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固体氧化物电解池制甲烷系统换热器设计与优化

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固体氧化物电解池制甲烷系统换热器设计与优化

作者：杜智宇华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

能源是一个国家的命脉,随着传统能源消费与生态环境之间的矛盾日益凸显,寻求更加清洁、低碳、安全的能源愈加迫切,由于可再生能源波动性和间歇性的特点以及存在供需不匹配问题,需要发展可再生能源存储技术。现有技术中只有抽水蓄能与空... 详细信息

能源是一个国家的命脉,随着传统能源消费与生态环境之间的矛盾日益凸显,寻求更加清洁、低碳、安全的能源愈加迫切,由于可再生能源波动性和间歇性的特点以及存在供需不匹配问题,需要发展可再生能源存储技术。现有技术中只有抽水蓄能与空气储能技术可进行大规模长时间的储能,但是会受到地理环境约束,存在资金投入高、往返效率低等问题,现有甲烷存储和分配基础设施完善,通过电力转甲烷技术将可再生电力转化为易于存储、运输的合成甲烷被认为是实现高密度、高效、大规模长时间储能的有效途径,其中基于固体氧化物电解槽的电解制甲烷系统具有较高的系统效率与耐久性,在现有电解制甲烷技术中脱颖而出。在本文中,针对固体氧化物电解池的电制甲烷系统,建立了系统模型,遴选设计工况点下物料平衡数据,通过夹点分析和数学规划方法对整个系统进行换热网络合成,利用基于多目标遗传算法的两流股换热器热力学计算方法进行迭代计算优化,然后通过对换热系数、压降比和表面积之间进行权衡,选择换热器设计点。并在上述方法的基础上,为了减少系统所需换热器个数和换热器的体积,提高系统的空间利用率,增加系统热回收,提高系统经济性和系统效率,创新性的开发了一种将Aspen EDR软件与多目标遗传算法耦合,以各流层允许压降为决策变量,总传热系数和总压降为目标函数,换热器几何尺寸为约束条件的多流股板翅式换热器设计优化方法,通过换热器体积、系统回收热量以及系统效率开展性能评估工作。在固体氧化物电解池吸热模式下,电流密度选取0.5A/cm2,运行温度选取800℃,燃料利用率选取90%,甲烷化反应温度选取290℃,四流股换热器相对两流股换热器对于系统的影响:(1)换热器的总体积由90494cm3降低为37240 cm3,降低了 59%,大大减少了换热器的体积,大幅提高了系统的紧凑性、灵活性;(2)减少了 1.93kW的外部电加热,系统效率由73.78%提高到76.14%,提高了 2.36%,提高了整体系统效率,使其向商业化更近一步;(3)在变工况下,四流股换热器系统是始终要比两流股换热器高2%-6%的系统效率,并且四流股换热器下的系统效率随电流密度变化改变幅度较小,增加了系统变工况稳定性。

关键词：固体氧化物电解池电制甲烷系统热集成换热网络板翅式换热器

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生态保护与防灾减灾协同治理的法典编纂方案

江淮论坛 2024年第3期 98-107页

作者：黄智宇南昌大学法学院南昌30031

生态保护与防灾减灾协同治理面临立法方法较落后、法律体系较零散与共治效能不佳的困境。纵观国内外协同治理的发展,法治化与体系化已成共识。现有法治体系中形成了基于生态系统方法的防灾减灾和通过生态要素管控保护以防灾减灾两种模式... 详细信息

生态保护与防灾减灾协同治理面临立法方法较落后、法律体系较零散与共治效能不佳的困境。纵观国内外协同治理的发展,法治化与体系化已成共识。现有法治体系中形成了基于生态系统方法的防灾减灾和通过生态要素管控保护以防灾减灾两种模式,结合生态环境法典编纂的定位、目标与体例安排,这些协同治理条款应整合优化纳入生态环境法典,尤其是自然生态保护编中。首先,以生态系统方法为核心,提炼规划、区划、信息、利用管控与修复等自然生态保护基本制度,致力于保障生态系统服务功能,包括灾害调节功能;其次,分别在该编水、土地、林草、海洋、自然保护地等章节明确防灾减灾;最后,设“自然生态退化的防治与改善”专章,以底线思维统筹水土流失、土地沙化、盐碱化和石漠化等生态环境灾害严重的区域与趋势,按照禁限、预防、治理与改善的逻辑构建协同治理制度体系。

关键词：生态系统方法防灾减灾协同治理生态环境法典自然生态保护编

基于FPGA的网络节点通信关系识别方法研究与系统实现

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基于FPGA的网络节点通信关系识别方法研究与系统实现

作者：杜智星电子科技大学

学位级别：硕士

覆材厚度对不锈钢复合板焊接接头应力应变影响的数值模拟分析

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焊接学报 2024年第1期45卷 73-82,I0007,I0008页

作者：冯玉兰吴志生孙智宇太原科技大学太原030024

采用钨极气体保护焊(gas tungsten arc welding,GTAW)制备了基材厚度为13 mm,覆材厚度分别为0.3,1.0,2.0 mm的304/Q355复合板焊接接头.采用数值模拟法,分析了覆材厚度对304/Q355复合板焊接接头应力应变的影响,揭示了不同覆材厚度的不锈... 详细信息

采用钨极气体保护焊(gas tungsten arc welding,GTAW)制备了基材厚度为13 mm,覆材厚度分别为0.3,1.0,2.0 mm的304/Q355复合板焊接接头.采用数值模拟法,分析了覆材厚度对304/Q355复合板焊接接头应力应变的影响,揭示了不同覆材厚度的不锈钢复合板焊接过程中残余应力及应变的演变特征.结果表明,随着覆材厚度的增加,304/Q355复合板焊接接头截面区最大残余应力逐渐减小,残余应力区宽度逐渐增大,在基层焊缝向过渡层焊缝焊接过程中,应力集中区逐渐向过渡层焊缝区收缩,最高应力集中区均位于过渡层焊缝区,最大应力接近材料屈服强度.焊后变形量随覆材厚度的增加而增大,覆材厚度2.0 mm的复合板变形量比覆材厚度0.3 mm的复合板变形量大约2 mm,变形最大的方向为焊缝厚度方向.

关键词：覆材厚度复合板应力应变数值模拟

算法-关系-中介:平台劳动过程的混合控制框架搭建——基于AI数据标注员的扎根研究

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现代传播（中国传媒大学学报） 2024年第8期46卷 38-47页

作者：陆高峰姚智宇浙江理工大学史量才新闻与传播学院

在平台基础设施化背景下,“与数智技术同行”已然成为一种普遍的劳动方式。作为平台劳动者的人工智能数据标注员,是AI的“老师”,也是AI产业的“赛博螺丝工人”,在技术与人力的双重控制下,数据标注员的劳动过程经历了风险转嫁与权力失... 详细信息

在平台基础设施化背景下,“与数智技术同行”已然成为一种普遍的劳动方式。作为平台劳动者的人工智能数据标注员,是AI的“老师”,也是AI产业的“赛博螺丝工人”,在技术与人力的双重控制下,数据标注员的劳动过程经历了风险转嫁与权力失衡的再中介化控制、标准化输出与价值异化的认知控制、时间操控与奖惩管理的数值控制。这三种控制机制缠绕作用,呈现出混合控制的现象。据此,“混合控制框架”整合了技术(算法)控制与社会(管理人员和中介机构)控制,通过区分平台技术执行的算法控制层、管理人员施加的关系控制层、层层外包后出现的中介控制层,阐释了“人-技”交织下平台劳动控制的多维复杂性。

关键词：人工智能数据标注员劳动过程混合控制框架平台经济

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空间飞网系统动力学建模与仿真

北京航空航天大学学报 2024年第9期50卷 2951-2962页

作者：陈鹏旭吴晨晨倪智宇中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110017 沈阳工业大学机械工程学院沈阳110870 南京理工大学物理学院南京210094 沈阳航空航天大学航空宇航学院沈阳110136

空间飞网系统捕获带有自旋的空间碎片后,碎片会对捕获网与卫星间的连接绳施加扭矩,而目前绳索相关动力学模型无法完整描述其扭转行为。基于集中质量法,对绳索进行二次离散,建立了可以描述绳索扭转行为的动力学模型。通过与传统绳索动力... 详细信息

空间飞网系统捕获带有自旋的空间碎片后,碎片会对捕获网与卫星间的连接绳施加扭矩,而目前绳索相关动力学模型无法完整描述其扭转行为。基于集中质量法,对绳索进行二次离散,建立了可以描述绳索扭转行为的动力学模型。通过与传统绳索动力学模型的对比及扭转实验,验证了该模型能够描述绳索在拉伸、弯曲及扭转载荷下的行为,发现绳索的扭转会产生额外的牵引力。针对飞网展开过程进行了仿真分析与实验,验证该动力学模型适用于飞网系统,并对飞网与空间碎片的组合体进行了仿真分析,发现因为绳索扭转产生的牵引力,会对主体卫星的稳定性产生一定的影响,忽略绳索的扭转行为会降低动力学仿真模型的准确性。

关键词：绳索动力学飞网空间碎片集中质量法多体动力学

应急救援场景下基于深度学习的高空小目标检测

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应急救援场景下基于深度学习的高空小目标检测

作者：熊智宇北京邮电大学

学位级别：硕士

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近断层地震作用下独塔斜拉桥抗震性能研究

近断层地震作用下独塔斜拉桥抗震性能研究

作者：严智宇重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国交通工程的快速推进,基础设施建设不可避免会跨越高山、河流或海洋,桥梁作为跨越此类地理环境的重要方式,其修建可能会出现在地震破坏性强的近断层区域,从而对结构抗震设计提出了更高的要求,限于近断层地震动记录数量相对较少,... 详细信息

随着我国交通工程的快速推进,基础设施建设不可避免会跨越高山、河流或海洋,桥梁作为跨越此类地理环境的重要方式,其修建可能会出现在地震破坏性强的近断层区域,从而对结构抗震设计提出了更高的要求,限于近断层地震动记录数量相对较少,研究工作还不够系统和深入等原因,目前还没有形成一致认可的近断层区域设计反应谱。因此,本文选取1722条近断层地震动记录,选用最小二乘法,研究了近断层桥梁结构抗震设计反应谱的适宜计算公式,对独塔斜拉桥进行多工况地震响应对比分析,验证计算公式的合理性;通过变换结构体系、不同布置方案,建立了12个独塔斜拉桥有限元模型,采用数值模拟方法,对独塔斜拉桥在近断层、远断层地震作用下的结构响应开展了对比研究。主要结论如下:(1)近断层水平向及竖向标准反应谱特征周期随场地变软逐渐增大,随断层距增加呈现增加的趋势;平台值随场地变软有减小趋势,随断层距增加有先增后减的趋势;衰减指数随场地条件和断层距变化的规律性不强。竖向反应谱特征周期及平台值均小于水平向,衰减指数关系不明显。断层距0～5km内,脉冲型地震动特征周期大于无脉冲型,平台值、衰减指数小于无脉冲型。(2)现行规范反应谱与50%保证率的近断层实际反应谱曲线吻合较好,与84%保证率的实际反应谱曲线相差较大,用于结构抗震设计是偏于不安全的。通过反应谱分析和时程分析的对比研究,基于84%保证率的反应谱曲线,给出了近断层水平向标准反应谱表达式及特征参数推荐值,以及近断层竖向标准反应谱特征参数推荐值。竖向地震影响系数简单的取水平向地震影响系数的65%,低估了竖向地震作用。通过多种工况下某独塔斜拉桥结构的响应分析,验证了推荐的近断层水平向及竖向反应谱用于桥梁结构抗震分析,具有足够的安全性和合理的经济性。(3)不同结构体系的独塔斜拉桥地震响应存在较大差异,刚构体系能很好的约束结构位移,但会产生较大的结构内力;漂浮体系约束减弱,能够有效降低结构内力,但位移会增加;半漂浮体系响应居于二者之间,在半漂浮体系基础上,增加塔梁纵向约束,结构内力及位移响应得到明显优化,是较为合理的独塔斜拉桥抗震体系。(4)结构在脉冲型地震作用下响应值大于无脉冲型地震作用下响应值;无脉冲地震作用时,近断层地震作用下桥梁结构响应可能会小于远断层地震作用下桥梁结构响应,断层距对桥梁结构响应的影响小于地震动特征周期的影响。

关键词：近断层地震标准反应谱独塔斜拉桥结构体系地震响应

燃烧室百叶与双排孔冷气对透平端壁冷却性能影响研究

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西安交通大学学报 2024年第6期58卷 65-76页

作者：张垲垣栗智宇李志刚李军西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

针对燃烧室与透平冷气掺混导致实际二次流发展及端壁冷却性能偏离设计值的问题,综合考虑燃烧室百叶冷气尾迹与双排孔射流,数值研究了多源冷气射流在燃烧室与透平交界区的掺混机制,分析了其对透平静叶端壁气膜冷却与流动特性的影响规律... 详细信息

针对燃烧室与透平冷气掺混导致实际二次流发展及端壁冷却性能偏离设计值的问题,综合考虑燃烧室百叶冷气尾迹与双排孔射流,数值研究了多源冷气射流在燃烧室与透平交界区的掺混机制,分析了其对透平静叶端壁气膜冷却与流动特性的影响规律。研究结果表明:空腔涡卷吸大部分百叶冷气,并跨越双排孔冷气向下游发展,马蹄涡卷吸限制大部分双排孔冷气,并向空腔涡外侧发展;当双排孔冷气吹风比M_h=0.5,1.0较小时,马蹄涡导致冷气形成楔形高冷效区域,空腔涡的附着侧和分离侧分别产生了高、低冷效区,随着百叶冷气吹风比M_l的增加,空腔涡强度显著降低,导致位于楔形中心的分离侧冷却效率有所提升;当双排孔冷气吹风比M_h为1.5时,双排孔冷气部分跨越马蹄涡,静叶端壁可实现完全冷气覆盖,此时百叶冷气吹风比M_l从0.5增加到1.5,静叶端壁平均冷却效率可从0.4提升到0.63。该研究为考虑燃烧室与透平交界区实际流动掺混情况的静叶端壁冷却结构与布局设计提供理论基础。

关键词：透平静叶端壁燃烧室百叶冷气双排孔射流气膜冷却