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天然气掺氢旋流燃烧器结构设计及燃烧特性数值模拟研究

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天然气掺氢旋流燃烧器结构设计及燃烧特性数值模拟研究

作者：纪航宇景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

在最近的几年中,中国由于经济腾飞的需求使得对传统化石能源的依赖性逐渐增加,环境污染问题因此而加重。随着社会经济发展和科学技术进步,人们越来越重视节约能源。在工业系统中,有许多设备用于能源利用,其中燃烧器是一个关键的设备,燃... 详细信息

在最近的几年中,中国由于经济腾飞的需求使得对传统化石能源的依赖性逐渐增加,环境污染问题因此而加重。随着社会经济发展和科学技术进步,人们越来越重视节约能源。在工业系统中,有许多设备用于能源利用,其中燃烧器是一个关键的设备,燃烧器需要考虑的方向是如何实现节能和减排。这项工作基于某建筑陶瓷企业提供的旋流燃烧器原型建立了一个三维旋流燃烧器模型,同时确立了该模型的高效求解方法。以旋流燃烧器作为研究对象,对现有建筑陶瓷行业旋流燃烧器的结构进行改进和优化。通过采用燃料与空气的非预混燃烧以及氢气与天然气的混合燃烧技术,我们确定了适应于建筑陶瓷窑炉燃烧器的最佳天然气掺氢比例、叶片角度θ和风盘厚度L。在不改变现有天然气管道配置的前提下选取0%、10%、20%、30%、40%共5组氢气浓度;4组叶片角度10°、15°、20°和25°;4组风盘厚度8mm、10mm、12mm和14mm工况进行数值研究,探究天然气掺氢对旋流燃烧器火焰的温度、温度场的均匀性、主要燃烧基元以及污染物排放的影响。本文的主要研究结论如下:(1)在燃烧室内,加入氢气并不会改变整体火焰模型,同时氢气不仅可以加速火焰的生成速度提高火焰的整体温度,还可以提高燃烧过程中自由基的含量。由于燃烧室内温度的增加,促进了热力型NOx的生成,这不仅加速了NO的生成速度,还进一步控制了CO的生成速度。对于建筑陶瓷窑炉燃烧器当掺氢比例由0%增加至40%时燃烧室内CO含量下降了92.54%。(2)在旋流叶片角度θ=10°的情况下,燃气管的直喷射流起到了主导作用。燃烧室内的中心回流区域并未完全形成,导致空气与燃气混合状态不理想,燃烧效率也相对较低,整体燃烧室内的温度均匀性也不理想。然而,当θ=15°时,燃烧室内的温度均匀性仍然不佳。在这种情况下,继续增大叶片θ的角度,并在θ=20°的条件下,空气与燃气的混合状态得到了显著提升,燃烧室内的温度均匀性也得到了改善。当旋流叶片角度θ=20°时,NO和CO的生成以及排放量都达到了最低,叶片角度θ从15°增加到20°,燃烧室内NO生成量下降了57.07%,而出口处CO的排放量减少了61.75%。当叶片角度θ=25°时,燃烧室内温度均匀性有所变差,燃烧室内NO生成量以及出口处CO排放量均有所上升。因此对于建筑陶瓷窑炉旋流燃烧器当叶片角度θ=20°时为最优选择。(3)随着风盘厚度L的逐渐增加,燃烧室内并未出现中心回流现象,高温燃烧区域逐步向前移动,同时高温区的面积也在持续扩大。在L=8mm的条件下,空气与燃气的混合效果并不理想,燃烧室的温度分布也不均匀。但当风盘厚度L增加到12mm时,空气与燃气的混合更为充分,并使得燃烧室内部的温度分布更为均匀,与风盘厚度L=8mm相比,燃烧室出口的CO排量减少了67.67%,燃烧室内NO生成量下降36.65%,当风盘厚度L=14mm时,燃烧室内温度均匀性有所下降,同时燃烧室出口处CO及燃烧室内NO生成量均略有增加。因此当风盘厚度L=12mm时,可以显著地减少陶瓷窑炉旋流燃烧器污染物的排放量。在本研究中,我们选择了建筑陶瓷行业天然气掺氢旋流燃烧器为研究对象,在燃烧器结构尺寸、掺氢比例等因素变化下进行模拟研究,得出包括掺氢比例为40%,叶片角度θ=20°以及风盘厚度L=12mm。这些参数不仅确保了燃烧器燃烧室内温度的均匀性,同时燃烧室出口处CO排放以及燃烧室内NO生成量都相对较低。

关键词：燃烧器掺氢燃烧特性低氮排放数值模拟

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参与式教学法在中学数学教学中的应用研究

参与式教学法在中学数学教学中的应用研究

作者：纪占宇佳木斯大学

学位级别：硕士

2023年度矿业与冶金工程学科国家自然科学基金管理工作综述

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工程科学学报 2024年第5期46卷 775-783页

作者：王西勃苗鸿雁高军恒李航宇金佳旭白锦文国家自然科学基金委员会工程与材料科学部矿业与冶金工程学科北京100085

总结了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部矿业与冶金工程学科科学基金项目的申请、评审和资助情况,主要分石油工程、矿业工程、安全科学与工程和冶金与材料加工工程4大领域进行分析;同时介绍了本年度学科战略研究相关工作... 详细信息

总结了2023年度国家自然科学基金委员会工程与材料科学部矿业与冶金工程学科科学基金项目的申请、评审和资助情况,主要分石油工程、矿业工程、安全科学与工程和冶金与材料加工工程4大领域进行分析;同时介绍了本年度学科战略研究相关工作,并对学科下一步的工作进行了展望.

关键词：矿业与冶金工程学科国家自然科学基金申请与评审基金管理学科战略

用于迷你无人飞行器探测的硅基MEMS轮形振膜光纤声传感器研制

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光学学报 2024年第7期44卷 216-226页

作者：纪康宁胡昕宇熊林森汪海波祁志美中国科学院空天信息创新研究院传感技术国家重点实验室北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

针对迷你无人飞行器(mini-UAV)探测难度大的问题,仿真设计并制作了谐振频率接近mini-UAV噪声特征频率的硅基微机电系统(MEMS)轮形振膜,结合精密机械加工制作了光纤法布里-珀罗干涉式声传感器。测试结果表明,该光纤声传感器的谐振频率为7... 详细信息

针对迷你无人飞行器(mini-UAV)探测难度大的问题,仿真设计并制作了谐振频率接近mini-UAV噪声特征频率的硅基微机电系统(MEMS)轮形振膜,结合精密机械加工制作了光纤法布里-珀罗干涉式声传感器。测试结果表明,该光纤声传感器的谐振频率为7.279 kHz,与仿真结果基本一致,其在频率为7 kHz声波正入射的条件下的灵敏度为1.8 V/Pa,信噪比为71 dB,最小可探测声压为99μPa/Hz0.5。值得强调的是,该声传感器对声波的响应呈现“8”字形的方向依赖性,表明其具有识别声源方向的能力。进一步在户外测试了该光纤声传感器对mini-UAV的探测能力,结果表明,声传感器能够在65 m的范围内探测到mini-UAV噪声,其探测距离是商用驻极体声传感器的3倍左右。所研制的硅基MEMS轮形振膜光纤声传感器为解决实践中mini-UAV探测难的问题提供了一种简单有效的工具。

关键词：传感器光纤声传感器 MEMS轮形振膜迷你无人飞行器探测

二维黑磷纳米材料用于骨与软骨组织修复的临床前研究进展

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中国运动医学杂志 2024年第5期43卷 397-401页

作者：董纪泽黄默冉陈疾忤张兴宇上海市第一人民医院运动医学科上海200080 上海交通大学医学院附属第一人民医院运动医学科上海200080

临床上骨与软骨组织的缺损非常常见,目前骨缺损的临床治疗方法主要包括植骨术、Masquelet技术、Ilizarov技术,而软骨缺损的临床治疗方法主要包括微骨折术、自体软骨移植术、同种异体软骨移植术,然而这些治疗方法均有一定局限性。近些年... 详细信息

临床上骨与软骨组织的缺损非常常见,目前骨缺损的临床治疗方法主要包括植骨术、Masquelet技术、Ilizarov技术,而软骨缺损的临床治疗方法主要包括微骨折术、自体软骨移植术、同种异体软骨移植术,然而这些治疗方法均有一定局限性。近些年来,黑磷作为一种新兴的纳米材料正被广泛研究,由于它拥有优越的机械性能、导电性、光热性能和生物相容性等,黑磷被认为在电极、场效应晶体管、电子学和生物医学等多个领域有良好的应用前景。本文综述骨与软骨缺损的治疗方法现状以及黑磷纳米片用于治疗骨与软骨缺损的临床前研究进展。

关键词：骨缺损软骨缺损二维纳米材料黑磷纳米片

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宽速域超燃冲压发动机流动燃烧过程研究进展

航空学报 2024年第3期45卷 19-45页

作者：纪鉴恒蔡尊王泰宇孙明波王振国国防科技大学高超声速技术实验室长沙410073

随着对未来高超声速飞行器机动飞行需求的不断提升,发展宽速域超燃冲压发动机技术显得尤为重要,而宽范围来流条件将使得燃烧室内的流动、混合及燃烧等过程产生显著变化。尤其是超声速燃烧主要由混合过程所主导,呈现为典型的扩散火焰,来... 详细信息

随着对未来高超声速飞行器机动飞行需求的不断提升,发展宽速域超燃冲压发动机技术显得尤为重要,而宽范围来流条件将使得燃烧室内的流动、混合及燃烧等过程产生显著变化。尤其是超声速燃烧主要由混合过程所主导,呈现为典型的扩散火焰,来流条件的变化对燃料输运及混合过程影响极大,混合状态的改变进而会引起燃烧不稳定等一系列非稳态燃烧现象。本文对宽速域超燃冲压发动机流动燃烧过程进行了综述分析。首先,对超燃冲压发动机基本工作过程及应用进行了简要介绍;然后,分别论述了国内外关于低马赫数来流、高马赫数来流以及宽速域来流典型条件下超声速流动燃烧过程中亟待解决的关键问题和研究进展;最后,进行了总结并对后续研究提出了建议。

关键词：宽速域超燃冲压发动机超声速燃烧低马赫数高马赫数

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引领科技穿越周期——奥铃国六产品解决方案

中国物流与采购 2022年第3期 30-30页

作者：纪勃宇奥铃

从2001年率先引进了日本五十铃生产线,北京五十铃诞生,到2020年推出"救援三小时达、维修不过夜"等6大王炸服务,未来奥铃将提供更高性价比物流解决方案,覆盖城际、城市、城郊全场景。奥铃品牌背后的秘密2020年12月,奥铃轻卡被工信部认定... 详细信息

从2001年率先引进了日本五十铃生产线,北京五十铃诞生,到2020年推出"救援三小时达、维修不过夜"等6大王炸服务,未来奥铃将提供更高性价比物流解决方案,覆盖城际、城市、城郊全场景。奥铃品牌背后的秘密2020年12月,奥铃轻卡被工信部认定为轻卡冠军,成绩的取得离不开好的产品和服务。好的产品离不开严格的质量把控,质量大于交付大于成本,奥铃铁军的承诺是——客户的生意就是奥铃人的命。奥铃一直认为,别人能够做到的是业务,别人做不到的才是服务。

关键词：五十铃物流解决方案质量把控高性价比产品解决方案产品和服务轻卡工信部

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交叉融合特征的夜间车辆异常检测算法

科学技术与工程 2024年第27期24卷 11869-11877页

作者：张奕博张雅丽帅勃宇中国人民公安大学信息网络安全学院北京100038

针对在夜间场景下对车辆的一些异常检测效果不佳、模型参数量大等问题,制作了夜间车辆异常数据集,并对YOLOv5进行改进,将夜间中车辆异常图像放入其中训练,最终检测效果有所提升。其中改进有:在YOLOv5网络模型中Backbone层引入深度超参... 详细信息

针对在夜间场景下对车辆的一些异常检测效果不佳、模型参数量大等问题,制作了夜间车辆异常数据集,并对YOLOv5进行改进,将夜间中车辆异常图像放入其中训练,最终检测效果有所提升。其中改进有:在YOLOv5网络模型中Backbone层引入深度超参数卷积DO-DConv,可以加快收敛速度、提高网络性能、有效降低参数量和浮点计算量并提高检测精度;根据轻量化卷积GSConv可以在检测的准确性和速度之间实现平衡,设计了新的VOV_SimAM模块以及C3_SimAM模块,以提高对重要异常特征的提取能力;提出流对齐交叉融合特征金字塔网络(flow alignment feature pyramid networks,FaFPN)和FaConcat拼接方式,减少参数量与浮点运算量;引入理智交并比(wise-intersection over union,Wise-IoU)损失函数以解决质量较好与质量较差的样本平衡问题,实现对车辆碰撞、车辆起火和车辆翻车的检测。该模型相较原YOLOv5网络模型,参数量和浮点计算量分别减少了8.5%和28.8%,对车辆碰撞、车辆起火和车辆翻车的检测平均精度(average precision,AP)值分别提升了11.3%、5.9%、29.1%,均值平均精度(mean average precision,mAP)值提升了15.4%,为智能视频警务应用提供了一个较好的借鉴。

关键词：异常检测 YOLOv5 特征融合注意力机制损失函数

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土壤对军用越野车辆机动性能影响分析

兵工学报 2024年第1期45卷 288-298页

作者：肖万港周云波傅耀宇张明周军葛纪桃南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 63969部队江苏南京211113

在软地面上的机动性能是军用高机动性越野车辆的主要性能之一,对于其野外作业有重要的战略意义。为了探究不同类型松软土壤地面路况对越野车辆机动性能的影响,基于离散元法对土壤进行建模,通过土壤堆积角测试试验以及土壤圆锥指数试验... 详细信息

在软地面上的机动性能是军用高机动性越野车辆的主要性能之一,对于其野外作业有重要的战略意义。为了探究不同类型松软土壤地面路况对越野车辆机动性能的影响,基于离散元法对土壤进行建模,通过土壤堆积角测试试验以及土壤圆锥指数试验进行土壤刚度对标测试。通过DEM-MBD联合仿真方法,利用精确的土壤模型,对不可压缩干燥土壤、不可压缩湿润土壤、可压缩干燥土壤、可压缩湿润土壤4种不同类型土壤进行仿真分析,通过对比越野车辆平均速度、牵引力、驱动扭矩、轮胎沉陷量,探究土壤类型对越野车辆机动性能的影响。越野车在湿润土壤上比在干燥土壤上牵引力减少了6.98%,在不可压缩土壤上的稳定行驶速度比在可压缩土壤上稳定行驶速度高34.2%,在湿润的土壤路面上速度更加稳定。研究成果弥补了国内车辆地面力学领域土壤对整车机动性影响的空白,可为军车野外复杂地形(如沙地、雪地、泥泞等)作战时选择最优的行驶路面,提高作战效率。

关键词：军用越野车辆土壤圆锥指数离散元法多体动力学牵引力试验机动性

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