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多转子水平轴潮流能水轮机水动力特性分析

多转子水平轴潮流能水轮机水动力特性分析

作者：赵慕宇盐城工学院

学位级别：硕士

能源问题备受世界关注,随着化石能源的枯竭,可再生能源出现在视野之中。潮流能是一种清洁可再生能源,我国潮流能储能丰富,具有广阔的发展前景。潮流能水轮机是一种利用潮流能发电的装置,目前国际上潮流能水轮机倾向于多转子结构,优点是... 详细信息

能源问题备受世界关注,随着化石能源的枯竭,可再生能源出现在视野之中。潮流能是一种清洁可再生能源,我国潮流能储能丰富,具有广阔的发展前景。潮流能水轮机是一种利用潮流能发电的装置,目前国际上潮流能水轮机倾向于多转子结构,优点是结构紧凑,可以提升单位水域的发电量。目前国内对于多转子水平轴水轮机工程实例较少,本文以双转子水平轴水轮机为代表,研究六自由度运动下其载荷、流场变化规律以及空化特性,最后设计变桨装置来抑制空化发生。本文采用CFD方法对双转子水平轴水轮机进行水动力特性研究,研究工况取自六自由度运动中的三种,分别为横摇、纵摇、艏摇运动。研究发现加入六自由度运动后,双转子水轮机的瞬时功率系数和推力系数产生较大波动,运动周期减小和叶尖速比增大导致波动幅值增加。与无运动相比,加入六自由度运动后尾流恢复速度明显加快,横摇运动最多可使尾流恢复速度提升26%,纵摇和艏摇运动则分别提升42%和46%。随后使用Q准测对尾涡结构进行分析,发现双转子水轮机中两个转子的尾涡之间产生的相互作用使得涡结构遭到破坏,从而使尾流恢复速度加快,增加了下游水轮机的发电效率。空化效应对水轮机有很大危害,双转子水轮机由于其周围复杂的流场变化,空化会频繁发生。因此本文对空化效应展开了深入的研究,研究发现流速与叶尖速比的增加会导致空化率增加。在所研究工况范围内,流速从1.7m/s增加到2m/s,空化率约增加1.36倍。叶尖速比从5增加到8,空化率提升约6.5倍。空化现象一般发生在叶片吸力面的叶尖附近。加入六自由度运动后空化率随之产生波动,在纵摇运动下波动幅度以及平均空化率最大。运动幅值的增加和运动周期的减小会使叶片表面空化率相应增加。为减少空化发生,设计了变桨机构对空化进行抑制。所研究工况范围内,增大变桨角度最高可使空化率下降38.29%,仅在叶尖速比为5附近时变桨运动会小幅降低功率系数,其它叶尖速比下可使功率系数小幅增加,证明了变桨抑制空化的可行性。最后对六自由度运动下的双转子水轮机进行变桨分析,研究了变桨控制中三个重要参数对空化特性的影响,分别为变桨速度、临界压力和最大变桨角度。结果显示加入变桨运动后空化率明显降低,艏摇运动中空化率降低92.27%,横摇和纵摇运动中分别降低89.3%、42%。本研究对工程领域中双转子水平轴水轮机的结构设计、性能优化以及运行安全具有重要意义。

关键词：潮流能多转子水轮机载荷分析尾流特性空化效应变桨

聚离子液体复合PEO制备高性能全固态聚合物电解质

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功能材料 2024年第1期55卷 1172-1178页

作者：徐祖婧赵相峰贵州大学化学与化工学院贵阳550025

用化学共沉淀法固态聚合物电解质(SPE)因其独特的安全性能受到越来越多的关注。以聚环氧乙烷(PEO)为基体,通过引入聚离子液体(PIL),制备了一种新型SPE(PIL@PEO SPE)。通过将PIL穿插于PEO链段中,有效降低了PEO的结晶度,提高了SPE的离子... 详细信息

用化学共沉淀法固态聚合物电解质(SPE)因其独特的安全性能受到越来越多的关注。以聚环氧乙烷(PEO)为基体,通过引入聚离子液体(PIL),制备了一种新型SPE(PIL@PEO SPE)。通过将PIL穿插于PEO链段中,有效降低了PEO的结晶度,提高了SPE的离子电导率(6.63×10^(-4)S/cm)。由其制备的固态电池在0.5C,60℃时,Li/LiFePO4电池首次放电容量高达147.6 mAh/g,经过长达300圈充放电循环,容量保留率仍然在90%以上。

关键词：固态聚合物电解质聚离子液体聚氧化乙烯锂离子电池

基于Yb^(3+)/Er^(3+)/Tm^(3+)三掺杂Ba_(3)In_(2)F_(12)荧光粉的光学温度传感性能研究

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中国稀土学报 2024年第3期42卷 482-488页

作者：周晨露李帅张晨赵小奇西安明德理工学院通识教育学院陕西西安710124 宝鸡文理学院物理与光电技术学院陕西宝鸡721016

上转换发光材料在温度传感方面具有独特的优势。采用典型的水热法合成了Yb^(3+),Er^(3+),Tm^(3+)三掺杂的Ba_(3)In_(2)F_(12)发光材料,利用X射线衍射和荧光光谱仪,对样品的晶体结构、发光光谱及温度传感特性进行了研究。在980 nm激光器... 详细信息

上转换发光材料在温度传感方面具有独特的优势。采用典型的水热法合成了Yb^(3+),Er^(3+),Tm^(3+)三掺杂的Ba_(3)In_(2)F_(12)发光材料,利用X射线衍射和荧光光谱仪,对样品的晶体结构、发光光谱及温度传感特性进行了研究。在980 nm激光器的激发下,样品的发射峰位于475,540,543,650,651和790 nm,分别对应于Tm^(3+)离子的^(1)G_(4)→^(3)H_(6)跃迁、Er^(3+)离子的^(2)H_(11/2)/^(4)S_(3/2)→^(4)I_(15/2)跃迁和^(4)F_(9/2)→^(4)I_(15/2)跃迁及Tm^(3+)离子的^(1)G_(4)→^(3)F_(4)跃迁和^(3)H_(4)→^(3)H_(6)跃迁。同时基于热和非热耦合能级的荧光强度比技术,研究了其在260~480 K范围的温度传感性能。通过引入一种多通道测温的方式,构建了一种在260~480 K的宽温度范围内高灵敏度的测温模式,以上结果证明了该材料是一种应用前景良好的光学温度传感器。

关键词：光学温度传感上转换发光荧光强度比(LIR) 灵敏度稀土

问题导向教学模式应用于高中英语写作教学中的行动研究

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问题导向教学模式应用于高中英语写作教学中的行动研究

作者：赵杜鹃贵州师范大学

学位级别：硕士

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基于深度学习的短期交通流预测方法综述

交通运输工程学报 2024年第2期24卷 50-64页

作者：崔建勋要甲赵泊媛哈尔滨工业大学交通科学与工程学院黑龙江哈尔滨150090 大连理工大学经济管理学院辽宁大连116024

针对基于深度学习的短期交通流预测问题,揭示了时空相关性建模本质,分析了建模过程中涉及的多尺度时空特性、异质性、动态性、非线性等特点,明确了基于深度学习进行短期交通流预测的核心挑战,阐述了短期交通流预测涉及的外部信息整合、... 详细信息

针对基于深度学习的短期交通流预测问题,揭示了时空相关性建模本质,分析了建模过程中涉及的多尺度时空特性、异质性、动态性、非线性等特点,明确了基于深度学习进行短期交通流预测的核心挑战,阐述了短期交通流预测涉及的外部信息整合、多步预测与单步预测以及单体预测与集成预测等相关问题;按照网格化和拓扑化2种交通流数据组织方式,分别综述了当前最新的基于深度学习的短期交通流预测研究方向。研究结果表明:针对网格化交通流数据,当前研究主要包含了基于2D图像卷积神经网络、基于2D图像卷积神经网络与循环神经网络相结合、基于3D图像卷积神经网络3种预测建模方法;针对拓扑化交通流数据,当前研究主要包含了基于1D因果图像卷积与卷积图神经网络相结合、基于循环神经网络与卷积图神经网络相结合、基于自注意力与卷积图神经网络相结合、基于卷积图神经网络的时空同步学习4种预测建模方法;总体上,基于深度学习方法进行短期交通流预测相较于采用时间序列和经典机器学习方法获得了预测准确性上的极大提升;未来,针对物理理论、知识图谱与深度学习相结合,构建多时空数据挖掘大模型以及轻量化、可解释性、模型结构自动化搜索等维度的相关探索将成为重要研究方向。

关键词：智能交通短期交通流预测深度学习卷积神经网络图神经网络循环神经网络

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植被最大光能利用率的模拟方法对比评估

遥感学报 2024年第3期28卷 649-660页

作者：赵涔良朱文泉谢志英北京师范大学遥感科学国家重点实验室北京100875 北京师范大学地理科学学部北京市陆表遥感数据产品工程技术研究中心北京100875

光能利用率模型是一种基于遥感数据估算植被生产力的参数模型,其核心参数最大光能利用率(LUE_(max))在早期模型中被认为是一个适用于所有植被类型的固定值,而从MODIS-LUE模型开始则成为一个依植被类型而变化的参数,直至近年来被认为需... 详细信息

光能利用率模型是一种基于遥感数据估算植被生产力的参数模型,其核心参数最大光能利用率(LUE_(max))在早期模型中被认为是一个适用于所有植被类型的固定值,而从MODIS-LUE模型开始则成为一个依植被类型而变化的参数,直至近年来被认为需要进一步根据植被的物候及生理状态而进行实时调整。相较于基于静态LUE_(max)参数估算的植被生产力,尽管目前基于季节性动态LUE_(max)参数估算的植被生产力都显示出更高的精度,但这些研究结果大多局限于特定的植被类型或空间范围,而在更广泛的植被类型和区域的适用性以及不同的动态LUE_(max)参数在地域间的适用性差异等问题尚不明确。因此,本文针对目前已有的3种典型动态LUE_(max)参数模拟方法 (基于叶绿素遥感指数、基于LAI季节调节因子、马尔可夫链蒙特卡洛模拟),通过采用相同的生产力估算与评估数据集(FLUXNET 2015数据集)和模型结构(MODIS-LUE模型结构)对该3种方法进行了对比分析。结果显示,不同的动态LUE_(max)参数在各植被类型上的季节性变化特征有明显差异,总体上呈现出单峰、“U”型和水平波动3种特征。相比于原静态LUE_(max)参数,基于各动态LUE_(max)参数估算的总初级生产力(GPP)精度均有一定的提升,但是依赖于特定的动态LUE_(max)参数模拟方法,其中的马尔可夫链蒙特卡洛方法对LUE_(max)参数有着较好的模拟效果,并且其GPP的估算精度在全植被类型的所有时段都不低于基于原静态LUE_(max)参数的结果 (相比静态参数的GPP结果,RMSE总体降低了10.9 g/(m^(2)·月),以碳计),尤其在郁闭灌丛、落叶针叶林以及常绿阔叶林上的提升效果十分明显。本文研究结果可为植被生产力光能利用率模型的不确定性分析以及发展新的模型提供依据。

关键词：遥感植被生产力总初级生产力光能利用率模型最大光能利用率参数评估

黄渤海典型海岸带生境浮游原生生物的多样性及季节动态研究

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黄渤海典型海岸带生境浮游原生生物的多样性及季节动态研究

作者：赵陈晨烟台大学

学位级别：硕士

黄渤海近海是渔业捕捞和海水养殖的密集区域,近年来存在赤潮、缺氧等生态灾害频发的问题,究其根源,均可追溯到微生态系统稳定性的破坏。对黄渤海近海典型生境微生物多样性和群落动态的揭示,是探究生态灾害发生规律、评估渔业和养殖水体... 详细信息

黄渤海近海是渔业捕捞和海水养殖的密集区域,近年来存在赤潮、缺氧等生态灾害频发的问题,究其根源,均可追溯到微生态系统稳定性的破坏。对黄渤海近海典型生境微生物多样性和群落动态的揭示,是探究生态灾害发生规律、评估渔业和养殖水体生态系统健康状态的基础。以单细胞形式存在的真核微生物(原生生物)是养殖水体微生态系统的重要组成,具有高度多样的物种组成和生态功能。单细胞浮游藻类(硅藻、绿藻)是初级生产力的贡献者,也是养殖作物的天然饵料;吞噬作用的异养类群是营养和能量的传递者;藻类寄生/共生型原生生物可以控制赤潮藻类的爆发,而病害性原生生物则可能对养殖作物造成危害。当前,黄渤海近海的微生物多样性研究还局限于细菌等原核生物和浮游植物。对于大部分典型的海岸带生境而言,如黄渤海近岸的海草床和海洋牧场,因培养和鉴定困难、研究滞后等原因,研究者对单细胞真核微生物总群落(光合类群、异养类群、共生/寄生类群)多样性和群落动态的已有资料还十分有限,限制了对微生态系统功能的综合性评估。鉴于以上背景,本工作使用分子生态学方法对黄渤海近海三种典型海岸带生境开展了原生生物群落调查,结合环境DNA和高通量测序技术,对原生生物总群落的物种组成和季节动态进行了追踪,着重关注了藻类爆发和近海缺氧等生态灾害时期的群落动态,并结合了理化因子、生物因子等多方面数据探讨了生态灾害和季节动态的驱动因素。主要研究成果包括:(1)此项研究从2020年6月至2021年11月期间选取了11个月份,每月在牟平海洋牧场进行浮游生物样品采集工作,并采用环境DNA方法,探究浮游原生生物对海水养殖的多样性和季节动态。首先,通过对功能类群的综合分析以及与邻近海域的比较,发现牟平海洋牧场近岸中藻类爆发物种占主导地位,并且浮游原生生物的多样性显著减少。此现象主要由于相对较高营养含量和低盐度导致。其次,对牟平海洋牧场进行了季节性调查显示,金黄滑盘藻(Olisthodiscus luteus)在春季爆发,而温度被认为是驱动牟平海洋牧场原生生物群落季节性变化的最主要因素。最后,研究发现,近海缺氧事件导致近岸的浮游植物丰度减少,但混合营养型和动物寄生虫丰度增加。此项研究强调了海水养殖对浮游原生生物整体群落功能的影响,为全面评估海水养殖对海水健康的影响提供了新的证据。(2)此项研究在2021年9月和2022年8月进行了两次月湖海草床的浮游样品采集工作,并采用环境DNA方法,探究浮游原生生物在海草床生态系统的空间及时间多样性。首先,通过对功能类群的综合分析以及时间差异的调查显示,相对较高的营养盐是驱动2021年浮游原生生物多样性较高的因素,此时以寄生型,腐生型,混合营养型等类群共同组成,而相对较低的营养盐是导致2022年原生生物多样性和丰度减少的主要因素。其次,对海草床进行了不同草区的比较,发现不同草区群落组成相似,且硅藻Polar-centric-Mediophyceae＿X＿sp占主导地位,此现象主要由于环境中相对较低的营养含量和高无机碳导致。本研究与先前在此地区底栖原生生物空间差异的结果不同,推测是与浮游水样流动性大,且共同处于海草床生态系统有关。此项研究创新性发现海草床浮游原生生物的优势物种或营养类群的转变更受环境营养盐含量的影响,为环境保护和海草床可持续发展提供重要信息。(3)从2021年9月至2023年5月期间,共选取12个月份进行每月的浮游生物样品采集工作,并采用环境DNA方法,探究浮游原生生物受莱州湾渔业活动的多样性影响和季节动态。首先,通过对莱州湾渔业捕捞海域的功能类群综合分析以及整体海域的季节性调查显示,发现此地区的浮游原生生物呈明显的季节性差异模式,温度、盐度和总无机碳含量变化被认为是导致此现象的主要驱动因素。其次,养殖废水排放区域发现相对丰度较高的腐生型生物和光养型石莼属未定种(Ulvales-relatives＿X)物种,此现象可能与磷酸盐含量有关。最后,调查期间发现石莼属(Ulva)、红色赤潮藻(Akashiwo sanguinea)、大洋角管藻(Cerataulina pelagica)和大洋海链藻(Thalassiosira oceanica)的藻类爆发事件,推测由于渔船流动,渔业捕捞,养殖废水排放等活动导致海水环境质量下降,此项研究为评估海洋微生态系统健康奠定基础,同时为海水环境恶化、赤潮等生态灾害提供预警。

关键词：原生生物功能类群海水养殖海草床渔业活动

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高温作用下非饱和黄土水热迁移试验研究

岩土工程学报 2024年第1期46卷 151-161页

作者：赵再昆王铁行金鑫张亮西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安工业大学建筑工程学院陕西西安710021

黄土的水敏性特点使其强度随含水率降低而大幅增加,高温疏干方法进行黄土加固具有广阔应用前景,研究高温作用下非饱和土水热迁移规律具有重要意义。通过自制高温水热迁移装置,进行不同高温水平下不同初始含水率黄土的水热迁移试验。试... 详细信息

黄土的水敏性特点使其强度随含水率降低而大幅增加,高温疏干方法进行黄土加固具有广阔应用前景,研究高温作用下非饱和土水热迁移规律具有重要意义。通过自制高温水热迁移装置,进行不同高温水平下不同初始含水率黄土的水热迁移试验。试验结果表明:高温对水分具有显著驱动作用;当热端温度超过100℃时,试验初期贴近热源土体的水分被快速驱离,是气液相变导致的气态水迁移显著增加所致;含水率分布由峰值曲线逐渐演变为含水率单向增大的缓变曲线;热源温度越高,水分迁移通量越大。建立了高温水热迁移模型,并通过计算验证了模型的可靠性。以体积含水量表示计算所得水分场数据分析了高温和水分含量对水分迁移的综合影响机制,根据黄土高温水分迁移特征在不同体积含水量阶段的差异化表现,将高温水分迁移特征划分为3个区间。Ⅰ低体积含水量区间:水分迁移通量随体积含水量变化曲线呈现峰值曲线,水分主要迁移形式为气态水;Ⅱ中体积含水量区间:随体积含水量增大,气态水迁移通量减小的同时液态水迁移通量增大;Ⅲ高体积含水量区间:温度作用对水分迁移进程不产生影响。

关键词：高温非饱和黄土含水率水热迁移

SLM制备Al-Mg-Mn-Zr-Ti合金的组织与性能研究

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SLM制备Al-Mg-Mn-Zr-Ti合金的组织与性能研究

作者：赵情长春工业大学

学位级别：硕士

传统的Al-Mg基5XXX系合金由于强度适中,塑性、耐蚀性、导热性以及可焊接性能良好,在海陆空等领域拥有广大的应用前景,逐渐成为了新型高强度铝合金的研究对象。选区激光熔化技术（Selective laser melting,SLM）拥有极高的设计自由度和... 详细信息

传统的Al-Mg基5XXX系合金由于强度适中,塑性、耐蚀性、导热性以及可焊接性能良好,在海陆空等领域拥有广大的应用前景,逐渐成为了新型高强度铝合金的研究对象。选区激光熔化技术（Selective laser melting,SLM）拥有极高的设计自由度和近净成型能力,且在其超高的冷却速率（10～3～10～8 K/s）下,能够获得精细的微观组织,这为高性能铝合金的制备提供了可能。近年来,SLM成形Al-Mg合金受到学者们的广泛关注。但传统Al-Mg合金在SLM成形过程中存在易开裂的问题,因此,学者们通过在Al-Mg合金中添加Sc或Zr等慢扩散元素,促进AlSc、AlZr或Al（Sc,Zr）沉淀物析出,取得了抑制开裂和提升强度的效果。但Sc元素作为稀土元素,成本高昂,大大限制了Al-Mg-Sc-Zr合金在工业上的应用。本文采用一种低成本、无Sc的新型Al-4.58Mg-1.17Mn-1.59Zr-1.45Ti合金粉末为原料,进行了SLM成形工艺探索和优化,并重点研究了Al-Mg-Mn-Zr-Ti的组织结构和强韧化机理。然后,在最佳工艺参数下对打印态试样进行时效工艺探索,通过研究合金微观组织与力学性能的关系阐明时效过程中析出相的演变规律。论文主要研究成果如下:探究了激光功率和扫描速度对打印样品致密度、成形缺陷、熔池形貌、显微组织、硬度以及拉伸性能的影响规律。经研究得出,在激光功率250 W、扫描速度1000 mm/s、扫描间距100μm和层厚30μm的工艺参数下,结合层间旋转67°的扫描策略,实现了工艺参数的最优化,样品的致密度为99.89%,硬度为121.9 HV,抗拉强度为515.1 MPa,屈服强度为453.2 MPa,延伸率为22.5%。研究了打印态样品的晶粒特征和初生相组成与分布,阐明了合金微观组织的形成机理,并揭示了合金的强韧化机制。结果表明,SLM成形样品的熔池形貌为交替分布的等轴晶区和柱状晶区,其中AlMg O和L1-Al(Ti,Zr)相,二者作为异质形核的中心,具有强烈的细化晶粒的效果;晶界处弥散析出的AlMn相和晶内的AlZr相,具有钉扎晶界、抑制晶粒长大并阻碍柱状晶生长的作用。在细晶强化、固溶强化、沉淀强化和位错强化的共同作用下,该合金获得了优异的力学性能。探究了时效温度对显微组织和力学性能的影响。样品经过200～400℃/2 h时效后,力学性能基本上呈现出先下降后上升的趋势;而初生相始终表现出优异的抗粗化性和热稳定性,平均晶粒尺寸基本不变,获得了与打印态合金基本一致的细晶强化效果,最终确定325℃/2 h为最佳的热处理工艺。而在400℃/2 h条件下,由于更多次生相的析出为合金提供了更高的沉淀强化,因此,获得了162.7 HV的硬度和496.7 MPa的屈服强度。研究了时效时间对显微组织和力学性能的影响。经325℃时效1～8 h后,样品的显微组织未发生明显变化,其硬度、抗拉强度和延伸率均随时效时间的延长先增加后保持不变,并在325℃/2 h时获得峰值为128.9 HV的硬度和536.5 MPa的抗拉强度,但由于时效后第二相粒子的析出成为裂纹形核点,导致了材料塑性的降低。

关键词： Al-Mg-Mn-Zr-Ti 选区激光熔化成形工艺参数优化热处理力学性能