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机器学习算法在多相热工水力参数快速预测的应用研究

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机器学习算法在多相热工水力参数快速预测的应用研究

作者：焦炜华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

多相热工水力参数的快速预测在工业生产中具有重要意义,含气率、气泡直径、气泡脱离频率、沸腾换热系数、临界热流密度等参数非常重要,但目前缺乏有效的测量手段。传统方法是利用传感器进行测量,通常需要侵入设备内部,很容易对工质的正... 详细信息

多相热工水力参数的快速预测在工业生产中具有重要意义,含气率、气泡直径、气泡脱离频率、沸腾换热系数、临界热流密度等参数非常重要,但目前缺乏有效的测量手段。传统方法是利用传感器进行测量,通常需要侵入设备内部,很容易对工质的正常流动造成不必要的影响,对后续的关联式参数预测带来误差。此外还有可视化的测量方案,一般用来观测多相流现象,很难与参数预测联系起来。以人工神经网络为主的各类机器学习算法发展迅速,开始逐渐应用于多相热工水力参数的预测中,但也存在以下不足:（1）实验数据不充分;（2）可视化观测与参数测量之间关联性弱;（3）缺乏对强化换热场景的研究。本文基于热工水力过程中的两相流动与沸腾换热,探讨了机器学习算法在其中的应用情况,并针对以上提出的不足做出了改进。主要研究内容及结论如下:（1）应用人工神经网络对可视化的两相流实验与数值模拟结果图像进行流型识别,比较不同的识别算法与样本数据组合方案的识别准确率,为不同质量光学法图片两相流流型识别的特征提取方法及智能算法提供遴选依据。并应用图像处理算法完成含气率的测量和气泡信息统计。（2）针对沸腾换热系数难以直接测量的难题,开发人工神经网络,通过直接输入沸腾图像,预测沸腾瞬时含气率,进而快速预测其换热系数和临界热流密度等实际难以直接测量的热工水力参数。以混合润湿性表面的沸腾换热实验及模拟为例验证该方法的可行性。（3）针对微肋管的管内流动沸腾过程的换热系数快速预测需求,开发基于遗传算法优化的换热系数预测神经网络。基于不同微肋管型、不同实验参数,结合数值模拟结果,构建模型训练及验证数据集。基于构建神经网络,对实验过程耦合因素进行解耦分析。本文将机器学习算法应用于多相热工水力参数预测中,借助CFD数值模拟的方法对实验数据进行扩充,预测模型的性能得到提高。对于多相流相变换热过程,将可视化观测手段与参数预测联系起来,提取图像信息预测含气率、换热系数等实验中难以测量的参数,同时提高精度和速度,具备实用意义。

关键词：机器学习数值模拟图像处理流型识别换热系数预测

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教学创造实现高质量教学

思想政治课教学 2023年第4期4卷 87-90页

作者：焦玲玲焦炜西北师范大学外国语学院兰州大学高等教育研究院

教学创造可被理解为“创造性地教学”和“为了创造的教学”。教学创造是教学高质量的集中体现,同时也是达到高质量教学的根本路径。教学创造与高质量教学的达成,教师要能够达到教学觉醒和一定的教学境界,并能在具体教学实践中不断追求... 详细信息

教学创造可被理解为“创造性地教学”和“为了创造的教学”。教学创造是教学高质量的集中体现,同时也是达到高质量教学的根本路径。教学创造与高质量教学的达成,教师要能够达到教学觉醒和一定的教学境界,并能在具体教学实践中不断追求教学意义,善于捕捉教学灵感。

关键词：高质量教学教学创造教学境界教学灵感

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基于机器学习的气液相变换热反演及应用

工程热物理学报 2023年第12期44卷 3341-3347页

作者：杨博皓焦炜毕景良王雷陆规华北电力大学数理学院北京102206 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 中国核动力研究设计院成都610213

相比于线性的热传导问题,气泡信息的快速获取,换热系数的预测、沸腾现象的非线性预测的问题研究目前仍极具挑战。本文使用卷积神经网络、深度前馈神经网络、经验关联式结合随机森林的数据驱动方法,进行气泡动力学行为的快速获取、相变... 详细信息

相比于线性的热传导问题,气泡信息的快速获取,换热系数的预测、沸腾现象的非线性预测的问题研究目前仍极具挑战。本文使用卷积神经网络、深度前馈神经网络、经验关联式结合随机森林的数据驱动方法,进行气泡动力学行为的快速获取、相变换热系数的快速反演及沸腾特殊现象的预测。结果表明,数据驱动的机器学习方法能够快速准确地预测相变换热过程中的问题,气泡信息获取准确率达到96%,相变换热系数反演及特殊现象预测拟合优度均高于0.95。本研究可为相变换热反演问题提供新的解决思路。

关键词：相变换热机器学习气泡动力学热工水力参数

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压裂返排液重复利用技术现状及展望

油田化学 2022年第3期39卷 548-553页

作者：姚兰李还向焦炜周江柯从玉张群正中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司陕西西安710021 中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司第五采油厂陕西西安710299 西安石油大学化学化工学院陕西西安710065

随着油气田开发规模的日益扩大,压裂作业用水量逐渐增大与压裂返排液产生量大、返排液无法直接外排的矛盾日益突出。将返排液进行处理后再回用无疑是目前解决该难题的有效途径。针对我国压裂返排液重复利用研究与应用现状,从返排液处理... 详细信息

随着油气田开发规模的日益扩大,压裂作业用水量逐渐增大与压裂返排液产生量大、返排液无法直接外排的矛盾日益突出。将返排液进行处理后再回用无疑是目前解决该难题的有效途径。针对我国压裂返排液重复利用研究与应用现状,从返排液处理过程中面临的技术问题、可回收压裂液体系的研发、返排液处理工艺及处理装置的改进等几个方面进行了系统介绍,指出处理后回用是返排液处理的最佳途径,也是未来油气田工业发展的必然趋势。返排液回用技术应该从可回收压裂液体系的研发及返排液回用处理工艺改进两方面入手,进一步完善和推广该技术在油气田开发过程中的应用。针对目前返排液回用技术存在的问题提出了建议,以期为我国返排液重复利用技术的发展提供指导。

关键词：压裂返排液可回收压裂液重复利用综述

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土耳其初等教育课程改革评析

外国教育研究 2012年第1期39卷 106-112页

作者：焦炜山东师范大学课程与教学研究中心山东济南250014

土耳其于2003年开始的新一轮课程改革,是在适应社会、科技和文化迅速变化的需要,改善教学环境,改进与欧盟成员国关系的基础上进行的。土耳其初等教育新课程有其广泛的社会、个人、经济、历史和文化基础,对学习和教学环境提出新要求、运... 详细信息

土耳其于2003年开始的新一轮课程改革,是在适应社会、科技和文化迅速变化的需要,改善教学环境,改进与欧盟成员国关系的基础上进行的。土耳其初等教育新课程有其广泛的社会、个人、经济、历史和文化基础,对学习和教学环境提出新要求、运用问题解决式教学方法以及采用新的教学评价方式是土耳其新课程学习与教学过程的主要特点。虽然土耳其初等教育课程改革具有针对性强、重视学生个性与批判性思维的培养以及与国际课程改革相呼应等优点,但也存在新课程开发过程过于仓促、教师培训不足和资源相对匮乏等问题。

关键词：土耳其初等教育课程基础课程改革

MOOCs背景下我国高等教育教学模式的变革与创新

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电化教育研究 2014年第4期35卷 83-86,93页

作者：焦炜兰州大学教育学院甘肃兰州730000

正在席卷全球的MOOCs潮流,是一场极其深刻的教育创新与学习革命,将推动大学课程体系和学习方式步入信息时代,迫使大学重新审视自己的价值与使命,重塑开放包容的大学精神与文化,并对传统大学改进教学与创新发展产生重大和深刻的影响。然... 详细信息

正在席卷全球的MOOCs潮流,是一场极其深刻的教育创新与学习革命,将推动大学课程体系和学习方式步入信息时代,迫使大学重新审视自己的价值与使命,重塑开放包容的大学精神与文化,并对传统大学改进教学与创新发展产生重大和深刻的影响。然而,MOOCs在表现出大规模、专业化、开放性、学习的自由度与灵活性等基本特征与优势的同时,其发展也面临着教学模式、学习评估、证书认可及商业模式等问题的挑战。因此,积极开发国内MOOCs课程,强化国际合作,充分发挥大学传统教学和MOOCs教学的优势,创新学习评价理论与方法以及推进MOOCs课程认证体系建设,是MOOCs背景下我国高等教育教学模式的变革与创新的核心内容与基本方向。

关键词： MOOCs 高等教育教学模式变革创新

英国高等教育学科专业分类变迁及对我国的启示

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中国高等教育评估 2022年第1期35卷 73-80页

作者：吴婷婷焦炜兰州大学教育学院 730000

学科专业是大学的组成单元,是承载大学三大职能的平台,是大学竞争力的基础,也是大学赖以生存和发展的核心。学科、学科建设、专业、专业建设对于大学的重要性已引起人们的广泛关注,学科专业在高等教育领域已成为高频词,不论是教育行政... 详细信息

学科专业是大学的组成单元,是承载大学三大职能的平台,是大学竞争力的基础,也是大学赖以生存和发展的核心。学科、学科建设、专业、专业建设对于大学的重要性已引起人们的广泛关注,学科专业在高等教育领域已成为高频词,不论是教育行政机关还是高等学校,只要一谈高教改革言必称学科专业建设。所以在我国,从宏观的范围来看,以学科专业点建设、学科专业结构调整、学科专业布局规划为重要内容的教育改革正日渐深入:从微观的层面看高校内部的学科专业发展规划、学科点专业点建设、学术梯队建设、基地建设、项目建设等引起高校的高度重视。

关键词：高等教育学科学科专业发展教育行政机关大学竞争力学科专业建设高教改革高频词三大职能

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西方课程批判理论的发展与走向

西北师大学报（社会科学版） 2014年第1期51卷 111-116页

作者：焦炜兰州大学教育学院甘肃兰州730000 山东师范大学课程与教学研究中心山东济南250014

课程批判理论是在西方社会批判思潮日渐兴起和相关理论蓬勃发展的背景下,课程研究领域对社会批判思潮的响应,是不同理论视域中课程批判思想的集成和发展。课程批判理论本身并非一种单一而统一的理论,不同理论基于不同视角和方法对课程... 详细信息

课程批判理论是在西方社会批判思潮日渐兴起和相关理论蓬勃发展的背景下,课程研究领域对社会批判思潮的响应,是不同理论视域中课程批判思想的集成和发展。课程批判理论本身并非一种单一而统一的理论,不同理论基于不同视角和方法对课程研究领域不同问题的解析和批判,体现了课程批判理论不断丰富和发展的过程。加强课堂研究、建立知识和学习的批判现实主义新立场以及关注当代社会的辨识作用正在成为课程批判理论研究的新趋向。

关键词：批判理论课程批判理论课程发展

美国学科专业分类系统的修订历程及对我国本科专业分类的启示

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高等理科教育 2023年第1期 115-123页

作者：焦炜吴婷婷兰州大学高等教育研究院甘肃兰州730000

美国学科专业分类系统(CIP)历经5次修订,最新的2020版延续了“学科群—学科—专业”三级结构,以及学术型和职业型两种学科专业类型。CIP-2020大量增设新兴交叉学科,注重学术型学科拓展,其职业型专业应用范围更加广泛,更加重视人文与科... 详细信息

美国学科专业分类系统(CIP)历经5次修订,最新的2020版延续了“学科群—学科—专业”三级结构,以及学术型和职业型两种学科专业类型。CIP-2020大量增设新兴交叉学科,注重学术型学科拓展,其职业型专业应用范围更加广泛,更加重视人文与科学融合。对CIP历次修订的分析,给我国本科专业分类如下启示:制定贯通的高等教育专业目录;调整学科门类划分,重视人文学科的基础作用;区分专业分类逻辑,增加多/跨学科研究学科群;转变专业目录功能,强化信息统计。

关键词：美国学科专业学科专业分类专业目录 CIP