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氨-柴油双燃料船用低速机温室气体排放特性分析

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内燃机学报 2024年第5期42卷 385-393页

作者：王怀印孙凯冯以卓王天友天津大学先进内燃动力全国重点实验室天津300350

针对一台低压喷射二冲程船用发动机进行三维全尺寸模拟,研究了引燃策略和掺混氢气对氨-柴油双燃料低速机燃烧及排放特性的影响.结果表明:提高引燃油能量占比(1.5%)、增加预燃室数量(3个/缸)可有效强化预燃室射流引燃能力,改善氨燃烧性能... 详细信息

针对一台低压喷射二冲程船用发动机进行三维全尺寸模拟,研究了引燃策略和掺混氢气对氨-柴油双燃料低速机燃烧及排放特性的影响.结果表明:提高引燃油能量占比(1.5%)、增加预燃室数量(3个/缸)可有效强化预燃室射流引燃能力,改善氨燃烧性能,实现高效引燃与快速燃烧;提高主燃室内氢气掺混比,可增加缸内OH等活性自由基,提升氨燃烧的强度,通过稀燃工况下掺氢反应活性调控改善了NO_(x)及N_(2)O排放;综合比较,相同的循环总能量输入工况下,在指示热效率水平相当、NO_(x)满足TierⅢ排放法规的前提下,采用氨燃料时当量CO_(2)排放(19.0 g/(kW·h))相对于天然气(393.0 g/(kW·h))降低约95.0%,在氨燃料中掺混10%(能量分数)氢、过量空气系数φa为3.4,当量CO_(2)排放(4.7 g/(kW·h))相对于天然气降低约98.8%,实现近零碳排放.

关键词：船用低速机氨氢预燃室温室气体排放

250 km/h动车组气动载荷及动态气密特征的实车试验

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1889-1899页

作者：马瑶余以正夏春晶王雷梅元贵兰州交通大学甘肃省轨道交通力学应用工程实验室甘肃兰州730070 中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车工程研究中心吉林长春130062

为了对长期运行的现役列车车体疲劳及静强度提供载荷边界输入条件,并加强对车体气动载荷特性和车内压力舒适性的长期运用评估,采用实车试验的方法得到CRH5A型动车组线路气动载荷和频率特征及不同隧道运行工况下车内外压力波动和车内压... 详细信息

为了对长期运行的现役列车车体疲劳及静强度提供载荷边界输入条件,并加强对车体气动载荷特性和车内压力舒适性的长期运用评估,采用实车试验的方法得到CRH5A型动车组线路气动载荷和频率特征及不同隧道运行工况下车内外压力波动和车内压力舒适性特征,结合实测数据和所提出的动态气密指数分析方法,计算整车动态气密指数。研究结果表明:在京沈客专沈阳—朝阳试验段,车体绝对气动压差变化范围为−2.53~0.71 kPa;车体外两侧压力无明显主频;间隔1 s和3 s的车内压力变化量最大值分别为294 Pa和383 Pa,尾车的车内压力波动最剧烈。列车通过黑山隧道、下窝堡隧道、扣莫明洞隧道、三棱山隧道4个典型长度隧道的整车动态气密性指数计算结果分别为10.46、12.13、11.06和14.40 s,对于同一列车而言,列车的动态气密指数未因所通过隧道长度的不同而有较明显的离散特征。

关键词： CRH5A型动车组隧道压力波车体气动载荷车内压力舒适性动态气密指数实车试验

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面向多模态场景的联邦知识蒸馏研究

面向多模态场景的联邦知识蒸馏研究

作者：刘的城广州大学

学位级别：硕士

随着科技的不断发展,大量的数据被创造、收集和处理,人们在日常生活中产生的多模态数据也在增加。虽然现有的多模态数据融合技术已经取得了一些进展,但在不同模态数据共享方面仍存在着隐私保护等安全问题。对此,采用联邦学习(FL)方法使... 详细信息

随着科技的不断发展,大量的数据被创造、收集和处理,人们在日常生活中产生的多模态数据也在增加。虽然现有的多模态数据融合技术已经取得了一些进展,但在不同模态数据共享方面仍存在着隐私保护等安全问题。对此,采用联邦学习(FL)方法使参与者可以在不共享本地数据的前提下进行联合训练,从而有效保护多模态数据的隐私。但是,传统的联邦学习方法通常要求服务器和客户端之间需要采用相同的模型结构来处理数据,从而限制了多模态数据在联邦学习上的应用。联邦知识蒸馏作为一种新颖的联邦学习方式,利用客户端模型预测逻辑值作为交互信息,不再依赖于客户端为单一模型。然而,现有的联邦知识蒸馏算法更多地专注于单模态级别的模型聚合,当客户端之间存在不同模态和任务的数据时,客户端因模态差异和任务差异而产生客户端漂移。因此,本文针对联邦学习在多模态场景下存在的问题,结合客户端之间是否存在不同任务数据集两种实际场景,分别提出了两种联邦知识蒸馏算法:(1)针对联邦学习中客户端存在不同模态数据的问题,本文提出了一种多模态联邦知识蒸馏算法(Multimodal Federated Knowledge Distillation,MMFD)。MMFD允许客户端拥有单一或多种模态的数据,并且允许它们独立设计自己的模型,以实现多模态数据的共享,确保数据隐私保护。此外,MMFD在服务器采用新的聚合方式来聚合客户端上传的逻辑值。与现有方法不同,该聚合方式通过计算各模态之间的余弦相似度,动态调整每个客户端的聚合权重,提高聚合后的全局逻辑值的准确性。最后,实验结果证明了该方法能够提高客户端模型的准确率。(2)针对联邦知识蒸馏中客户端存在不同任务的问题,本文提出了一种基于自注意力机制的联邦蒸馏算法(Multimodal Self-Attention-based Federated Knowledge Distillation,MAFD)。与现有方法不同,MAFD通过在服务器端构建一个自注意力机制的全局模型,将其在公共数据集上更新的模型作为客户端的教师模型,并以知识蒸馏的方式协助客户端训练,缓解因任务不同而产生客户端漂移的问题。最后,实验结果证明了所提出的方法能够提升每个客户端模型在各自任务上的准确率。

关键词：联邦学习联邦知识蒸馏多模态数据融合

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我国生态富民水平测度、动态演进及空间关联

中国流通经济 2024年第5期38卷 78-88页

作者：周以杰南京林业大学生态与环境学院江苏南京210037 淮阴师范学院马克思主义学院江苏淮安223300

生态富民是推进生态文明建设、培育绿色发展新动能、助力经济高质量发展的重要路径。立足生态和富民两个维度,构建包含物质生态、精神生态、居民收入、居民文化、居民教育、居民医疗、居民就业创业七个二级指标的生态富民水平评价指标体... 详细信息

生态富民是推进生态文明建设、培育绿色发展新动能、助力经济高质量发展的重要路径。立足生态和富民两个维度,构建包含物质生态、精神生态、居民收入、居民文化、居民教育、居民医疗、居民就业创业七个二级指标的生态富民水平评价指标体系,测度2013—2022年我国30个省份(未含香港地区、澳门地区、台湾地区和西藏地区)的生态富民水平,并采用核密度估计法、全局莫兰指数和局部莫兰指数分析生态富民水平动态演进和空间关联特征。研究发现:从生态富民水平变化趋势看,在全国层面,我国生态富民水平整体较低但呈快速上升态势,其中2013—2018年增速较慢,2019—2022年增速不断加快,生态、富民两个维度的得分均在不断提升;在地区层面,东部、中部、西部三大地区生态富民水平均呈稳步上升态势,但地区间差距较大。其中,东部地区生态富民综合得分高于全国以及中西部地区水平,中西部地区生态富民综合得分低于全国平均水平。从生态富民水平极化现象和省份间差距看,在全国层面,我国生态富民水平极化现象不断减弱,省份间差距逐渐拉大;在地区层面,东部地区生态富民水平极化现象减弱,省份间差距不断扩大,中部地区生态富民水平极化现象减弱,省份间差距不断缩小,西部地区生态富民水平极化现象始终比较严重,省份间差距变化不明显。从空间关联看,我国各省份生态富民水平空间关联特征显著,东部省份多数属于生态富民水平和空间关联性“双高”的H-H类型,中部省份多数属于生态富民水平或空间关联性“单低”的L-H或H-L类型,西部省份大多属于生态富民水平和空间关联性“双低”的L-L类型,且大多数省份空间关联类型比较稳定。因此,应打通绿色转化通道,助力生态富民水平提升;打造模块化生态富民模式,缩小地区间发展差距;提高生态富民空间关联水平,夯实区域生态存量。

关键词：生态富民动态演进空间关联核密度估计法莫兰指数

原位自生TiC增强钛基复合材料微观组织与力学性能研究

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原位自生TiC增强钛基复合材料微观组织与力学性能研究

作者：刘以柔陕西理工大学

学位级别：硕士

与钛合金相比,钛基复合材料具有更高的比强度,优异的耐腐蚀性和抗氧化性,以及良好的抗蠕变性等特点,而在航空航天、海洋工程等领域有着广泛的应用。本文通过原位反应制备了Ti C增强钛基复合材料,研究了Ti C增强相的含量对钛基复合材料... 详细信息

与钛合金相比,钛基复合材料具有更高的比强度,优异的耐腐蚀性和抗氧化性,以及良好的抗蠕变性等特点,而在航空航天、海洋工程等领域有着广泛的应用。本文通过原位反应制备了Ti C增强钛基复合材料,研究了Ti C增强相的含量对钛基复合材料的显微组织及力学性能的影响。此外,研究了轧制变形工艺参数以及热处理制度对Ti C/Ti基复合材料的相结构、微观组织以及力学性能的影响规律,以获取最佳的变形和热处理工艺参数。为了研究在相同Mo含量下,Ti C相的含量对Ti Mo合金的相结构、微观组织形貌及力学性能的影响规律,采用真空非自耗电弧熔炼炉制备了不同Mo含量Ti-x Mo系合金以及不同Ti C含量的Ti C/Ti基复合材料。结果表明:铸态Ti C/Ti基复合材料主要由α/α′相、α′′相、β相和Ti C相组成,随着MoC添加量的增多,复合材料中的Ti C和β相的相对含量逐渐增加。同时,原位反应生成的纤维状Ti C相逐渐粗化且变短变密连接成线,当MoC添加量达到15.5 wt%时,Ti C颗粒呈现等轴状并且发生聚集现象。当MoC添加量由1.7 wt%增加至11.9 wt%,Ti C/Ti基复合材料屈服强度和硬度由474 MPa和229HV0.2提高至1444 MPa和578 HV0.2,与Ti-x Mo二元合金相比,添加MoC显著提高了复合材料的屈服强度和硬度。基于铸态实验结果选择塑性较为优异的TMC1、TMC2和TMC5试样在700°C下进行热轧,研究不同轧制变形量对其相结构、微观组织及力学性能的影响规律。结果表明:随着MoC添加量的增加,不同变形量下的复合材料相结构发生了α/α′+β→α/α′+β+Ti C→α/α′+α′′+β+Ti C的变化。随着轧制变形量的增加,复合材料中的β相相对含量逐渐减少,β晶界发生消融。当变形量为70%时,TMC2复合材料的延伸率最大为8.9%,同时TMC5复合材料的抗拉强度和屈服强度最大,分别为901 MPa和874 MPa。当变形量提高至90%时,TMC1复合材料的抗拉强度、屈服强度和硬度分别提高46%、63.5%和6.1%。对经70%轧制变形后的TMC1-70、TMC2-70及TMC5-70三组样品进行退火处理,研究不同退火温度对轧制态样品的相结构、微观组织及力学性能的影响。结果表明:TMC1-70复合材料经不同退火温度处理后均由α/α′相和β相组成。随着退火温度的升高,β晶界逐渐消融,同时,与轧制态相比延伸率分别提高86%、81%和41%;TMC2-70复合材料经不同退火温度处理后均由α/α′相、β相和Ti C相组成,随着温度的升高,β相相对含量增多,当温度达到800°C时出现明显的β晶界,同时,复合材料的屈服强度和延伸率均升高。与轧制态相比,TMC2-70经700、800℃退火处理后屈服强度和延伸率均提高;TMC5-70复合材料经不同退火温度处理后均由α/α′相、α′′相、β相和Ti C相组成。与轧制态相比,TMC5-70经500℃退火处理后屈服强度、抗拉强度和硬度分别提高25.5%、22.2%和35.2%。TMC1-70、TMC2-70和TMC5-70复合材料经700℃退火处理后,随着MoC添加量的增加,复合材料的抗拉强度、屈服强度和硬度呈上升趋势。

关键词：钛合金显微组织力学性能细晶强化

基于深度视觉的智能卸垛机快递箱边界检测系统

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光学技术 2024年第2期50卷 220-227页

作者：黄辉城李建新广州市公用事业技师学院社会服务系广州510100 东莞职业技术学院电子信息学院广东东莞523808

在智慧物流领域中,智能卸垛机利用视觉传感器采集的信息来指导机械臂抓取托盘上堆叠的快递箱,精确的快递箱边界检测是决定机械臂抓取点性能的关键。快递箱的无序分布、快递标签与印刷图文对快递箱边界检测的精度造成不利的影响,针对此问... 详细信息

在智慧物流领域中,智能卸垛机利用视觉传感器采集的信息来指导机械臂抓取托盘上堆叠的快递箱,精确的快递箱边界检测是决定机械臂抓取点性能的关键。快递箱的无序分布、快递标签与印刷图文对快递箱边界检测的精度造成不利的影响,针对此问题,提出一种基于深度视觉的快递箱边界检测方法。首先,基于深度图像计算快递箱的粗粒度边界,从而增强快递箱边界的检测能力,并提高对快递箱姿态的识别能力。然后,将粗粒度边界图与RGB图像的融合图像输入U-Net网络进行语义分割,U-Net网络使用水平集损失与交叉熵损失的混合损失函数进行训练,以提高快递箱边界检测的精度。实验结果表明,所提方法提高了快递箱边界检测的精度,检测误差可降至7mm以下。

关键词：智慧物流智能分拣系统快递箱卸跺深度视觉深度神经网络机械臂

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稀疏数据下的交通状态估计自适应卷积网络

吉林大学学报(工学版) 2024年

作者：田婧马社强宋现敏赵丹陈发城中国人民公安大学交通管理学院吉林大学交通学院

卷积神经网络（CNN）是目前交通状态估计的深度学习算法中提取交通特征的关键模块，但其对稀疏数据和多模式交通状态的计算不稳定，制约深度学习的状态估计精度。为进一步提升CNN的交通特征分析精度，本文建立了一种编码-解码的交通自... 详细信息

卷积神经网络（CNN）是目前交通状态估计的深度学习算法中提取交通特征的关键模块，但其对稀疏数据和多模式交通状态的计算不稳定，制约深度学习的状态估计精度。为进一步提升CNN的交通特征分析精度，本文建立了一种编码-解码的交通自适应卷积网络。该网络首先构建一种交通特征编码CNN，采用下采样操作聚合邻域交通信息，以从稀疏数据中提取有效交通特征；其次，网络构建交通状态自适应重构CNN，利用提取的特征准确重构不同模式的交通状态。为表征多样化交通状态时空结构，该CNN引入先验知识引导卷积核形变；最后，实验采用长春市出租车GPS数据对算法在稀疏数据和不同情景下的交通状态估计性能进行验证。结果表明，改进的CNN与LSTM、GAN等先进算法相比，提出的算法估计精度提高了6.05 km/h RMSE，同时在不同交通情景下的估计精度仅差3.34% RMSE，能够为深度学习估计交通状态提供有力的交通特征分析支撑。

关键词：交通管理工程交通状态估计稀疏数据卷积神经网络编码-解码结构

复合菌预处理玉米秸秆产热模型及热质耦合强化厌氧发酵特性研究

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复合菌预处理玉米秸秆产热模型及热质耦合强化厌氧发酵特性研究

作者：秦以祥河南农业大学

学位级别：硕士

厌氧发酵是秸秆类生物质资源化和能源化的利用方式之一。秸秆发酵存在着水解困难,启动慢、产甲烷效率低等问题。复合菌预处理能够有效解决上述问题,提高厌氧发酵的产甲烷效率。复合菌预处理使木质纤维素得到降解的同时也会伴有大量的生... 详细信息

厌氧发酵是秸秆类生物质资源化和能源化的利用方式之一。秸秆发酵存在着水解困难,启动慢、产甲烷效率低等问题。复合菌预处理能够有效解决上述问题,提高厌氧发酵的产甲烷效率。复合菌预处理使木质纤维素得到降解的同时也会伴有大量的生物热,这部分生物热量利用研究目前较少,将复合菌预处理生物热利用到厌氧发酵中将实现能源的更大化利用。本文采用课题组前期筛选出的复合菌系,以玉米秸秆为原料进行复合菌预处理试验,研究通风量以及添加的复合菌对预处理效果的影响,建立复合菌预处理过程的产热和木质纤维降解关联模型,最后开展复合菌预处理后厌氧发酵试验,研究复合菌预处理对厌氧发酵的影响以及复合菌预处理热质耦合双效叠加强化厌氧发酵特性。主要结论如下:（1）研究了不同通风量对复合菌预处理的影响,通风量为0.05 L/（min·kg）时,玉米秸秆复合菌预处理15天系统的累积产热量最高,为2260.66 k J/kg。同时该通风量条件下,预处理后秸秆中三素的降解率也最高,半纤维素、纤维素和木质素的降解率分别达到30.54%、20.89%和19.45%,比未通风的复合菌预处理组分别提高了15.88%、60.05%、52.93%和91.44%。为了研究添加的复合菌作用效果,在最佳通风量条件下开展了无复合菌添加的预处理试验,结果表明,复合菌预处理组相比无复合菌预处理组的单位干重秸秆累积产热量提高了168.10%,半纤维素、纤维素和木质素的降解率分别提高了79.12%、84.05%和135.47%。微生物群落分析表明,所添加复合菌中的Bacillus circulans、Pseudomonas aeruginosa、Streptomyces badius和Aspergillus niger在预处理过程中对促进木质纤维素的降解以及提升产热量起到主导作用。（2）通过Contois方程建立复合菌生长模型、可缓慢降解有机质模型,在此基础上建立可快速降解有机质模型、复合菌预处理产热模型。通过最佳通风量的试验数据（纤维素、半纤维素、木质素含量和温度）、fmincon和lsqnonlin优化函数对模型未知动力学参数进行确定和优化,得出纤维素、半纤维素和木质素的降解常数分别为0.0601 h-1、0.0678 h-1和0.0175h-1,复合菌的产热系数为25693.3874 k J/kg。经过两阶段的模型验证,模型验证指标R2和MSE的值显示模型的预测结果准确。（3）研究了复合菌预处理对玉米秸秆厌氧发酵的影响。复合菌预处理15天后进行中温厌氧发酵获得最高的累积产甲烷量193.82 m L/g VS,与无复合菌预处理组和未预处理组相比,累积甲烷产量分别提高了13.36%、27.92%。相对于无复合菌预处理组,复合菌预处理组厌氧发酵过程的最大乙酸浓度,TS和VS的去除率分别提高了9.93%、24.44%和11.15%。微生物群落分析表明,复合菌预处理过后秸秆厌氧发酵系统内微生物的群落结构发生显著改变,水解菌Actinobacteriota和产甲烷菌Methanosaeta被选择性富集,强化了厌氧发酵过程中的水解酸化过程和乙酸型产甲烷过程。（4）研究了复合菌预处理热质耦合双效叠加强化厌氧发酵的特性,以复合菌预处理后不同时间节点的玉米秸秆作为厌氧发酵底物,对应该时间点预处理系统的温度作为厌氧发酵的反应温度,开展了试验研究。试验结果表明,试验组P9d-40（复合菌预处理9天,厌氧发酵温度40℃）的累积产甲烷量最大为194.30 m L/g VS。发酵结束后,该组的TS和VS的去除率分别达到了26.72%和58.73%。乙酸最高浓度达到385.85 mg/L,还原糖最高含量为219.38mg/L。微生物群落分析表明,试验组P9d-40提高了水解菌（Caldatribacteriota、Chloroflexi）和产甲烷菌（Bathyarcaheia、Methanobacterium）的相对丰度。同时该组的古菌群落多样性最高,有利于甲烷的多途径产生。

关键词：玉米秸秆复合菌预处理产热模型厌氧发酵微生物群落结构

TMAC-POMs/CB复合材料的制备及电催化析氢性能研究

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TMAC-POMs/CB复合材料的制备及电催化析氢性能研究

作者：张以菊贵州师范大学

学位级别：硕士

迄今为止,地球上的不可再生能源被人们过度开采,造成能源短缺,这促使科学家寻找可再生的新能源来替代不可再生能源。氢气具有高能量密度和环保性质,可以作为一种理想的清洁能源,在当前的能源系统中扮演石油的角色,前提是既有能源效率又... 详细信息

迄今为止,地球上的不可再生能源被人们过度开采,造成能源短缺,这促使科学家寻找可再生的新能源来替代不可再生能源。氢气具有高能量密度和环保性质,可以作为一种理想的清洁能源,在当前的能源系统中扮演石油的角色,前提是既有能源效率又有经济效益的氢气生产工艺。电解水制氢是一种高效且对环境友好的方法。但是电解水制氢的反应势垒高,最有效的催化剂依赖于Pt基材料。因此,需要开发低成本、高效、稳定的电催化析氢反应催化剂。多金属氧酸盐（POMs）因其具有丰富的过渡金属源、拥有良好的氧化还原能力,能够可逆地接受和释放一个或多个电子;同时多金属氧酸盐的尺寸、组成、电荷和结构上具有多样性,其也是一种具有分散性的纳米团簇,能够暴露出较多的催化活性位点。过渡金属原子团簇催化剂能够提高最大限度的原子利用率。其中,电解水析氢反应在使用过渡金属钴或铜作为催化剂时,其催化活性由于比表面积小和电子传导速度慢而活性降低。结合以上原因,本文将过渡金属原子团簇(TMAC)、多金属氧酸盐（POMs）、碳黑（CB）结合起来制备复合材料,并利用X-射线衍射分析（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（HADDF-STEM）、X-射线光电子能谱（XPS）、X射线能谱仪（EDS）和固体紫外漫反射（UV-Vis-DRS）对材料进行表征和分析。首先,通过将硅钨酸(Si W12)负载在导电材料碳黑上,接着分别引入乙酰丙酮钴、乙酰丙酮铜,并在160℃的空气中退火合成钴原子团簇-硅钨酸/碳黑复合材料(CoAC-Si W12/CB)、铜原子团簇-硅钨酸/碳黑复合材料(CuAC-Si W12/CB),并对其进行电化学析氢性能测试。结果如下:CoAC-Si W12/CB电催化材料在1.0 M KOH碱性电解液中,当电流密度为10 m A·cm-2时所需的析氢过电位为423 m V,较Si W12/CB降低了101m V,电化学析氢活性增强主要归结于表面积的增大,以及活性位点数增多,电荷转移以及离子的扩散速度加快;同样的CuAC-Si W12/CB电催化材料在1.0 M KOH碱性电解液中,当电流密度为10 m A·cm-2时所需的析氢过电位为446 m V,较Si W12/CB降低了98 m V,电化学析氢活性的增强主要归因于活性表面积的增大、活性位点数的增多、电荷转移以及离子的扩散速度加快。除此之外,将合成的过渡金属钴单取代的硅钨酸(Si W11Co)作为反应原料,通过上述合成CoAC-Si W12/CB的步骤来合成钴原子团簇-钴取代的硅钨酸/碳黑复合材料(CoAC-Si W11Co/CB),该材料在1.0 M KOH碱性电解液中,当电流密度为10 m A·cm-2时,所需的析氢过电位为367 m V,比CoAC-Si W12/CB材料降低了56 m V,此外,增强的电化学析氢活性归因于其大的活性表面积、活性位点数增多和Co与Si W11Co之间的协同作用对电荷转移以及离子的扩散有利。

关键词：多金属氧酸盐过渡金属原子团簇电催化析氢反应金属-载体相互作用