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矿井储能模组火灾风险预测与防控模型研究

矿井储能模组火灾风险预测与防控模型研究

作者：李魁魁中国矿业大学

学位级别：硕士

随着我国能源战略的调整升级,煤炭行业正朝着绿色、高效、安全、可持续方向快速发展,在双碳背景下新能源在矿井应用的时机日趋成熟。井下新型储能模组具有高能量密度、长寿命、高效率等特点,将在未来矿井能源管理和供应链中起到决定性作... 详细信息

随着我国能源战略的调整升级,煤炭行业正朝着绿色、高效、安全、可持续方向快速发展,在双碳背景下新能源在矿井应用的时机日趋成熟。井下新型储能模组具有高能量密度、长寿命、高效率等特点,将在未来矿井能源管理和供应链中起到决定性作用,但同时亦为矿井安全生产带来重大风险与新的挑战。因此,前瞻性地预研矿用储能模组火灾在矿内的致灾特性及其风险防控方法,具有十分重要的研究价值与战略意义。本文面向未来智慧矿山建设,以井下配置锂电池储能模组所产生的安全隐患作为研究对象,定量辨识危险因素与灾变可能性和风险程度,预测火灾风险传播致灾与职业伤害机制并提出应急防控模型,成果可为掌握矿井新型重大隐患的风险特征与防控方法提供理论依据与参考模式,对于保障未来矿用储能模组的安全运行意义重大。本文采用安全理论分析、平台试验测试及系统建模仿真相结合的方式,将工程科学与软科学研究方法有机融合于矿业安全前沿问题,体系性地开展了矿井储能模组热失控火灾风险因素量化表征、储能元件灾变释放特性、储能模组自燃火灾传播致灾与伤害模型及新型火灾风险综合防控方法等方面的研究。具体成果如下:(1)面向未来矿井储能模组应用场景及其安全隐患,对矿井新型储能模组火灾进行了风险因素辨识和量化表征,采用模糊层次分析法对风险因素重要度进行了排序,锂电池储能元件的本质热失控风险权重计算值占总风险的21.9%。针对该最大表征风险因素,进一步采用自主实验和建模仿真相结合的方式,系统分析了从电池单元到储能模组的热失控特性与致灾危险性,通过热质释放与热蔓延的定量数据分析,研究工况下电池单元火焰温度最高可达863℃,在热扩散作用下诱导储能模组级联失效,叠加峰值放热量为1.82×10W/m,揭示了矿井新型储能组件热失控的严重危险性。(2)将储能元件热失控特性数据作为井巷火灾源项模型,对储能模组火灾发生后矿内风险传播特性开展了实验和建模研究,同时对致灾影响因素进行了对比分析,实现了对储能模组火灾矿井致灾特性的精准预测。从应急响应角度出发,采用灾变烟气传播时空积分特性与人员烟气中毒阈值指标,构建了职业伤害与应急逃生定量分析模型。结果表明在10MW火灾荷载下典型火灾场景中,巷道下风侧短时间内CO平均浓度可达7.5×10mol/mol,远超致命危险临界阈值;巷道风速与火灾烟气运移速度存在线性关系,只有当巷道通风速度控制在1.2m/s以下才能显著提升矿井回风人员的生存逃生时间,揭示了控风排烟方法与应急逃生决策之间的悖论特征。(3)从安全技术与管理两方面对矿井新型储能模组火灾风险双重防控开展模型研究。建立了矿用储能元件本质安全与储能模组火灾风险安全屏障体系,基于演化博弈论构建了高级监管和煤矿企业管理的博弈模型,计算获得了动态博弈的纳什均衡点,对影响储能模组火灾风险性的多方主体进行了动态博弈分析,提出了矿井新型储能模组火灾的综合防控策略。该论文有图68幅,表15个,参考文献108篇

关键词：矿井火灾储能模组热失控职业危害风险评估

松软煤层底板爆破致裂增透模拟试验研究及应用

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煤炭科学技术 2023年

作者：高魁安徽理工大学安全科学与工程学院

针对松软煤层爆破增透钻孔施工困难，爆破增透产生的裂隙不发育且易于重新压实的现实问题，提出了在底板岩层开展爆破作业，从而达到松软煤层增透进而增加瓦斯有效抽采时间的目的。为了监测跨界面应力波传播规律及煤层损伤状况，在实验... 详细信息

针对松软煤层爆破增透钻孔施工困难，爆破增透产生的裂隙不发育且易于重新压实的现实问题，提出了在底板岩层开展爆破作业，从而达到松软煤层增透进而增加瓦斯有效抽采时间的目的。为了监测跨界面应力波传播规律及煤层损伤状况，在实验室内构建了物理模型并开展了煤层底板爆破相似模拟试验。同时使用数值模拟的研究方法对煤层底板爆破过程中煤、岩体内部的损伤及裂隙的演化过程进行补充。相似模拟试验及数值模拟结果表明，松软煤层底板爆破裂纹沿爆破孔向四周岩体扩展，爆破孔位置和底板煤岩交界面以及煤层内部的破坏较为严重，产生跨界面损伤裂纹。爆炸应力波从松软煤层底板岩层传播到松软煤层时，岩体和松软煤体的交界面产生透射压缩应力波和反射拉伸应力波，透射波作用于松软煤体，使煤层裂隙增加；反射波反作用于岩体，在煤岩交界面形成交叉裂纹，使底板岩层裂隙和松软煤层裂隙贯通，有利于松软煤层的瓦斯垂向运移流动和卸压瓦斯抽采。潘一东煤矿现场应用表明，煤层底板爆破增透后瓦斯抽采纯量及其浓度快速上升，抽采纯量从0.06m3/min提高到1.46m3/min，增加了23.33倍；瓦斯浓度从爆破前的10.46%上升到45.5%左右，增加了3.25倍，并且长时间维持在较高水平。研究成果可为深部松软煤层瓦斯高效抽采提供理论基础和技术支持。

关键词：松软煤层爆破增透模拟试验爆炸应力波卸压瓦斯抽采

基于丰度指数和恢复力的渔业资源评估:以日本海和东海带鱼为例

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南方水产科学 2022年第4期18卷 1-9页

作者：张魁中国水产科学研究院南海水产研究所/农业农村部外海渔业可持续利用重点实验室广东广州510300

为了解日本海和东海带鱼(Trichiurus japonicus)渔业资源状况,利用一种基于丰度指数的评估模型(Abundance maximum sustainable yields,AMSY)对2个海域的带鱼资源进行了评估。结果显示,2个海域的带鱼渔业在20世纪90年代至21世纪00年代... 详细信息

为了解日本海和东海带鱼(Trichiurus japonicus)渔业资源状况,利用一种基于丰度指数的评估模型(Abundance maximum sustainable yields,AMSY)对2个海域的带鱼资源进行了评估。结果显示,2个海域的带鱼渔业在20世纪90年代至21世纪00年代的大部分时间里相对资源量水平(B/BMSY)低于1,而相对捕捞死亡水平(F/FMSY)高于1,处于过度捕捞状态。AMSY模型里相对最大可持续产量(MSYq)和MSY水平下的捕捞死亡系数(FMSY)等参数评估结果对不同内禀增长率(r)先验分布范围比较敏感,而B/BMSY和F/FMSY等生物学参考点评估结果对特定年份的相对资源量水平(Bt/k)先验分布范围的下限设置比较敏感。AMSY模型仅需要单位捕捞努力量渔获量(Catch per unit effort,CPUE)数据、评估对象的r和特定年份的Bt/k水平先验信息,可以评估基于MSY的生物学参考点(B/BMSY和F/FMSY),适合无统计产量数据的海域内渔业资源评估。

关键词：带鱼单位捕捞努力量渔获量剩余产量模型数据缺乏资源评估

超声气体射流辅助飞秒激光刻蚀石英机理与工艺研究

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超声气体射流辅助飞秒激光刻蚀石英机理与工艺研究

作者：何魁魁武汉理工大学

学位级别：硕士

以石英为代表的硬脆电介质材料广泛应用于航空航天、消费电子、武器装备等诸多领域。鉴于飞秒激光在加工此类材料过程中存在重凝、微裂纹等缺陷,提出超声气体射流辅助飞秒激光加工技术,通过超声与气体射流的耦合将稳态射流转变为脉动射... 详细信息

以石英为代表的硬脆电介质材料广泛应用于航空航天、消费电子、武器装备等诸多领域。鉴于飞秒激光在加工此类材料过程中存在重凝、微裂纹等缺陷,提出超声气体射流辅助飞秒激光加工技术,通过超声与气体射流的耦合将稳态射流转变为脉动射流,借助气体射流的吹扫作用以及脉动射流的高频冲刷破碎作用带走加工过程中产生的重凝物,减少重凝物在已加工壁面的附着,提高加工效率,改善加工质量。本文的主要研究内容如下:(1)提出一种超声气体射流系统,该系统由夹心式超声换能器与气体射流喷头通过机械固联组成。设计计算了20k Hz、25k Hz、28k Hz三种频率的超声换能器,并利用COMSOL Mutiphysics多物理场仿真软件对三种换能器进行模态分析,设计误差分别为0.62%、7.62%、0.54%,振速比分别可达23.33、64.31、97.10。为了减小超声在喷嘴传播中的能量损失喷嘴内腔设计为直锥形。(2)利用ANSYS Fluent软件结合动网格技术实现超声与气体射流的耦合仿真。首先在无超声条件下对喷嘴尺寸进行优化,其次探究了超声频率和超声振幅对流场结构的影响,结果表明:在超声作用下,低速射流入口条件下出口最大流速可增加5倍左右,随着入口流速的增加出口最大流速增幅逐渐减小,在高速入口条件下出口最大流速增幅也可达2倍左右。超声幅值越大流场脉动性越大,对流场最大速度影响不大;超声频率越大流场最大流速增大并且流场脉动性增强。但在超声作用下射流场的集中性有所减弱。(3)研究有无超声气体射流辅助下飞秒激光刻蚀石英微槽技术,结合湿法刻蚀技术对激光加工后的石英微槽进行后处理。首先研究了单脉冲能量、扫描次数、扫描速度以及离焦量对刻蚀石英微槽的影响,探究了飞秒激光隐形切割技术,裂面区表面粗糙度可达50nm以下;其次研究了超声功率、超声频率以及射流入口压力对刻蚀石英微槽影响,在激光重复频率20k Hz,扫描速度4mm/s,单脉冲能量50μJ,离焦量0μm,单次扫描下石英微槽深宽比从无超声气体射流辅助下的0.81提升至有超声气体射流辅助(气体入口压力0.6MPa,超声频率20k Hz,超声功率300W)的1.23;最后研究了飞秒激光刻蚀结合湿法刻蚀处理石英微槽工艺,研究表明在2%浓度HF刻蚀液作用下可将“V”型槽转变为直壁“U”槽。

关键词：飞秒激光超声气体射流辅助有限元仿真动网格技术石英晶片

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中国古典社会学的近代命运

中国社会科学院大学学报 2022年第6期42卷 41-65+163-164页

作者：景天魁中国社会科学院大学

在清末西方社会学传入中国的初期，中国思想界一致认为荀子群学就相当于西方社会学。但群学在转型过程中却遭遇了被取代的厄运，“中国本有社会学”反转为“中国本无社会学”这一论断并没有经过严肃的学术讨论，而主要是西方文化强权和... 详细信息

在清末西方社会学传入中国的初期，中国思想界一致认为荀子群学就相当于西方社会学。但群学在转型过程中却遭遇了被取代的厄运，“中国本有社会学”反转为“中国本无社会学”这一论断并没有经过严肃的学术讨论，而主要是西方文化强权和中国丧失文化自信以及教育失误的结果。总结群学被取代的历史教训，群学的现代化转型必须护“根”固“本”,彻底坚持“社会学中国化”,在群学古今贯通的前提下实现中西社会学会通。同时，必须加强学科基础建设，明确“务本”“兼容”的方针，由此找到中国社会学崛起的道路。

关键词：群学转型社会学中国化中国社会学崛起

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社会学融通主义的历史逻辑与时代意涵

中国社会科学 2024年第4期 61-78,205,206页

作者：景天魁中国社会科学院大学北京102488

社会学存在着多元化理论的取代式发展与学科整体的理论解释力受限的悖论,中西皆然。建设中国特色社会学必须寻求对这一论的化解之道。群学作为中国古典社会学,在悠久的历史中形成了融通主义传统,继承和发扬这一优秀传统,可以在社会学各... 详细信息

社会学存在着多元化理论的取代式发展与学科整体的理论解释力受限的悖论,中西皆然。建设中国特色社会学必须寻求对这一论的化解之道。群学作为中国古典社会学,在悠久的历史中形成了融通主义传统,继承和发扬这一优秀传统,可以在社会学各种“范式”的相处方式上,消除“取代式”,实行“融通式”。学科发展的历史,确证了融通则盛、不融通则衰。中国学术的这一内在逻辑,可称为“社会学融通主义的历史逻辑”,其交叠性更新、传承性发展、会通性转化和共生性崛起等特点对中国特色社会学建设具有启发意义。在以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的历史机遇下,社会学融通主义契合中国式现代化实践的需要,可以大展其能。

关键词：群学历史逻辑融通主义

经皮动脉造影栓塞术治疗直肠下段动脉性出血的临床应用分析

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青海医药杂志 2021年第3期51卷 9-11页

作者：赵宝魁青海红十字医院放射影像介入科 810001

目的:分析经皮动脉造影栓塞术在治疗直肠下段动脉性出血的安全性和有效性。方法:收集2015年12月—2018年9月我院收治的13例直肠下段动脉性出血的患者为观察对象,记录术中栓塞方式、技术成功率、临床成功率、造影结果阳性率等,对术后复... 详细信息

目的:分析经皮动脉造影栓塞术在治疗直肠下段动脉性出血的安全性和有效性。方法:收集2015年12月—2018年9月我院收治的13例直肠下段动脉性出血的患者为观察对象,记录术中栓塞方式、技术成功率、临床成功率、造影结果阳性率等,对术后复发出血率等情况随访6个月。结果:给予13例直肠下段出血患者经皮动脉栓塞术,技术成功率100%,造影结果阳性率85.7%;本组13例患者因其中1例出血复发共行14次经皮动脉栓塞术,临床成功率92.9%,出血复发率7.7%;无直肠肠壁坏死、穿孔及异位栓塞等严重并发症发生。结论:经皮动脉造影栓塞术对治疗直肠下段动脉性出血效果确切,创伤小、术后恢复快,具有较好临床应用价值。

关键词：经皮动脉造影栓塞术直肠出血直肠上动脉

健康类谣言“三治驱动”治理机制的构建与创新实践

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传媒 2022年第17期 18-20页

作者：姚魁中国传媒大学中国营养学会中国人生科学学会健康传播专委会

传播技术与社交媒体的发展使得生产与传播信息的门槛大大降低。UGC平台(用户生产内容)不断升级的同时,其中充斥的“谣言”也随之泛滥,其中尤以健康类谣言为甚。所谓谣言,即一种未经证实的、旨在使人相信继而得以广泛流传的信息。如疫情... 详细信息

传播技术与社交媒体的发展使得生产与传播信息的门槛大大降低。UGC平台(用户生产内容)不断升级的同时,其中充斥的“谣言”也随之泛滥,其中尤以健康类谣言为甚。所谓谣言,即一种未经证实的、旨在使人相信继而得以广泛流传的信息。如疫情初期的“吸烟能预防病毒感染”“抗生素可预防感染”等谣言一度以假乱真、混淆视听,最终被证实是毫无根据的“伪科学”。健康类谣言引发民众对公共卫生及个人健康生活的恐慌、焦虑或偏听偏信盲从,不仅对受众个人及家庭造成严重的健康和财产损失,同时往往对政府公信力造成负面影响.

关键词：社交媒体公共卫生治理机制伪科学病毒感染政府公信力生产与传播构建与创新

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论中国特色社会学的学科观念

人文杂志 2023年第9期 24-39页

作者：景天魁中国社会科学院社会学研究所

费孝通先生在领导恢复和重建中国社会学的过程中,对建设什么样的中国社会学、如何建设中国社会学的问题,始终念兹在兹。尤其是在暮年写出了集中体现他关于社会学学科建设深邃思想的《试谈扩展社会学的传统界限》一文,在“学科观念”上... 详细信息

费孝通先生在领导恢复和重建中国社会学的过程中,对建设什么样的中国社会学、如何建设中国社会学的问题,始终念兹在兹。尤其是在暮年写出了集中体现他关于社会学学科建设深邃思想的《试谈扩展社会学的传统界限》一文,在“学科观念”上给我们留下了宝贵的遗训。我们今天要建设中国特色社会学,根本性的问题聚焦在中国特色社会学的学科界限扩展、理论基础的整合和研究方法论的融通上,这三个属于学科观念层次的问题,影响到中国特色社会学建设的方向和路径。21世纪科学技术和社会实践的飞跃发展为我们实现社会学学科观念的更新提供了客观条件,创建社会学中国化2.0版是新时代的必然要求,而学科观念的更新必能引领中国特色社会学学科体系的创建。

关键词：中国特色学科观念基础整合融通主义