电特性的研究

作者：黄成成安徽理工大学

学位级别：硕士

新能源材料钙钛矿和石墨烯拥有优异的光电特性,使其在光电领域拥有重要作用。而与新能源材料结合的太赫兹波谱技术是21世纪新兴产业技术,其拥有宽带性、低能性和生物大分子指纹谱等电磁特性。这些技术结合使得太赫兹功能器件受到广大专... 详细信息

新能源材料钙钛矿和石墨烯拥有优异的光电特性,使其在光电领域拥有重要作用。而与新能源材料结合的太赫兹波谱技术是21世纪新兴产业技术,其拥有宽带性、低能性和生物大分子指纹谱等电磁特性。这些技术结合使得太赫兹功能器件受到广大专家和学者的关注。本论文为了探索性能优良的太赫兹功能器件,利用太赫兹时光波谱技术,以超材料作为对象,结合新能源材料(钙钛矿和石墨烯)研究了太赫兹调制器和吸收器。主要研究内容如下:(1)设计、提出并制备了基于钙钛矿的太赫兹调制器。该器件可以改变泵浦光功率实现对太赫兹的振幅和相位的调制。实验结果表明当泵浦光功率为78.7m W/cm时,在1.17 THz处可以达到45.4%的调制深度。另外在泵浦光功率为109.1m W/cm时,在1.17 THz处相位差可以达到168°。该器件证明钙钛矿在太赫兹调制方面有很好的应用前景。另外提出了一种基于钙钛矿和石墨烯复合结构的太赫兹吸收器。该器件可以通过光、电两种方式对吸收器的吸收性能进行调节。当光调制的时候,最大调制幅度达到了67%,当电调制的时候,最大调制幅度达到了98%。且该太赫兹吸收器在一定极化角和入射角的变换下仍保持优异的吸收性能。并通模拟计算出器件的表面电流、底面电流、剖面的磁场分布和相对阻抗进一步研究了太赫兹吸收器的机制。(2)利用经典“三明治”结构设计了一种基于石墨烯的四频段吸收器。该吸收器由于石墨烯表面等离子体共振,将电场限制在器件的表面,从而对外部环境异常敏感。因此该器件拥有极高的灵敏度,最高灵敏度达到了2.25 THz/RIU。同时还对四种癌细胞与其对应的正常细胞作为待测物进行仿真模拟其透射光谱,结果表明其可以区分正常细胞和癌细胞。总之,该吸收传感器在生物医学传感方面有广泛的潜在应用。另外还提出一种基于石墨烯和二氧化钒复合结构的太赫兹吸收器。该吸收器可以通过热控调制器件的宽带吸收和窄带吸收相互转换,还可以通过调节石墨烯费米能级对吸收器的幅度进行调节,其调制开关幅度达到98.9%。(3)设计了一种基于半导体GaAs的太赫兹多功能器件。实现了一个具有多种物理特性的太赫兹超材料器件,包括类电磁诱导透明谐振(EIT-like)、法诺共振(Fano)和太赫兹吸收。该装置由一个金属结构和一个GaAs层组成。砷化镓的电导率可以通过一个泵浦光来调整。当砷化镓的电导率为10 S/m时,在横向电波(TE)偏振激励下,形成Fano谐振,而在横向磁波(TM)偏振激励下,形成EIT-like谐振谐振的调制深度可以通过调整GaAs的电导率来实现,最大调制深度为2745%。当GaAs的电导率为2×10 S/m时,在TM波偏振激励下获得双窄带吸收。GMA器件最大灵敏度达到513 GHz/RIU,FOM值为39.5,这表明该器件在折射率传感方面具有优异的性能。这种器件在太赫兹传感器、慢光器件和太赫兹调制器方面也有广泛的应用。图[53]表[4]参[101]

关键词：钙钛矿石墨烯砷化镓太赫兹调制器传感器

生物农业金融支持效率评价及其影响因素研究——基于上市公司的经验证据

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系统工程理论与实践 2024年第4期44卷 1198-1209页

作者：韩成吉樊莹韩成思史亚荣湖南农业大学经济学院长沙410128 中国科学院生态环境研究中心/城市与区域生态国家重点实验室北京100085 兰州财经大学金融学院兰州730101

生物农业是农业强国的重要路径之一,目前迫切需要从金融支持角度实现高质量发展.本研究以我国40家生物农业上市公司为例,采用DEA-Malmquist-Tobit模型,分析生物农业金融支持效率及其影响因素.结果表明,生物农业企业整体金融支持效率存... 详细信息

生物农业是农业强国的重要路径之一,目前迫切需要从金融支持角度实现高质量发展.本研究以我国40家生物农业上市公司为例,采用DEA-Malmquist-Tobit模型,分析生物农业金融支持效率及其影响因素.结果表明,生物农业企业整体金融支持效率存在波动,且均未达到DEA有效;Malmquist指数表明,2012-2020年间我国生物农业的金融支持总体效率呈上升趋势,但金融创新不足;Tobit模型分析发现,金融市场发展状况、股权集中度和公司年限对生物农业金融支持效率有显著正向影响,是推进金融支持生物农业发展的重要途径,而企业规模对金融支持效率的影响显著为负,这与“小规模优势”的成本理论有关.最后,建议从优化外部支持环境和加强生物农业企业自身建设两方面推动生物农业金融支持的发展.

关键词：生物农业金融支持效率上市公司 DEA-Malmquist-Tobit模型

转型期中国大都市区居住空间分异：演变逻辑与多重效应

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城市发展研究 2023年第2期30卷 48-54页

作者：唐伟成同济大学建筑与城市规划学院

大都市区居住空间分异是中国社会快速转型的产物。通过本土化、历时性分析框架建构，追溯中国大都市区居住空间分异的历史脉络，并剖析其潜藏效应。在此框架下，重点辨析了三组关系：(1)国家尺度对大都市区尺度的建构性影响。1978年以... 详细信息

大都市区居住空间分异是中国社会快速转型的产物。通过本土化、历时性分析框架建构，追溯中国大都市区居住空间分异的历史脉络，并剖析其潜藏效应。在此框架下，重点辨析了三组关系：(1)国家尺度对大都市区尺度的建构性影响。1978年以来的经济体制改革作为国家的结构性动因，在引入市场力量的同时，自上而下地推动了一系列、体系性的社会与城乡变化，这些变化促进了大都市区的快速生成与具象建构。(2)大都市区社会空间建构中的重要主体及互动关系。地方发展行为逻辑与土地组织方式发生重大转变，住房的结构化、非均衡供给与消费市场分化之间的持续互动与匹配，加速了大都市区居住空间分异的成型。(3)空间形式在经济社会维度的扩展影响。空间最直观，经济层面次之，社会层面较为隐蔽。三者交叉扭结在一起，加速社会结构与阶层的定型化，对大都市区与国家尺度产生了双重的反作用力。从制度与空间层面来减少社会结构中的对抗性因素，促进社会融合发展，是未来应对大都市区空间分异的政策取向。

关键词：经济转型社会分化供给策略资产属性阶层再生产

老挝中学汉语教学中文化教学现状分析 ——以百细华侨公学为例

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老挝中学汉语教学中文化教学现状分析 ...

作者：熊成成西南科技大学

学位级别：硕士

随着我国对外开放与一带一路战略的进一步深入，我国同周边沿线国家的经济、社会、文化交流越来越密切。老挝是我国西南边界重要战略合作伙伴，与我国交往密切，中文在当地具有相当的影响力，开展汉语教学的中小学校也越来越多。百细华... 详细信息

随着我国对外开放与一带一路战略的进一步深入，我国同周边沿线国家的经济、社会、文化交流越来越密切。老挝是我国西南边界重要战略合作伙伴，与我国交往密切，中文在当地具有相当的影响力，开展汉语教学的中小学校也越来越多。百细华侨公学是老挝第一所中文学校，始建于1929年，已经有90多年历史，为推进中老文化交流，促进汉语言文学在老挝的传播发展做出了积极贡献。基于此，本文选择百细华侨公学作为研究对象，对其中文教育发展现状进行梳理分析，总结成功经验和存在问题，并有针对性提出了改进意见。希望能为进一步提高该校汉语言文学教学水平、推动中老文化交流贡献绵薄之力。　　本研究坚持实事求是，一切从实际出发，通过实地走访、调查问卷、随机访谈等方式，对百细华侨公学中文教学状况进行调查分析，为全文研究奠定坚持基础。调查问卷设计分为两个部分，一是教师、二是学生，以期分别从不同层面和角度了解该校中文教育现状。经过梳理分析，该校在中文教育方面，既有一定优势，也有不少短板和不足，优势主要体现在学校历史文化悠久，中文学习氛围浓厚，生源质量较高，学生学习中文积极性、主动性较强；中文教师数量充足、学历较高；教学方式方法比较灵活等。而在劣势方面，汉语教材难度偏高，指导性不强；本地中文教师不足、比较依赖我国教师；学生日常交流使用汉语比率较低；学生学习主动性强，但大多存在功利主义，很难形成兴趣爱好等等。基于上述，本文提出了学校、教师、学生三位一体的改进建议：一是结合当地教学实际，修改编纂汉语教材，特别是增加文化类教材和课外辅导读物；二是依托我国教师资源，加强交流合作，积极培育壮大老挝本土中文教师队伍；三是改进教学方法，增加文化内容和文化活动比例，激发学生学习兴趣，提高教学效率；四是营造汉语言学习良好环境，在校园生活中推广使用中文，组织学生参与汉语水平(HSK)等级考试等。五是在教学中进一步融入中华传统文化，推动中老传统文化融合发展，促进文化交流互进，推进文化输出。

关键词：老挝中文教育文化教学

美国新闻处资助下张爱玲翻译活动的译者主体性探讨

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美国新闻处资助下张爱玲翻译活动的译者主体性探讨

作者：蔡成成上海外国语大学

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美国新闻处作为美国的宣传机构,在华设有香港美新处与台北美新处等站点,主要负责提高美国的国际形象与声誉,同时进行相关的意识形态宣传。1952年至1955年,张爱玲曾在香港美新处就职,为其提供翻译和创作服务,期间翻译了《睡谷故事》《鹿... 详细信息

美国新闻处作为美国的宣传机构,在华设有香港美新处与台北美新处等站点,主要负责提高美国的国际形象与声誉,同时进行相关的意识形态宣传。1952年至1955年,张爱玲曾在香港美新处就职,为其提供翻译和创作服务,期间翻译了《睡谷故事》《鹿苑长春》及《老人与海》等多部美国经典文学作品。笔者初步观察发现,相较于在题材和写法上受到较大限制的创作活动,美新处对张爱玲翻译活动的影响主要表现在原作选择方面,译作本身体现了译者明显的主体性特征。由于美新处要求模糊,后期没有进行严格的评估和审查活动,这给予了张爱玲自由展现艺术风格的空间,与此同时张爱玲在政治上又一贯保持了疏离的态度,其译者主体性的彰显并非是刻意抗争的结果,而是其惯有艺术风格的体现。基于以上认识,笔者以译者主体性为理论基石,对张爱玲此类翻译活动进行研究和探讨,探讨张爱玲译者主体性在翻译过程中的具体体现及影响因素。笔者经分析发现,张爱玲译者主体性主要体现在译序跋的撰写和译文的处理上。在译序跋方面,张爱玲译者主体性主要表现在,《老人与海》的译序阐明了译者的女性思维,她认为老人身上的毅力是一切人类所应有的品质,而不独属于男性,而《鹿苑长春》译后记则体现了张爱玲认知下的原作,即儿童成长文学,她多次以“儿童心理”“孩子的故事”“长大成人”及“动物园”等词汇抒发自己对原作的认知。在译文的处理方面,张爱玲译者主体性主要表现在,她翻译《老人与海》时,展现了其女性学者典型的艺术风格,弱化了原文的硬汉风格。在翻译《鹿苑长春》时,通过多样化的笔法,删减人际纷争,融入张爱玲本人的悲剧意识,加深了小说哀伤与怅惘的基调,在捕猎场景的描写方面,张爱玲弱化了原作的斗争与刺激感,将捕猎者与猎物针锋相对的紧张进行了削弱。为了再现《睡谷故事》的古朴与传统的特点,张爱玲在翻译时运用了大量的极具东方文化特色的词汇。

关键词：张爱玲美国新闻处译者主体性

米勒循环船用高速柴油机工作过程仿真与优化研究

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米勒循环船用高速柴油机工作过程仿真与优化研究

作者：吴成成江苏大学

学位级别：硕士

随着国际海事组织和我国环境保护部制定一系列限制NO的排放法规,如何实现船用柴油机NO减排是当前研究的热点。米勒循环技术具有降低NO排放的潜力,还可以降低柴油机工作时的热负荷和机械负荷,在柴油机NO排放控制技术领域具有较好的应用... 详细信息

随着国际海事组织和我国环境保护部制定一系列限制NO的排放法规,如何实现船用柴油机NO减排是当前研究的热点。米勒循环技术具有降低NO排放的潜力,还可以降低柴油机工作时的热负荷和机械负荷,在柴油机NO排放控制技术领域具有较好的应用前景。本文以恒定转速船用柴油机作为研究对象,开展了米勒循环对缸内工作过程影响及降低NO排放的优化研究。首先利用BOOST软件建立V型12缸四冲程船用高速柴油机的整机模型,为中高负荷工况下的三维计算流体力学提供准确可靠的初始条件。其次,基于进气门早关米勒循环策略,利用插值法设计了五组不同的进气门升程型线,并利用三维软件AVL-FIRE探究米勒循环对柴油机缸内气体流动、喷雾燃烧和NO生成过程的影响。最后,基于响应面法对两次喷射参数(第一次喷油时刻、第二次喷油时刻及第一次喷油量)进行优化,将优化得到的最优匹配结果结合米勒循环分析对柴油机燃烧和NO排放的影响。主要研究结论如下:在E2测试循环下的100%负荷和75%负荷工况时,保证进气总量不变的条件下,研究进气门早关米勒循环对缸内燃烧过程及NO排放的影响。结果表明:随着进气门的关闭时刻不断提前,即米勒度的增加,压缩上止点压力和温度均降低,缸内平均温度峰值和压力峰值都有不同程度的降低。在100%负荷、米勒度为50时,与原机相比,缸内压力峰值降低了7.9%,缸内平均温度峰值降低了5.4%。这有利于降低柴油机工作时的热负荷和机械负荷,延长发动机寿命。同时,随着燃烧的进行,可燃混合气减少,缸内温度降低,高温区域明显减少,NO生成量和分布区域显著减少。在EIVC50米勒循环时,在100%负荷和75%负荷下,NO生成量降幅达到最大,分别为33.1%和21.4%。此外,随着不断提前关闭进气门,与原机相比,100%负荷时滞燃期的变化和瞬时放热率的变化均不明显,但在75%负荷时,滞燃期明显增加,燃烧瞬时放热率峰值显著增加。在100%负荷工况下,对两次喷射参数进行优化,以第一次喷油时刻、第二次喷油时刻及第一次喷油量为研究因素,以缸内爆发压力和NO最终生成量为响应值,利用响应面法进行优化分析,并在此基础上分析上述因素对柴油机燃烧和排放特性的影响。结果表明:以较好的缸内爆发压力和最低的NO排放为优化目标,最终得到最优两次喷射策略为:第一次喷油时刻为35°CA BTDC,第二次喷油时刻为10°CA BTDC,第一次喷油量为每循环总喷油量的10%。随着第一次喷油时刻推迟,滞燃期延长,缸内燃烧温度和压力都有所降低,NO生成量减少。但与第二次喷油时刻对缸内温度和压力的影响,其峰值显著降低,NO的生成量也明显减少。第二次喷油时刻对缸内喷雾燃烧过程和NO生成量的影响更大,为避免最终生成较多的NO,不宜过早进行第二次燃油喷射。同时,第一次喷油量对燃烧和排放的影响也很重要。为避免发动机工作时承载较大的机械负荷和热负荷以及减少NO的排放,应选取适当的第一次喷油量。最后,将优化后的两次喷射策略结合EIVC50米勒循环,发现缸内燃烧温度和压力峰值均有所降低,放热率峰值显著增加,燃烧更加集中,燃烧效率提高。NO最终生成量与原机相比减少了48.32%。

关键词：船用高速柴油机米勒循环两次喷射燃烧特性 NOx排放