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可见光响应的CBM/PVDF自清洁催化膜制备及性能研究

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中国环境科学 2024年

作者：高柯玄杨禹柴怡然侯立安北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室中国人民解放军96911部队

光催化膜结合了光催化技术和膜分离技术的优势，在废水处理中具有广阔的应用前景，但可见光利用率低、电荷复合快、光生电子和空穴迁移能力低和膜污染问题仍然是光催化膜实际应用面临的挑战。本研究通过共混相转化法构建了一种结合CBM(g... 详细信息

光催化膜结合了光催化技术和膜分离技术的优势，在废水处理中具有广阔的应用前景，但可见光利用率低、电荷复合快、光生电子和空穴迁移能力低和膜污染问题仍然是光催化膜实际应用面临的挑战。本研究通过共混相转化法构建了一种结合CBM(gC3N4/BiOBr/MXene)光催化剂和聚偏氟乙烯（PVDF）超滤的具有出色抗污染能力的光催化膜反应系统。通过调节相转化过程中的CBM添加量控制膜表面结构与性质，以典型的抗生素类药物盐酸四环素（TC-HCl）作为目标污染物，研究了死端超滤系统中的膜分离性能和抗污染性能。通过XRD、淬灭实验及ESR测试分析了降解机理。光催化剂的引入提高了复合膜的亲水性和渗透性，最佳掺杂量的PVDF/CBM-0.6膜实现了TC-HCl的92%降解。进一步研究了其自清洁作用机理，基于CBM/PVDF的光催化过程通过活性物种·O2-和h+有效的分解TC-HCl。提出了TC-HCl的13种降解中间体和可能的降解路径。降解过程主要包括羟基化、脱甲基、脱氨、苯开环、和脱酰胺反应。更重要的是，牛血清白蛋白（BSA）的连续运行证明了其对不可逆污染的显著缓解能力。因此，在可见光照射下，CBM/PVDF光催化超滤系统可以稳定去除TC-HCl污染物，通过防止膜孔堵塞和污染物粘附实现出色的防污性能，具有良好的循环稳定性，实现了膜的高效自清洁。总的来说，本研究提出的CBM/PVDF光催化膜将有助于推进光催化膜反应系统的实际应用。

关键词：膜过滤光催化降解机制膜污染自清洁

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基于HA算法的舰载机出动作业调度方法

系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1691-1702页

作者：刘子玄万兵苏析超郭放刘玉杰海军航空大学航空基础学院山东烟台264001 海军航空大学岸防兵学院山东烟台264001 海军航空大学航空作战勤务学院山东烟台264001

出动离场是舰载机作战效能发挥的基础环节,本文研究其出动作业优化调度,将作业过程抽象为柔性车间调度问题,考虑优先序、资源及空间约束建立了混合整数规划模型,提出了一种基于种群进化搜索与邻域改进能力的混合遗传模拟退火算法,并给... 详细信息

出动离场是舰载机作战效能发挥的基础环节,本文研究其出动作业优化调度,将作业过程抽象为柔性车间调度问题,考虑优先序、资源及空间约束建立了混合整数规划模型,提出了一种基于种群进化搜索与邻域改进能力的混合遗传模拟退火算法,并给出了作业扰动时的重调度策略,通过引入任务表的生成构建了实际作业调度仿真架构。该架构融合了问题输入、动态扰动与算法,实用推广性强。仿真结果表明,所提算法收敛性快、解的准确性好、效率高,可有效解决任务表驱动下的出动调度问题;灵敏度分析发现,保障点军械加工对全局调度影响最为显著。

关键词：舰载机出动作业柔性车间调度混合整数规划混合算法

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激光诱导放电等离子体极紫外光源的研究

中国激光 2024年第7期51卷 172-179页

作者：王均武玄洪文王新兵 Vassily S.Zakharov 广东大湾区空天信息研究院广东广州510530 武汉国家光电研究中心湖北武汉430074 中国科学院大学北京100049 俄罗斯研究中心库尔恰托夫研究所俄罗斯莫斯科125047

极紫外光源在半导体制造中的掩模检测、显微成像以及光谱计量等环节中有着重要的应用。激光诱导放电等离子体是产生极紫外光源的重要技术手段之一,搭建了一套二氧化碳激光诱导放电产生锡等离子体的实验装置,对产生的极紫外光谱进行了收... 详细信息

极紫外光源在半导体制造中的掩模检测、显微成像以及光谱计量等环节中有着重要的应用。激光诱导放电等离子体是产生极紫外光源的重要技术手段之一,搭建了一套二氧化碳激光诱导放电产生锡等离子体的实验装置,对产生的极紫外光谱进行了收集探测,并结合辐射磁流体动力学模拟对极紫外的辐射特性进行了分析。实验对比了激光等离子体和放电等离子体的极紫外辐射特性的区别,发现放电电压对激光诱导放电等离子体极紫外光的带内辐射强度有着重要影响。模拟发现,当电压为15 kV时,极紫外辐射总能量达到65.0 mJ,转化效率达到0.23%,光谱纯度达到1.69%。

关键词：激光光学激光诱导放电等离子体极紫外光辐射磁流体动力学转化效率

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基于超体素的大型桥梁钢构件虚拟拼装

应用激光 2024年第3期44卷 87-96页

作者：刘德儿陈星宇司玄玄夏榕成江西理工大学土木与测绘工程学院江西赣州341099

桥梁钢构件虚拟预拼装工序存在费时、占地较大、成本较高等问题。研究基于超体素分割与区域生长算法,提出一种自动化桥梁钢构件虚拟预拼装技术,实现对构件点云特征面精准分割。该方案考虑到纵梁与横梁构件特殊的几何形态,利用奇异值分... 详细信息

桥梁钢构件虚拟预拼装工序存在费时、占地较大、成本较高等问题。研究基于超体素分割与区域生长算法,提出一种自动化桥梁钢构件虚拟预拼装技术,实现对构件点云特征面精准分割。该方案考虑到纵梁与横梁构件特殊的几何形态,利用奇异值分解算法、随机一致性拟合算法及空间几何原理自动提取拼接所需特征点,有效解决了传统点云拼接控制点在人工选取时主观性较大、精度难以控制等问题。同时提出了阈值法与设计值辅助线法,在构件扫描点云质量缺失的情况下亦实现精确拼装。实际工程应用结果显示拼装后平均误差为0.62 mm,最大误差仅为1.32 mm,夹角误差最大为0.139°,方案的精度控制合理、适用性强。基于研究成果在Cloud Compare平台上研发了一组算法插件,进一步实现拼接工序的自动化与规范化。研究成果可为桥梁钢虚拟预拼装及同类型工程项目提供理论和算法支撑,具备较好的生产应用价值。

关键词：超体素分割桥梁钢构件虚拟预拼装平面拟合算法插件

T型光电经纬仪的投影中心和三差检测方法研究

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光学学报 2024年第2期44卷 180-189页

作者：刘耀登吕耀文杜博军宫玄睿黄玺长春理工大学光电工程学院光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室吉林长春130013 中国人民解放军63850部队吉林白城137001

在靶场测量中,针对负载式T型光电经纬仪在更换成像组件之后的投影中心和光轴平行性改变的问题,提出一种仅需2个标杆即可同时检测投影中心和光轴平行性三差的方法。首先,结合摄像机的小孔成像模型和光电经纬仪的三差,推导了大地测量坐标... 详细信息

在靶场测量中,针对负载式T型光电经纬仪在更换成像组件之后的投影中心和光轴平行性改变的问题,提出一种仅需2个标杆即可同时检测投影中心和光轴平行性三差的方法。首先,结合摄像机的小孔成像模型和光电经纬仪的三差,推导了大地测量坐标系下的一点与摄像机图像平面上像点之间的投影方程。其次,根据光电经纬仪正、倒镜拍摄两根标杆得到标杆顶点在图像平面上的投影坐标,推导了结合投影中心与三差的成像投影关系,分析了平移矢量和三差对于标杆顶点在成像平面上投影点脱靶量的影响,对系统的投影中心坐标和三差进行计算,进而实现对光电经纬仪的光轴平行性检测。最后,通过实验验证了所提方法,实验结果表明,引入中心投影坐标和三差之后,水平方向和垂直方向上的重投影误差分别在0.2744 pixel和0.2287 pixel以内,所提方法切实可行、精度较高,可应用于T型光电经纬仪在靶场光轴平行性检测过程。

关键词：测量光电经纬仪光轴平行性投影中心坐标三差

高焓湍流边界层直接数值模拟与湍流模型改进研究

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空天技术 2024年第2期2024卷 89-98页

作者：左政玄赵瑞樊宇翔北京理工大学北京理工大学重庆创新中心

随着高超声速飞行器速度的进一步提高，高温化学反应与湍流耦合问题将愈加突出。分别对高焓和低焓流动条件下的平板湍流边界层进行了直接数值模拟（Direct Numerical Simulation,DNS），并将湍流平均量、湍动能生成项、湍流摩擦阻力系... 详细信息

随着高超声速飞行器速度的进一步提高，高温化学反应与湍流耦合问题将愈加突出。分别对高焓和低焓流动条件下的平板湍流边界层进行了直接数值模拟（Direct Numerical Simulation,DNS），并将湍流平均量、湍动能生成项、湍流摩擦阻力系数等物理量与SST湍流模型进行了对比分析。初步研究表明，在低焓来流条件下，SST模型与DNS的计算结果较为吻合，而在高焓条件下，受到化学反应的影响，SST湍流模型预测的湍动能、湍流黏性系数、湍流摩阻系数均高于DNS计算结果。因此，修正了针对高焓流动条件下的SST湍流模型，在k方程湍动能生成项中加入温度限制器，改进后结果与DNS计算结果值吻合较好。

关键词：高焓流动湍流边界层化学非平衡直接数值模拟湍流模型

县域尺度下长三角城市群人口老龄化时空特征及影响机理

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经济地理 2024年第2期44卷 90-101页

作者：周泽玄韩会然杨成凤安徽师范大学地理与旅游学院安徽芜湖241003

文章基于2010和2020年分县人口普查数据,运用空间自相关分析和老龄化指数增长模式等方法探究长三角城市群县域人口老龄化的时空变化特征。在此基础上,根据“老年人空间集聚说”分析非老年人与老年人的动态迁移来把握老龄化地区的整体变... 详细信息

文章基于2010和2020年分县人口普查数据,运用空间自相关分析和老龄化指数增长模式等方法探究长三角城市群县域人口老龄化的时空变化特征。在此基础上,根据“老年人空间集聚说”分析非老年人与老年人的动态迁移来把握老龄化地区的整体变化,并采用结构方程模型厘清人口老龄化影响因子之间的关系,探究长三角城市群县域人口老龄化的影响机理。结果表明:①2010—2020年长三角城市群老龄化程度加深,形成4个重度老龄化阶段县域集聚区,“区—县逆二元结构”凸显;苏皖半环形老龄化增速带和浙皖团块状老龄化增速带共同推动城市群老龄化进程;老年人口密度空间集聚趋势加强且高密度区域主要集中在东部市辖区。②长三角城市群人口迁移配置总体使区域老龄化程度加深,且除替代集聚外均表现出较强的空间集聚性,高度老龄化区域是特定迁移配置主导的结果。③从区域经济水平、社会保障、自然因素、定居成本4个方面剖析了长三角城市群人口老龄化时空演变的驱动机制,发现自然因素、社会因素和经济因素通过影响区域人口净迁移率、青壮年人口净迁移率、老年人口净迁移率和自然增长率对区域人口老龄化进程施加影响。

关键词：人口老龄化影响机理结构方程模型净迁移率长三角城市群

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探地雷达正演的间断伽辽金法影响因素分析

地球物理学报 2024年第3期67卷 1273-1284页

作者：冯德山刘硕王珣丁思元张华苏玄陈磊颜照坤中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 东华理工大学地球科学学院南昌330032

时域间断伽辽金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法具有守恒性、稳定性、高精度性和间断性等优点,现已成为一种有效的探地雷达(Ground penetrating radar, GPR)正演方法.为了提高DGTD算法的计算效率和精度,作者详细分析了... 详细信息

时域间断伽辽金(discontinuous Galerkin time-domain, DGTD)算法具有守恒性、稳定性、高精度性和间断性等优点,现已成为一种有效的探地雷达(Ground penetrating radar, GPR)正演方法.为了提高DGTD算法的计算效率和精度,作者详细分析了数值通量、时间离散格式、单元大小与局部基函数阶次、网格剖分方式等影响因素.数值实验表明,局部Lax-Friedrichs中τ=1/2的补偿数值通量既可以消除伪解,又可以提高计算精度;在精度相同的情况下,低存储显式Runge-Kutta方案(low-storage explicit Runge-Kutta, LSERK)的稳定性条件和低存储优势要明显优于其它两种时间离散格式,尤其是在大型复杂模型和三维正演模拟中更有优势.而提高基函数的阶次或增大网格数,均可以提高其误差的收敛性,局部基函数阶次N和单元大小d与电磁波波长λ的适用关系为d/N约等于λ/15;当单元数目大致相等时,网格剖分方式对于高阶DGTD算法的影响较小,说明DGTD算法对网格具有较好的适应性.最后,采用DGTD算法对火星乌托邦平原模型进行正演,验证了基于最优参数的DGTD算法模拟精度高,可为火星乌托邦平原GPR实测数据的解译奠定理论基础.

关键词：探地雷达时域间断伽辽金数值通量时间离散格式高阶基函数

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落层冲击作用下钢管混凝土柱-H型钢梁框架子结构失效机理及耗能分析

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工程力学 2024年

作者：王景玄张文华李汉军兰州理工大学土木工程学院

基于ABAQUS/Explicit建立了钢管混凝土柱-H型钢梁栓焊混合和全焊接平面框架子结构数值模型，采用落锤模拟上部结构因偶然荷载破坏掉落的碎片，对下部子结构在钢梁跨度不同位置进行了落层冲击分析，通过比较子结构的失效机理和耗能能力... 详细信息

基于ABAQUS/Explicit建立了钢管混凝土柱-H型钢梁栓焊混合和全焊接平面框架子结构数值模型，采用落锤模拟上部结构因偶然荷载破坏掉落的碎片，对下部子结构在钢梁跨度不同位置进行了落层冲击分析，通过比较子结构的失效机理和耗能能力等探究冲击位置对该类结构抗冲击性能的影响。结果表明，子结构跨中冲击下节点位置主要表现为拉弯破坏，上翼缘受拉，下翼缘受压向内卷曲，裂缝竖向发展；而梁端冲击下主要表现为剪切破坏，节点位置出现围绕钢梁腹板-翼缘交界位置斜向发展的裂缝；跨中位置相较梁端位置平均冲击力较小，受冲击后挠度恢复能力提高约8%～12%；结合抵抗机理分析，跨中冲击的抗力贡献以弯曲效应为主，达到了90％，梁端冲击只有65％左右；跨中位置由于具有良好的抗弯刚度，受冲击时子结构总耗能更大，且钢梁作为最主要耗能部件相较梁端冲击耗能更有优势；对1/3和1/4梁跨位置进行冲击，发现冲击载荷越靠近跨中，子结构的最大竖向位移增大，悬链线阶段更长，能量耗散能力增强，抗冲击性能更好。

关键词：钢管混凝土落层冲击数值模拟失效机理能量耗散