检索结果-南通市图书馆

作者：许浩博东南大学

学位级别：硕士

抖动与时钟的频谱纯度、周期稳定度及信号边沿的相位偏移程度密切相关,是衡量片上时钟品质的重要指标之一,因此实现时钟抖动高精度测量是芯片测试阶段的一个重要环节。依靠测试仪器的片外抖动测试方案存在测试成本高、会引入额外噪声、... 详细信息

抖动与时钟的频谱纯度、周期稳定度及信号边沿的相位偏移程度密切相关,是衡量片上时钟品质的重要指标之一,因此实现时钟抖动高精度测量是芯片测试阶段的一个重要环节。依靠测试仪器的片外抖动测试方案存在测试成本高、会引入额外噪声、测试精度低等一系列技术瓶颈,基于内建自测试(Built-in self-test, BIST)原理的片上抖动测量技术可以有效解决上述问题,已成为抖动测试领域的研究热点。本文在充分调研各种片上抖动测量技术的基础上,针对目前欠采样技术存在的采样效率低、抖动提取精度差和数据处理误差大等缺点,设计了一款改进型高精度欠采样抖动测量电路,该电路包括三项技术：1)多相采样技术,通过片上多相时钟生成模块,将单一信号源扩展为一组具有不同相位特征的采样信号,对被测信号进行多相时钟并行采样,单次采样可以获得多组抖动信息,降低无效采样次数,从而提高采样效率;2)平均对齐技术,区别于使用跳变区中央位置代表信号实际边沿的方法,本文在抖动信息提取中采用数学意义上的平均对齐代替物理意义上的中央对齐,有效过滤低频噪声,实现抖动精确提取;3)单沿叠加技术,在每个测量周期只对单个时钟沿叠加处理,通过阻断相邻采样位置的相关性,降低由于概率密度函数分布图中出现负值而引入的测量误差,提高了测量精度,同时减小了电路面积开销。针对本文采用的基于欠采样技术高精度片上抖动测量电路,首先在MATLAB平台对其行为级模型进行功能验证,实验结果表明：本文采用的抖动测量技术测量精度高(测量误差小于5%)且测量范围广(设计最高测试频率达到600MHz);接着,基于SMIC 40nm LL工艺对本文采用的测量技术进行电路设计与实现,整个电路面积为90.2×101.6μm2,后仿结果表明：在百毫秒级测试时间内,电路平均测量误差小于5%;最后,在Altera公司的DE2-114开发板上实现并验证该测量电路,实测误差仅为10.64%。

关键词：抖动内建自测试多相采样平均对齐高精度

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仪表着陆系统故障预测与可靠性评估技术研究

仪表着陆系统故障预测与可靠性评估技术研究

作者：焦浩博中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

仪表着陆系统为飞机的精密进近与着陆提供导航服务,其持续可靠的运行对保障飞行安全起到了至关重要的作用。仪表着陆系统的运行维护管理是提高其安全性和可靠性,确保设备正常运行从而为飞行安全提供不间断服务的必要条件和手段。然而,... 详细信息

仪表着陆系统为飞机的精密进近与着陆提供导航服务,其持续可靠的运行对保障飞行安全起到了至关重要的作用。仪表着陆系统的运行维护管理是提高其安全性和可靠性,确保设备正常运行从而为飞行安全提供不间断服务的必要条件和手段。然而,与军用电子设备和同属民用航空业的飞机相比,将新维修理论应用于仪表着陆系统的运行维护管理的研究相对较少。因此,本课题将以可靠性为中心的维修、故障预测与健康管理相关理论引入仪表着陆系统的运行维护管理中,开展仪表着陆系统故障预测和可靠性评估的关键技术研究,为提高仪表着陆系统的持续可靠运行提供科学的理论依据和技术支撑。本文主要以航向信标为研究对象,研究了仪表着陆系统的故障预测与可靠性评估技术,具体研究内容包括:(1)研究了航向信标的工作原理及可靠性特征量,为建立可靠性模型和确定可靠性数据提供依据。本文选择航向信标监控参数作为故障预测的特征参数。(2)研究了一种基于门控循环单元的故障预测方法。根据监控参数数据具有时间步长、时变性特征显著的特点,选择门控循环单元网络作为预测监控参数趋势的算法,并用隶属函数来表征监控参数与设备运行状态之间的关系。设计了航向信标故障预测方法的工作流程,对预测模型进行了训练,并对预测结果进行了分析。通过对比航向信标单参数报警引起的故障数据和正常数据,验证了该方法的正确性和可行性。(3)研究了一种基于GO法的可靠性评估方法。针对航向信标长期不间断工作的特性,将航向信标看作马尔科夫型可修系统。根据航向信标的工作原理建立GO图,用模糊可能性确定单元的可靠性数据,运用可修系统中可靠性特征量的关系式和GO法定量计算公式,计算出系统稳定运行时的模糊平均可靠性特征量。最后,结合运行质量考核指标对航向信标的运行可靠性进行评估。

关键词：仪表着陆系统故障预测可靠性评估门控循环单元网络 GO法

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硫化锌透明陶瓷的制备与性能研究

硫化锌透明陶瓷的制备与性能研究

作者：郝浩博景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

硫化锌(ZnS)透明陶瓷在可见光波段至长波红外波段(0.35～12μm)均具有高的光学透过率,在10μm处的理论直线透过率可达75.4%,同时力学性能优良,化学性质稳定,使其在红外窗口/整流罩、高温观察窗口、雷达保护罩等中具有重要应用。随着红... 详细信息

硫化锌(ZnS)透明陶瓷在可见光波段至长波红外波段(0.35～12μm)均具有高的光学透过率,在10μm处的理论直线透过率可达75.4%,同时力学性能优良,化学性质稳定,使其在红外窗口/整流罩、高温观察窗口、雷达保护罩等中具有重要应用。随着红外窗口/整流罩应用中使用长波或者中波的单一制导方式向激光/红外多模制导方式逐渐发展,双模/多模复合制导的材料有着广大的市场需求。目前商用的多光谱ZnS透明陶瓷多为化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)结合热等静压烧结(Hot Isostatic Pressing,HIP)后处理制备的,多光谱ZnS透明陶瓷在2～12μm波段的直线透过率可达70%以上,但是该工艺对设备要求高、制备周期长,且多光谱ZnS透明陶瓷的力学性能较低。热压烧结(Hot Pressing,HP)用来制备ZnS透明陶瓷的技术具有工艺简单、制得的ZnS陶瓷力学性能好等优势,但是由于残留气孔等微观缺陷导致无法满足多模制导的应用需求,尤其是在可见光波段及1064 nm激光波段的光学透过率不够高。本研究以陶瓷烧结工艺优化和粉体处理来制备在1064 nm激光波段和8～12μm长波红外波段具有高的光学透过率的ZnS透明陶瓷为目的,开展了如下工作:(1)使用商业ZnS粉体,通过低压热压烧结(770～920 ℃×2 h,180 MPa)结合HIP后处理(900 ℃×3 h,150 MPa Ar气氛)制备ZnS透明陶瓷,研究了热压烧结温度对ZnS透明陶瓷的微结构演变和直线透过率的影响。热压烧结(845 ℃×2 h,180 MPa)结合HIP后处理制备的陶瓷获得了最佳光学透过率,2 mm厚的ZnS陶瓷在1064 nm处的直线透过率为55.5%,10μm处的直线透过率为75.2%,长波红外波段的光学透过率接近其理论值但其平均晶粒尺寸大于60μm。为了降低杂质吸收以提升其光学性能,对上述光学透过率最高的ZnS陶瓷在Ar气氛进行了退火处理(650～800 ℃×10 h),800 ℃退火后ZnS陶瓷的杂质吸收峰强度降低最多,但其短波段直线透过率降低,主要是由于在退火过程中陶瓷内部压缩气孔发生膨胀造成瑞利散射而导致。(2)为了保持粉体的烧结活性,对保温阶段加压方式进行了调节,研究了保温阶段(845 ℃,180 MPa)不同的加压方式对ZnS透明陶瓷的显微结构和光学透过率的影响。相较于2 h保温,1.5 h保温的ZnS陶瓷具有更小的晶粒尺寸,晶粒细化有利于为HIP处理过程中气孔的排出提供更大的驱动力。在达到保温温度即开始加压(845 ℃×1.5 h,180 MPa)结合HIP后处理(900 ℃×3 h,150 MPa Ar气氛)制备的ZnS陶瓷,其在10μm处的直线透过率达75.0%,1064 nm处的直线透过率达48.5%(样品厚度2 mm)。(3)根据对热压烧结中保温加压方式的调节,进一步提高热压烧结压力至250 MPa(670～895 ℃×1.5 h),以为HIP后处理提供更大的烧结驱动力,并结合HIP后处理(900 ℃×3 h,150 MPa Ar气氛)制备了ZnS透明陶瓷。研究发现,热压烧结(870 ℃×1.5 h,250 MPa)所得ZnS陶瓷具有较高的光学透过率,厚度为2 mm的陶瓷样品在8～12μm波段内的最大直线透过率达73.1%。再对ZnS陶瓷进行HIP后处理后发现,ZnS陶瓷中由于S元素的缺失,导致了长波红外波段直线透过率下降至66.7%。为了验证S缺失对ZnS陶瓷的影响,将热压烧结(820 ℃×1.5 h,250 MPa)结合HIP后处理制备的样品在HS气氛中进行退火(650 ℃×10 h),其长波红外波段的直线透过率略有“恢复”,说明ZnS透明陶瓷高温处理后S空位的产生对其光学透过率有不利影响。(4)采用商业ZnS粉体制备的陶瓷在HIP处理后晶粒尺寸达几十微米,因此为了获得晶粒尺寸更小的ZnS透明陶瓷,采用晶粒细化策略提高ZnS粉体的烧结活性。利用高能球磨工艺,将商业ZnS粉体进行了球磨破碎处理,研究了破碎后ZnS粉体的致密化行为和所制备陶瓷的光学性能。使用48 h球磨破碎粉体烧结制备的ZnS陶瓷具更小的晶粒尺寸,热压烧结(745 ℃×2 h,180 MPa)结合HIP后处理(900 ℃×3 h,200 MPa Ar气氛)制备的ZnS陶瓷的平均晶粒尺为3.5μm,有利于陶瓷力学性能的提高。但是由于球磨破碎后引入了过多的杂质,这些杂质在后续的热压烧结和HIP后处理过程中难以消除,使得该工艺路径并没有获得ZnS透明陶瓷。

关键词：硫化锌透明陶瓷热压烧结热等静压烧结红外窗口

直线推进机构C型电枢电流分布机理与结构优化设计

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直线推进机构C型电枢电流分布机理与结构优化设计

作者：尉浩博华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

如今随着武器的快速现代化、航空航天的快速发展和科学实验需求的不断提高,直线推进机构近年来的发展也十分迅速,直线推进机构电磁发射具有子弹初速度高、可控性强、射击声音小、无炮口火焰等优点,而烧蚀会严重影响其发射的效率和准确... 详细信息

如今随着武器的快速现代化、航空航天的快速发展和科学实验需求的不断提高,直线推进机构近年来的发展也十分迅速,直线推进机构电磁发射具有子弹初速度高、可控性强、射击声音小、无炮口火焰等优点,而烧蚀会严重影响其发射的效率和准确度。考虑到电枢的几何结构会在很大程度上影响电流的分布情况,因此厘清电枢的几何结构对电流分布的影响规律,并设计出可以改善烧蚀的电枢结构,对提高电磁发射的发射效率和电枢的服役性能具有重要意义。为了分析不同尺寸对C型电枢的电流分布和其所受到的安培力的影响,本文首先对电磁发射时的热量和电流分布机理进行了总结,建立了直线推进机构仿真模型,通过仿真计算发现,电枢的长度对电枢的电流密度分布和所受到的安培力影响不大,电枢前端的电流大小随着电枢的宽度逐渐增加的,电枢的宽度和出口方向受到的安培力大小成正相关。因此为了提高安培力和出口速度而设计电枢时,需要着重考虑电枢的宽度而不是长度;发现均匀厚度电枢所受到应力略大于渐变厚度电枢,从承受的应力小可以增加电枢的使用寿命去考虑,采用渐变厚度的电枢要好于均匀厚度的电枢。进一步,为了掌握不同几何参数对C型电枢电流分布的影响规律,本文对平台宽度比Rw、平台高度比Rh、前缘后缘长度比Rlt、喉部曲率ρ四个重要参数进行了仿真,比较了不同电枢结构下电枢和枢轨接触面的电流密度分布并确定了电枢的优化设计方案。结果表明,对于所有不同参数的电枢,电流都倾向于从接触侧的后部与喉部交界处流向非接触侧的前部与喉部交界处,且电枢喉部的电流密度总是较大;对于枢轨接触面来说,电流集中在接触面的前侧和后侧且前侧的电流密度更大。对于参数Rw,电枢的电流密度最大值有随着Rw的增大而减小的趋势;对于参数Rh,增大电流集中处的厚度即增大Rh可以改善电枢喉部区域的电流分布,但是增加到一定程度之后继续增加Rh的话对电流分布的改善效果并不明显。对于参数Rlt,选择电枢的Rlt参数时不宜过大或过小,随着电枢Rlt的增加,电枢后缘的小电流密度区域不断增加。对于ρ值,电枢非接触侧喉部的电流密度随着ρ值的增加而逐渐升高,ρ值过大或者过小都会导致电流密度过大或者大电流密度区域增加。综合上述分析,以流过电枢的电流较大且电流密度较均匀为标准,在已经仿真过的参数中选择了相较最优电枢参数,但并不代表此参数为所有参数中的最优参数,本研究设计的电枢最优参数为:Rw=0.6,Rh=0.1333,Rlt=0.5,ρ=250。为了对优化设计后的新型电枢进行验证,本文搭建了小型直线推进机构发射平台,在此实验平台上对新型电枢和普通电枢分别进行单次发射试验和重复发射试验。通过单次发射试验发现,普通C型电枢的烧蚀情况普遍要比新型C型电枢更加严重,新型电枢的质量损失和质量损失百分比要远小于普通电枢;通过重复发射试验发现,新型电枢可以发射38次,普通电枢只可以发射9次,且新型电枢每次发射的质量损失更小,对导轨的损伤也要比发射普通电枢小;由于电枢和导轨的接触面不断被烧蚀,接触情况不断变差,接触电阻不断变大,电枢的质量损失不断增加,电枢接触面的损伤不断加剧,接触面也越来越不平整,侧棱的厚度不断变薄,电枢的失效的原因都是因为电枢被不断烧蚀,厚度变小,不同的是,新型电枢是由于电枢两侧的厚度变小导致的宽度变小,从而导轨和轨道不再接触,出现明显间隙,普通电枢的失效是由于厚度变小导致电枢所承受不了发射时产生的应力导致断裂,所以电枢的厚度不易过薄,增加电枢的厚度有利于提高电枢的服役性能;由于电枢在起始位置的速度较慢,积累的热量较多,所以轨道的烧蚀和铝及铝的氧化物的烧蚀在最初的发射次数中主要集中在电枢的起始位置,随着发射次数的增加,损伤和铝的附着逐渐向电枢发射端扩散。综上所述,烧蚀会对电磁发射的的效率和准确度产生严重威胁。本文的工作和结果对于厘清电枢电流分布机理和减小电磁发射时的烧蚀具有重要意义,并可为电枢的设计及其电流分布规律的分析后续深入研究提供重要依据。

关键词：直线推进机构电枢电流密度优化设计实验验证

体医融合视域下银川市残疾人康复中心体育康复开展现状调查研究

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体医融合视域下银川市残疾人康复中心体育康复开展现状调查研究

作者：耿浩博宁夏大学

学位级别：硕士

残疾严重损害个人健康、家庭幸福,影响经济社会健康发展,做好残疾预防对于保障人民群众生命安全和身体健康、提高全民族健康素质、促进经济社会高质量发展具有重大意义。“十三五”期间,通过制定实施《国家残疾预防行动计划（2016—202... 详细信息

残疾严重损害个人健康、家庭幸福,影响经济社会健康发展,做好残疾预防对于保障人民群众生命安全和身体健康、提高全民族健康素质、促进经济社会高质量发展具有重大意义。“十三五”期间,通过制定实施《国家残疾预防行动计划（2016—2020年）》,残疾预防工作取得显著成效。国务院关于印发“十四五”残疾人保障和发展规划的通知中明确指出对于残疾人康复服务继续加强,康复服务行动继续精准实施,提升服务质量,满足残疾人基本服务需求。体育康复是根据伤病特点,采取体育运动的手段或机体功能练习的方法,以达到伤病的预防、治疗及康复的目的。通过体育康复手段来帮助残疾人提高生活质量、使特殊人群更好融入社会生活。目前我国有8500万残疾人,“十四五”时期,由于人口老龄化加快等因素,残疾仍会出现高发多发的情况。残疾人这一特殊人群特性突出、人数众多,极其需要关心帮助.本研究以银川市现有残疾人康复中心体育康复开展为研究对象,对残疾人康复中心内管理人员、康复师及患者进行调查,通过文献资料法、实地调查法、专家访谈法、问卷调查法和数理统计法等研究方法,研究体医融合视域下银川市残疾人康复中心体育康复开展现状,分析目前存在的问题,并提出相应的对策。结果表明:（1）银川市内残疾人康复中心两极分化严重,公办机构与民办机构差距大,其中包括康复硬件设施,患者康复环境,医师人员配比,康复机构在市区内位置分布不平衡;（2）康复师性别比例失调,女康复师人数是男康复师6倍;康复师专业资质较低,有超过一半的康复师没有取得资格证书。只有一名体育类的运动康复专业的硕士学历康复师,体医融合的复合型人才极少,人才出现大量缺口,培养机制出现问题。（3）未参加体育康复的患者占62.55%,不清楚体育康复的作用,患者对传统治疗思想较深。对于由于体育康复宣传力度不足,其中儿童患者人数远超于成人患者,儿童康复的需求量较大.（4）残疾人康复中心内体育康复发展的主要存在问题有:国家与社会办残疾人体育康复服务发展不均衡;体育康复服务质量不高,服务保障不到位;康复师缺乏体育康复知识与技能;残疾人康复中心康复人才短缺;患者对体育康复的知识了解不足、体育康复宣传力度不够。（5）针对培养体医融合复合型人才,开展体育与医学高校联合培养,残疾人康复中心提供实习岗位及就业机会。政府加大力度扶持民办残疾人康复中心资金投入,提高宣传质量,加大宣传力度。在加强体育康复治疗效果的同时,更应该加强患者及家长们的康复意识,展开讲座及心理辅导,进行多方配合来达到更好的康复效果。

关键词：残疾人康复中心体育康复体医融合

基于深度强化学习的机械臂密集堆叠物体智能抓取研究

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基于深度强化学习的机械臂密集堆叠物体智能抓取研究

作者：张浩博河南科技大学

学位级别：硕士

机械臂抓取物体是目前智能机器人研究的重点方向之一,比较常见的是在结构化的空间中,代替人类完成简单重复的抓取工作。随着深度学习(Deep Learning,DL)的发展,机械臂可以在非结构化空间中抓取物体,但是需要事先人为的对目标物体的特征... 详细信息

机械臂抓取物体是目前智能机器人研究的重点方向之一,比较常见的是在结构化的空间中,代替人类完成简单重复的抓取工作。随着深度学习(Deep Learning,DL)的发展,机械臂可以在非结构化空间中抓取物体,但是需要事先人为的对目标物体的特征进行标定,训练大量有关模型的数据集,抓取对象是特定的物体,缺少一定的泛化性。随着深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)近几年被越来越多的学者应用到机器人控制方面,能够在非结构化环境下自主的进行学习训练,获得了不错的效果。本文基于深度强化学习的控制算法,研究机械臂在非模型的环境下对密集堆叠物体的智能化抓取,论文的主要工作如下:首先,本文研究并提出了一种基于深度Q网络(Deep Q-Learning Network,DQN)的机械臂控制策略算法,将抓取过程建模为马尔科夫决策过程,在密集物体环境下通过自监督的方式训练抓取的动作。针对在密集堆叠物体环境下,设计了一种模块化的推动和抓取策略,通过对当前物体的分布状态识别检测,判断是否存在独立的物体,若存在执行抓取动作,否则通过推动堆叠物体,改变其分布状态,使环境中重新出现独立的物体。以此反复,从而提高机械臂在密集堆叠物体环境下的抓取效率。其次,对采用的DQN算法进行优化,在训练前期使用高斯模型,提高机械臂探索环境的能力,以便获得最优的抓取位置;设计基于Sumtree的数据结构来存储样本,实现对样本的加权采样,提高机械臂训练的效率;选用Radam优化算法对神经网络中的参数迭代更新。最后,在V-REP仿真平台上进行实验验证,其结果表明,在密集堆叠物体环境下,优化后的DQN算法比传统的DQN算法收敛速度提高了约25%,抓取目标物体的成功率稳定在90%左右。在基于推动和抓取相结合的方法下,与单一的抓取方法相比较,达到平均抓取成功率的速度提高了33.3%,能够更快速的完成对密集堆叠物体的抓取任务,具有一定的实用性。

关键词：深度强化学习抓取物体机械臂加权采样 DQN

基于图像平滑先验的盲去模糊算法及其在二值图像上的应用

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基于图像平滑先验的盲去模糊算法及其在二值图像上的应用

作者：徐浩博华东师范大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的不断进步,数字图像处理技术逐渐成为科学研究以及日常生活中的一项热门技术,而图像盲去模糊则是数字图像处理中的重要问题之一.图像盲去模糊的目标是根据输入的模糊图像同时估计模糊核和清晰图像.本文提出了基于图像平... 详细信息

随着计算机技术的不断进步,数字图像处理技术逐渐成为科学研究以及日常生活中的一项热门技术,而图像盲去模糊则是数字图像处理中的重要问题之一.图像盲去模糊的目标是根据输入的模糊图像同时估计模糊核和清晰图像.本文提出了基于图像平滑先验的图像盲去模糊算法,同时针对二值图像提出了新的先验函数并推广到多值的情形.首先,注意到在模糊核估计时图像的显著边缘起着重要的作用,如果能够找到一种方法在保持图像边缘的同时略去一些图像的微小细节,将能提升模糊核估计的准确性.根据这一思想,本文将图像平滑先验应用到图像去模糊问题中,并提出了新的图像去模糊模型.在求解该模型时,本文使用了半二次分裂的方法,将原问题拆分成多个子问题并交替求解.在实验部分,本文在多个数据集上与现有盲去模糊算法进行了比较,结果显示该模型能够估计出更精确的模糊核,同时减少图像伪影的产生.其次,针对二值图像,本文提出了将二值图像先验与图像平滑先验相结合的模型和算法.涉及到其中二值图像先验的子问题,本文讨论了解的数学性质并给出相应的求解策略.进一步,将该方法推广到多值图像.在实验部分,创建了一个新的二值图像数据集,验证了所提出模型的有效性.与其他二值图像去模糊算法相比,该模型能够恢复出更清晰的图像.

关键词：图像盲去模糊图像平滑先验半二次分裂二值图像多值图像

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低浓度瓦斯低污染稳定燃烧研究

低浓度瓦斯低污染稳定燃烧研究

作者：张浩博华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

我国煤矿瓦斯(也称煤层气)利用量大幅度上升,近年来翻了数10倍之多,随着国家煤炭开采量的增加,瓦斯气体使用的隐患问题也随之增加。我国现阶段对于低浓度瓦斯气体的利用率不到40%,特别对于浓度在3%到8%的这部分低浓度瓦斯气体来说,利用... 详细信息

我国煤矿瓦斯(也称煤层气)利用量大幅度上升,近年来翻了数10倍之多,随着国家煤炭开采量的增加,瓦斯气体使用的隐患问题也随之增加。我国现阶段对于低浓度瓦斯气体的利用率不到40%,特别对于浓度在3%到8%的这部分低浓度瓦斯气体来说,利用技术少,方法不够成熟等,使得大部分的低浓度瓦斯都排入到了大气之中,造成了浪费和污染。开展低浓度瓦斯发电利用技术,使用燃气轮机发电机组可以提高约20个百分点,既可以充分的利用能源,又能解决了低浓度瓦斯在使用时产生的爆炸问题,可以很大程度消除煤矿生产使用中的隐患问题,从而实现低浓度瓦斯气体综合利用率最大化的目标。本文在工业燃气轮机超低排放预混燃烧技术发展的基础上,对一种新型逆流式燃烧室的燃烧性能进行了模拟研究。该模型燃烧室借鉴了柔和燃烧的火焰稳定机理,通过高喷嘴出口速度从而诱导烟气实现再循环,使得高温烟气与燃料掺混实现自燃。为了消除空气和燃料混合物对模型燃烧器燃烧稳定性的影响,计算时使用了空气和燃料的完全预混,本文对低浓度瓦斯气体柔和燃烧室的稳定机理进行了验证,主要研究如下:(1)对低浓度瓦斯和空气预混气体使用PSR模型和0维反应器进行0维化学反应计算,采用GRI3.0甲烷燃烧机理,采用柔和燃烧的方式,完成了低浓度瓦斯和空气预混气与烟气掺混在高温下的自燃反应过程,计算不同工况下的回流比例,点火延迟时间相互间的影响关系,回流比例在1.2及以上是燃料与烟气能很好的发生自燃反应,后续在设计燃烧室时应选用模型尺寸较大,回流比较高的燃烧室模型。得到入口烟气预热最佳温度797K,质量流量25kg/s,入口最佳压力7atm,入口当量比0.22及其以上时可以完成后续燃烧室内稳定燃烧的情况,入口瓦斯和空气掺混物在该工况下更有利于燃烧室内稳定的燃烧反应。(2)通过对四喷嘴逆流式燃烧室模型计算表明,该逆流式燃烧室能完成燃料所需的高回流比例和低点火延迟时间的要求,在燃烧室内形成了两个回流区,使得烟气发生再热内循环,与燃料达到较好的掺混效果,最大回流比例接近1:5,很好的达到在高温下的自燃效果;通过对不同工况下的模拟计算,得出燃料当量比在0.23(甲烷浓度0.013%)及以上时能完成稳定燃料,绝热火焰温度在1340K以上,最佳质量流量25kg/s,质量流量过大时容易造成熄火现象,最佳压力7atm,预热温度在650K及以上时能完成燃烧室内烟气与燃料的自燃反应,最佳预热温度797K,在此条件下燃烧较为稳定,出口污染物排放较低。(3)通过对单喷嘴逆流式燃烧室的模拟得出,相比于四喷嘴式燃烧室,该燃烧室内部空间利用率相对较高,在四周形成一个较大的回流区,最大回流比例在1:4以上,对不同工况下的燃烧研究表明,当量比在0.22(甲烷浓度0.012%)及以上时可以完成燃料的充分燃烧,绝热火焰温度在1320K以上,最佳质量流量25kg/s,入口流量过大会减少燃料的停留时间,不利于燃料的充分燃烧;燃料预热温度在650K及以上时能完成燃烧室内的稳定燃烧,预热温度为797K时的燃烧效果最佳;燃烧室长度和直径的改变会影响燃烧室内回流比的分布趋势,宽径比在1-2之间时的燃烧效果最佳,当燃烧室长度过短或直径过小时,极易造成熄火现象和过多污染物(如CO,NO等)的产生。通过上述研究,本文对浓度在3%-8%的低浓度瓦斯气体得到了很好的应用,对于给定一定量的低浓度瓦斯气体,可以通过对其进行0维化学反应计算和CFD数值模拟,计算出合适的预混气体状态参数和逆流式燃烧器模型,进行稳定低污染的燃烧反应,使得该部分气体得到很好的应用。

关键词：低浓度瓦斯柔和燃烧小火焰生成流形稳定燃烧污染物排放

厨余垃圾厌氧水解生物反应器结构设计及生物反应动力学研究

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厨余垃圾厌氧水解生物反应器结构设计及生物反应动力学研究

作者：王浩博广西科技大学

学位级别：硕士

随着经济的高质量发展,城市的生活垃圾数量也在日益增加,其中厨余垃圾作为生活垃圾的重要组成部分,其处理方法被人们越来越重视。由于厨余垃圾具有高有机物含量、含水量高易被降解的特性,是厌氧消化处理的良好底物。厌氧消化处理厨余垃... 详细信息

随着经济的高质量发展,城市的生活垃圾数量也在日益增加,其中厨余垃圾作为生活垃圾的重要组成部分,其处理方法被人们越来越重视。由于厨余垃圾具有高有机物含量、含水量高易被降解的特性,是厌氧消化处理的良好底物。厌氧消化处理厨余垃圾的方法有助于提高厨余垃圾资源化利用水平和减少环境污染,这种利用厨余垃圾反应生产氢气、甲烷等清洁能源的方式也成为了众多学者的研究方向。本文主要研究厌氧消化的第一阶段(厌氧水解阶段),通过数值模拟和实验验证的方法,对机械搅拌式生物反应器(CSTR)的桨叶和反应器缸体进行设计和优化,并且通过单因素实验和响应面实验分析找到适合厌氧水解阶段的生物反应器操作参数,同时运用最佳操作参数进行实验,将实验数据拟合不同的生物反应动力学数学模型,找到合适的动力学数学模型对反应器内的生物反应进行描述和预测。为实现上述目标,本文运用COMSOL软件对反应器模型进行数值模拟,通过湍流场耦合稀物质传递物理场进行理论分析,通过比较不同桨型产生的流场速度分布、剪切速率分布和混合程度,选择混合效率最高的搅拌桨用于生物反应器的搅拌,并通过比较不同的半径比和高径比选择混合效率最高的反应缸体用于生物反应器。通过单因素实验和响应面实验的分析探究反应温度、环境p H、电机转速和转停比对水解效率的影响与显著程度,以及各参数间的交互作用,选出最适合厨余垃圾厌氧水解的反应条件作为反应器的最佳操作参数。最后通过Logistic模型、Dose Resp模型和SGompertz模型对实验数据进行非线性拟合,选择出最能准确描述反应过程的反应动力学数学模型。本文主要研究结果和结论有:(1)通过实验验证了所设置的CFD模型的准确性。(2)通过湍流场耦合稀物质传递物理场得出45°的折页涡轮采用下吸式安装在生物反应器中混合效果较好。(3)反应器的缸体采用半径比为1:0.6、高径比为5:3时CSTR的搅拌效果最好。(4)通过响应面实验分析得到:反应温度为36.24℃;环境p H为5.68;电机转速为104.78 r/min;转停比取11min:60min时厨余垃圾厌氧水解的效率最高。(5)通过对实验数据的非线性拟合得出Logistic模型可以很好描述和预测反应过程的规律,相关系数R达到0.9982。本文明确了生物反应器的结构参数和操作参数对厨余垃圾厌氧水解的影响,系统地研究了不同搅拌桨及搅拌桨夹角对反应器内流场的影响,讨论了不同反应动力学模型对厨余垃圾厌氧水解过程的拟合效果,研究成果可以为厨余垃圾厌氧水解的生物反应器设计优化提供参考。

关键词：厌氧水解混合效果水解效率反应动力学

APOBEC3A及DNA甲基化对SLE M1型巨噬细胞的影响

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APOBEC3A及DNA甲基化对SLE M1型巨噬细胞的影响

作者：崔浩博中南大学

学位级别：硕士

研究背景:系统性红斑狼疮(Systemic lupus erythematosus,SLE)是一种自身免疫疾病,发病机制尚未阐明。巨噬细胞(Macrophages0,M0)参与机体免疫,可分化成促炎型M1巨噬细胞,并分泌肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介... 详细信息

研究背景:系统性红斑狼疮(Systemic lupus erythematosus,SLE)是一种自身免疫疾病,发病机制尚未阐明。巨噬细胞(Macrophages0,M0)参与机体免疫,可分化成促炎型M1巨噬细胞,并分泌肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白介素-1β(Interleukin-1 beta,IL-1β)和白介素-6(Interleukin-6,IL-6)等多种标志性炎症因子,在SLE的发生发展中起重要作用。以上基因除可作为M1巨噬细胞的标记基因外,其表达程度与SLE疾病活动度呈正相关。DNA甲基化是一种DNA化学修饰形式,能够在不改变核酸序列的前提下改变遗传表现,全基因组及某些特定基因的DNA甲基化水平异常与SLE发病相关。然而,M1巨噬细胞分泌相关炎性因子是否受DNA甲基化调控尚未见文献报道。人类载脂蛋白B m RNA编辑酶催化多肽样蛋白3A(Apolipoprotein B m RNA editing enzyme catalytic subunit 3A,APOBEC3A)是一种先天宿主限制因子,具有抑制反转录病毒和内源性反转录因子的活性,主要表达于单核细胞和巨噬细胞中。研究表明,APOBEC3A可以辅助活性DNA去甲基化,通过影响干扰素-γRNA甲基化,调控外周血单个核细胞中干扰素-γ的表达,进而影响SLE各器官组织中炎症发生。本研究旨在探讨DNA甲基化是否参与调控SLE患者M1巨噬细胞分泌的炎性因子TNF-α、IL-6和IL-1β基因的表达水平以及APOBEC3A对上述基因甲基化水平的影响,为进一步探讨SLE发病机制以及寻找治疗靶点提供新的依据。研究目的:1.明确M1巨噬细胞标记基因TNF、IL6和IL1β的表达是否受DNA甲基化调控。2.过表达APOBEC3A,探索APOBEC3A对TNF、IL6和IL1β基因启动子区DNA甲基化水平影响。研究方法:1.免疫磁珠分选法分离6例健康志愿者及6例SLE患者外周血单核细胞,利用巨噬细胞刺激集落因子将其诱导为M0巨噬细胞,然后利用脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)将其诱导为M1巨噬细胞,采用实时定量PCR和重亚硫酸盐测序法,检测M0巨噬细胞和M1巨噬细胞TNF-α、IL-6和IL-1β表达水平及启动子区甲基化水平;同时检测APOBEC3A基因表达水平。2.腹腔巨噬细胞诱导法获得5例小鼠M0巨噬细胞,利用LPS体外诱导为M1巨噬细胞,并用慢病毒转染APOBEC3A过表达载体,采用实时定量PCR和重亚硫酸盐测序法,检测TNF-α、IL-6和IL-1β表达水平以及启动子区甲基化水平。研究结果:1.与M0巨噬细胞相比,健康志愿者M1巨噬细胞TNF-α(P=0.2485)和IL-6(P=0.1732)的表达水平有升高趋势,IL-1β(P=0.0296)的表达水平显著升高;TNF(P=0.0006)及IL6(P=0.0351)启动子区甲基化水平显著降低,IL1β启动子区甲基化水平无明显变化。2.与健康志愿者相比,SLE患者M1巨噬细胞炎症基因TNF-α(P=0.0380)、IL-6(P=0.0006)及IL-1β(P=0.0034)表达水平显著升高,同时SLE患者M1巨噬细胞炎症基因TNF(P=0.0003)、IL6(P=0.0008)和IL1β(P=0.0453)启动子区呈现低水平甲基化状态。3.与健康志愿者M1巨噬细胞相比,SLE患者M1巨噬细胞APOBEC3A(P=0.0395)表达水平显著升高。皮尔森相关性分析显示APOBEC3A与TNF-α(P=0.0032,r=0.9535)、IL-6(P=0.0018,r=0.9647)及IL-1β(P=0.0458,r=0.8143)的m RNA表达呈正相关。4.小鼠M1巨噬细胞过表达APOBEC3A发现:IL-6(P=0.0377)和IL-1β(P=0.0444)表达水平均显著升高;同时IL6启动子区-1807(P=0.0219)位点、IL1β启动子区-352(P=0.0462)位点甲基化水平显著下降,TNF启动子区甲基化水平无明显变化。研究结论:1.M1巨噬细胞分泌的炎性细胞因子TNF-α、IL-6和IL-1β基因表达水平升高可能与其启动子区DNA甲基化水平降低相关。2.SLE患者M1巨噬细胞APOBEC3A表达水平显著升高;APOBEC3A可能调控M1巨噬细胞IL6和IL1β启动子区甲基化水平进而影响IL-6和IL-1β表达水平。图32幅,表13个,参考文献50篇

关键词：系统性红斑狼疮 DNA甲基化巨噬细胞 APOBEC3A