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SCCO_(2)作用下不同含水性煤孔裂隙结构变化机制

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煤炭学报 2024年第7期49卷 3143-3153页

作者：张小东靳沙沙张瑜张硕韩磊河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 河南省资源环境调查一院河南郑州450000

深部煤层封存CO_(2)增产CH_(4)产出过程中,处于超临界状态的CO_(2)(SCCO_(2))与煤中矿物质发生反应,改变煤的孔隙性,进而影响煤层封存CO_(2)的效果和甲烷增产效果。为发现SCCO_(2)–H_(2)O–煤岩作用对煤中孔隙的影响特征,以焦煤为研究... 详细信息

深部煤层封存CO_(2)增产CH_(4)产出过程中,处于超临界状态的CO_(2)(SCCO_(2))与煤中矿物质发生反应,改变煤的孔隙性,进而影响煤层封存CO_(2)的效果和甲烷增产效果。为发现SCCO_(2)–H_(2)O–煤岩作用对煤中孔隙的影响特征,以焦煤为研究对象,开展了不同含水条件下的超临界CO_(2)改造煤实验,基于矿物组成和孔隙性测定结果,对比煤中主要矿物质和不同尺度的孔裂隙变化的差异,探讨了不同含水状态下SCCO_(2)流体对孔裂隙性的作用机制。研究表明:①SCCO_(2)作用后,煤体表面粗糙、疏松,且由于矿物溶蚀使得一些裂隙得到贯通,微裂隙连通性增强。②SCCO_(2)流体对煤具有“扩孔”作用,表现为微、小孔含量下降,中、大孔占比升高,也即微、小孔隙向大孔隙的转化,且孔隙连通性改善;进一步发现,萃余煤吸附孔的分形维数稍微增加,粗糙度增大,而渗流孔的分形维数显著降低,复杂性和非均质性降低。③SCCO_(2)对煤中碳酸盐类矿物的溶解性最好,其次是黏土矿物,且随着含水率增加,萃余煤中的碳酸盐矿物占比先增加后减小。SCCO_(2)使干燥基态、饱和水态煤样中碳酸盐矿物显著溶解,有效改善了孔隙结构,且对饱和水态煤样作用效果更好。空气干燥基态煤样经SCCO_(2)作用后,新生成的白云石矿物聚集在孔喉中造成堵孔效应,缩小原有大孔隙尺寸,是引起不同含水性煤孔隙差异性变化的主要原因。

关键词：焦煤孔裂隙结构含水性超临界状态的CO_(2) CO_(2)封存

用于超级电容器的铁、锰氧化物/多孔碳复合电极材料的制备及性能

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用于超级电容器的铁、锰氧化物/多孔碳复合电极材料的制备及性能

作者：任骏腾盐城工学院

学位级别：硕士

随着移动电子设备的广泛应用,电化学能源储存技术迅猛发展,已成为对人类生产生活产生重大影响的关键技术。当前,国内外研究者们正致力于开发具有卓越电化学储能性能的电极材料,并将其应用于超级电容器、锂离子电池等储能器件。目前,结... 详细信息

随着移动电子设备的广泛应用,电化学能源储存技术迅猛发展,已成为对人类生产生活产生重大影响的关键技术。当前,国内外研究者们正致力于开发具有卓越电化学储能性能的电极材料,并将其应用于超级电容器、锂离子电池等储能器件。目前,结合赝电容材料和双电层电容材料各自优点的过渡金属化合物/多孔碳已成为超级电容器电极材料研究的热点。本论文旨在研究具有优异电化学储能性能的铁、锰金属氧化物/多孔碳复合电极材料,通过对复合材料组成和纳米结构设计获得高性能的超级电容器电极材料,并组装成超级电容器,研究其电化学储能性能。具体研究内容如下:1、通过共沉淀方法制备了表面油酸改性的FeO纳米粒子,通过FeO纳米粒子基于细乳液的组装方法得到FeO纳米簇,再通过乳液聚合制备了粒径为120～140 nm的FeO@聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）核壳结构纳米微球。将微球引入聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶网络,最终制备了氧化铁/多孔碳气凝胶复合电极材料。该复合电极材料的比表面积达2462 m/g,在2 A/g电流密度下比电容达458 F/g。使用制备的氧化铁/多孔碳气凝胶为电极材料,以半固态的PVA-KOH凝胶为电解质组装成对称超级电容器,经过3000次充放电循环后,电容保持率为75%。2、通过共沉淀法制备了柠檬酸钠改性FeO纳米粒子,通过抗坏血酸还原KMn O制备了Mn O纳米粒子。以聚多巴胺（PDA）为包覆材料,通过弱碱性条件下多巴胺的氧化聚合制备了具有核壳结构的Mn O@PDA和FeO@PDA复合粒子,制备的复合粒子可以稳定分散在水中。进一步将制备的Mn O@PDA、FeO@PDA分散在热的明胶溶液中,通过明胶低温凝胶特性制备了含有Mn O@PDA、FeO@PDA的明胶凝胶,再经过冷冻干燥、高温碳化得到了铁、锰氧化物/明胶基多孔碳复合电极材料。在2 A/g电流密度下,比电容达到833.4F/g。以氧化铁/明胶基多孔碳为负极和氧化锰/明胶基多孔碳为正极组装的纽扣式非对称超级电容器经过3000次循环后,电容保持率为78%。3、通过Hummers法与HO处理两步氧化处理制备了可稳定分散在水中的多壁碳纳米管。以改性碳纳米管（CNT）为载体,采用仿生矿化法制备了铁、锰氧化物量子点（QD）/碳纳米管复合材料。制备的氧化铁QD/CNT负极材料和氧化锰QD/CNT正极材料显示出高的比电容和出色的循环稳定性。以N,N-二甲基甲酰胺为铁、锰氧化物量子点（QD）/碳纳米管的分散介质,通过抽滤法制备了薄膜电极,以半固态的PVA-NaSO凝胶为电解质并组装了氧化铁QD/CNT//氧化锰QD/CNT非对称薄膜超级电容器,经过3000次循环后,电容保持率为85%。

关键词：超级电容器赝电容材料电极材料多孔碳过渡金属氧化物

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耦合梁结构內共振能量定向传递机制研究

耦合梁结构內共振能量定向传递机制研究

作者：马海腾吉林大学

学位级别：硕士

悬臂梁式传感器是一种将被测物理量转化为频率偏移的传感器,由于其结构简单,响应快速,稳定性好等优点广泛应用于空气质量监测,危险预警等场景下。基于内共振的谐振式传感器是一种采用非线性机制的传感器,相较于常规的线性振动具有独特... 详细信息

悬臂梁式传感器是一种将被测物理量转化为频率偏移的传感器,由于其结构简单,响应快速,稳定性好等优点广泛应用于空气质量监测,危险预警等场景下。基于内共振的谐振式传感器是一种采用非线性机制的传感器,相较于常规的线性振动具有独特的优越性,在引入非线性机制后可以得到频移加倍和幅值提升的效果,从而实现了传感检测灵敏度和分辨率的提升。目前利用非线性振动实现结构减震的理论比较完善,但在物理机理上对内共振传感的研究还不是很成熟,尤其将模态能量传递研究应用于内共振谐波传感领域存在空白。因此,本文以长短耦合梁为对象,在传感层面上从能量传递的角度对内共振进行了初步探索,具体内容如下:理论方面,建立了耦合悬臂梁的弹簧质量模型,依据多尺度法推导求解了有无耦合情况下系统的稳态方程,并利用牛顿数值迭代算法进行仿真,结果表明内共振的发生需要通过模态间的耦合,并且存在能量传递。同时基于欧拉-伯努利悬臂梁理论,推导了悬臂梁一阶弯曲模态下的的振动位移表达式,根据材料力学建立了悬臂梁发生受迫振动时的势能与动能表达式,并依照最大动能给出内共振模态能量传递研究的思路。仿真方面,在COMSOL软件里搭建了耦合悬臂梁的三维模型,综合考虑内共振模态频率比的要求以及梁振动时疲劳寿命的问题,确定了悬臂梁的最佳厚度参数。此外,根据建立的二自由度动力学方程搭建Simulink仿真模型,在耦合梁一阶模态频率附近定频激励整体系统,对高频梁的输出响应进行了包括傅里叶变换,相轨迹图,庞加莱映射,非线性分岔图四类的动力学分析。接着在内共振区域内分析了外部激励,线性耦合刚度,非线性耦合刚度三类参数对非线性分岔图和高低频梁的谐波响应,确定能量传递的调控方案。实验方面,搭建了传感检测以及能量传递实验平台。首先进行单物质质量传感实验,验证传感结构和方案的正确性。其次,在0.5v激励条件下分别对有耦合和无耦合的梁进行定频激励,记录振幅大小和时域响应,在定频带宽度条件下计算有无内共振时的能量大小,得出该激励条件下的内共振能量传递效率为2.92%。进一步在不同激励大小下进行相同的实验,探究内共振有效区域和能量传递效率随激励大小的规律,结果表明内共振有效区域范围和响应的高次谐波值随着外部激励的增大而增大,内共振模态间传递的能量大小逐渐变强,能量传递效率在一定范围内也持续上升。最后简单讨论了一种可以实现立方刚度的结构设计,为实现改变非线性耦合刚度调控模态能量传递提供思路。

关键词：耦合悬臂梁非线性内共振模态能量传递非线性动力学

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非均相催化臭氧氧化处理工业废水的研究进展

无机盐工业 2024年第3期56卷 28-38页

作者：靳苏娜吕瑞亮驻马店职业技术学院河南驻马店463000 宝鸡市热力有限责任公司陕西宝鸡721006

介绍了金属氧化物类负载型催化剂在非均相催化臭氧氧化技术降解废水有机污染物的反应机理和研究现状,并对反应过程中的参数和影响因素进行归纳总结,得出金属氧化物类催化剂往往通过添加其他金属或氧化物协同处理有机废水。Fe及其氧化物... 详细信息

介绍了金属氧化物类负载型催化剂在非均相催化臭氧氧化技术降解废水有机污染物的反应机理和研究现状,并对反应过程中的参数和影响因素进行归纳总结,得出金属氧化物类催化剂往往通过添加其他金属或氧化物协同处理有机废水。Fe及其氧化物有利于催化剂的回收和循环利用,Ce及其氧化物可提供丰富的酸碱点位,Mn及其氧化物可提供多变的晶体结构,Cu及其氧化物可提供活性反应中心。针对现有催化剂使用寿命不佳、活性组分易溶出、环境经济性不理想等问题,指出未来应加快、加深催化臭氧氧化反应机理的研究,同时在优化反应参数的基础上,针对部分重点行业,建立可复制、易于操作的处理模型并推广应用。

关键词：臭氧催化剂有机污染物活性物质

机械合金化AlxCoCrFeyNi2.1高熵合金组织调控与性能研究

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机械合金化AlxCoCrFeyNi2.1高熵合金组织调控与性能研究

作者：路子腾北方民族大学

学位级别：硕士

多主元高熵合金的出现打破了以一种元素作为主元设计合金的传统思维和理念,即合金元素数量增加到五种甚至更多,每种组成元素的含量百分比在5%到35%之间。因其高硬度、高强度、耐磨以及优异的电化学性能成为当今材料学研究领域的研究热... 详细信息

多主元高熵合金的出现打破了以一种元素作为主元设计合金的传统思维和理念,即合金元素数量增加到五种甚至更多,每种组成元素的含量百分比在5%到35%之间。因其高硬度、高强度、耐磨以及优异的电化学性能成为当今材料学研究领域的研究热点之一。本文采用机械合金化（MA）-等离子放电烧结（SPS）方法制备了AlCoCrFeNi（x=0.0,0.3,0.7,1.0,1.3）和AlCo Cr FeNi（y=0.0,0.5,1.5,2.0）高熵合金,分别研究了Al含量和Fe含量对合金组织、力学性能和耐蚀性能的影响。得到以下结论:（1）Al CoCrFeNi高熵合金在球磨过程中,转速的提升能大幅度缩减合金化的时间。添加固态过程控制剂（PCA）比添加液态PCA完成机械合金化时间更短,但液态PCA球磨完成后粉末的粒径更均匀和细小,两者相结合的方式效果最佳。烧结温度和压强越大,合金的致密度越高,但晶粒尺寸越大。（2）AlCoCrFeNi高熵合金粉末中,随着Al元素含量的增加,可以促进体心立方结构（BCC）固溶体相的形成。经等离子放电烧结后,Al含量为0.0和0.3时,合金中形成了面心立方结构（FCC）固溶体结构;Al=0.7的微观组织表现出以浅色FCC固溶体结构为基体,褐色BCC固溶体结构以不规则状的形式出现;Al=1.0微观组织表现为BCC固溶体结构以点状聚集呈不规则形状与FCC固溶体结构交叉分布形式;Al=1.3合金的微观组织为以BCC固溶体结构呈现近圆形密集分布的微观组织结构。力学性能方面:Al含量为0.0时合金压缩应变最大为39.8%,Al含量为1.3时合金压缩强度最高为2333 MPa。随着Al含量的增加,合金在3.5 wt.%的Na Cl溶液中耐蚀性逐渐减弱。（3）AlCo Cr FeNi高熵合金,Fe含量从0～2.0变化时合金中均表现出在FCC固溶体结构基体上,BCC固溶体结构以不规则形状分散分布。力学性能方面:随着Fe含量的增加压缩应变逐渐增大,Fe含量为2.0时合金的压缩强度和压缩应变分别为1904 MPa和31.3%。随着Fe含量的增加,合金在3.5 wt.%Na Cl溶液中的耐蚀性先增加后减小,当Fe含量为1.5时合金的耐蚀性最好。

关键词：高熵合金机械合金化等离子放电烧结微观组织耐蚀性能

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基于机器视觉的齿轮缺陷检测方法研究

基于机器视觉的齿轮缺陷检测方法研究

作者：王海腾天津职业技术师范大学

学位级别：硕士

由于锻造工艺的原因,新生产的汽车齿轮表面经常会出现缺陷,使用带有缺陷的齿轮极易导致安全事故的发生,因此对新生产的汽车齿轮进行缺陷检测是一道十分重要的工序。本文以汽车齿轮缺陷检测为研究内容,搭建了汽车齿轮缺陷检测系统,使用... 详细信息

由于锻造工艺的原因,新生产的汽车齿轮表面经常会出现缺陷,使用带有缺陷的齿轮极易导致安全事故的发生,因此对新生产的汽车齿轮进行缺陷检测是一道十分重要的工序。本文以汽车齿轮缺陷检测为研究内容,搭建了汽车齿轮缺陷检测系统,使用基于深度学习的目标检测算法对汽车齿轮的端面和齿面进行缺陷检测,通过试验验证方法的有效性和实用性。本文的主要研究工作包括:1.根据齿轮缺陷检测任务的实际需求,制定详细的工作方案。设计了汽车齿轮缺陷检测系统的整体结构和齿轮缺陷检测流程。完成工业相机、工业镜头和光源的选型,分析并选取合适的光源照明方式,最终搭建齿轮图像硬件采集平台,完成汽车齿轮端面和齿面图像数据的采集工作。2.对收集到的汽车齿轮图像数据进行筛选,完成齿轮端面和齿面数据集的构建。使用标注工具对齿轮端面和齿面数据集进行缺陷标注,对数据集中各缺陷数量进行统计。研究基于深度学习的YOLOv8s算法的网络结构和YOLOv8s算法提供的图像数据增强技术,选取有效的图像数据增强技术丰富齿轮数据集的多样性,提高算法模型的泛化能力和鲁棒性。3.针对YOLOv8s算法在汽车齿轮齿面上缺陷检测精度低的问题,对YOLOv8s算法的网络进行改进。在YOLOv8s网络中加入CBAM注意力机制,帮助YOLOv8s算法能够忽视图像中的无关背景区域,仅关注齿轮缺陷区域。在算法中增加小目标检测层,将浅层的特征图与深层的特征图拼接后的结果送入小目标检测层,提升YOLOv8s算法对齿轮小目标缺陷的检测能力。采用基于深度可分离卷积的Mobile Net v3对YOLOv8s网络进行轻量化处理,解决由于增加CBAM注意力机制和小目标检测层导致的计算量增加和检测速度降低的问题。4.将训练好的齿轮端面和齿轮齿面缺陷检测模型部署在汽车齿轮缺陷检测系统中,完成实际的汽车齿轮缺陷检测任务,并对试验结果进行分析,验证了原始YOLOv8s算法在汽车齿轮端面缺陷检测任务上的实用性和改进的YOLOv8s算法在汽车齿轮齿面缺陷检测任务上的实用性。

关键词：机器视觉深度学习齿轮缺陷检测 YOLOv8s 图像处理

基于深度强化学习DDDQN的高速列车智能调度调整方法

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铁道科学与工程学报 2024年第4期21卷 1298-1308页

作者：吴卫阴佳腾陈照森唐涛北京和利时系统工程有限公司北京100176 北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044

在高速铁路系统的日常运营中,列车经常受到各种突发事件的干扰而导致晚点,严重影响旅客出行体验。为在短时间内制定出列车运行调整方案并尽可能缩短列车晚点时间,提出一种将深度强化学习与整数规划模型相结合的列车智能调度调整方法(DDD... 详细信息

在高速铁路系统的日常运营中,列车经常受到各种突发事件的干扰而导致晚点,严重影响旅客出行体验。为在短时间内制定出列车运行调整方案并尽可能缩短列车晚点时间,提出一种将深度强化学习与整数规划模型相结合的列车智能调度调整方法(DDDQN)。首先,将线路划分为多个轨道区段相连接的形式,并基于车间作业调度问题,以最小化所有列车总晚点时间为目标,构建描述列车运行过程的整数规划模型。之后,将各列车视为智能体,根据实际运营需求定义了多智能体的状态、动作以及回报函数,并构造了2个深度神经网络以近似值函数。最后,结合上述整数规划模型设计了DDDQN的训练方法,先利用智能体在仿真环境中探索求出问题可行解,并通过2个神经网络之间的“互馈”机制,实现神经网络参数的更新。在此基础上求解整数规划模型,即可在短时间内得到问题最优解。利用京张高铁实际线路数据和运营数据进行仿真实验,通过比较3种不同求解方法在10个不同突发事件场景下得到的列车总晚点时间和求解时间,验证了所提出的DDDQN模型可以在短时间内得到问题的最优解,可降低至多30.43%的列车晚点时间以及至多68.33%的求解时间。DDDQN为提升高速铁路系统在突发事件下的应急处置能力以及运输组织效率提供了一种智能化的方法与参考。

关键词：列车智能调度调整列车晚点时间深度强化学习整数规划模型神经网络

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面向可解释性的多目标推荐模型研究

面向可解释性的多目标推荐模型研究

作者：常腾太原科技大学

学位级别：硕士

环保类民营企业逆向混改的动因、路径及效果研究 ——以节能国祯为例

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环保类民营企业逆向混改的动因、路径及效果研究 ——以节能国祯...

作者：朋腾安徽财经大学

学位级别：硕士