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Gas–solid reactor optimization based on EMMS-DPM simulation and machine learning

Particuology 2024年第6期89卷 131-143页

作者： haolei zhang Aiqi Zhu Ji Xu Wei Ge State Key Laboratory of Mesoscience and Engineering Institute of Process EngineeringChinese Academy of SciencesBeijing 100190China State Key Laboratory of Multiphase Complex Systems Institute of Process EngineeringChinese Academy of SciencesBeijing 100190China School of Chemical Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China Innovation Academy for Green Manufacture Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China

Design,scaling-up,and optimization of industrial reactors mainly depend on step-by-step experiments and engineering experience,which is usually time-consuming,high cost,and high *** numerical simulation can reproduce high resolution details of hydrodynamics,thermal transfer,and reaction process in reactors,it is still challenging for industrial reactors due to huge computational *** this study,by combining the numerical simulation and artificial intelligence(AI)technology of machine learning(ML),a method is proposed to efficiently predict and optimize the performance of industrial reactors.A gas–solid fluidization reactor for the methanol to olefins process is taken as an example.1500 cases under different conditions are simulated by the coarse-grain discrete particle method based on the Energy-Minimization Multi-Scale model,and thus,the reactor performance data set is *** develop an efficient reactor performance prediction model influenced by multiple factors,the ML method is established including the ensemble learning strategy and automatic hyperparameter optimization technique,which has better performance than the methods based on the artificial neural ***,the operating conditions for highest yield of ethylene and propylene or lowest pressure drop are searched with the particle swarm optimization algorithm due to its strength to solve non-linear optimization *** show that decreasing the methanol inflow rate and increasing the catalyst inventory can maximize the yield,while decreasing methanol the inflow rate and reducing the catalyst inventory can minimize the pressure *** two objectives are thus conflicting,and the practical operations need to be compromised under different circumstance.

关键词： Discrete particle method Artificial intelligence Machine learning Particle swarm optimization Industrial reactor optimization

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南水北调中线焦作采空区地表沉降DS-InSAR监测与风险分析

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遥感学报 2024年第4期28卷 900-910页

作者：张子彦张敬凯张豪磊杜玉玲闫世勇中国矿业大学自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室徐州221116 河南省资源环境调查五院郑州450053

南水北调中线工程是优化水资源配置和促进区域协调发展的国家战略性工程,为及时发现和评估沿线煤炭开采沉陷对南水北调中线干渠的威胁,本文基于Sentinel-1A数据和分布式散射体合成孔径雷达干涉测量(DS-InSAR)技术,通过同质像元识别和相... 详细信息

南水北调中线工程是优化水资源配置和促进区域协调发展的国家战略性工程,为及时发现和评估沿线煤炭开采沉陷对南水北调中线干渠的威胁,本文基于Sentinel-1A数据和分布式散射体合成孔径雷达干涉测量(DS-InSAR)技术,通过同质像元识别和相位优化将分布式目标融入时序InSAR处理,获取了焦作采空区2019年—2020年地表形变时空分布,在此基础上结合形变和距离要素构建了一种南水北调沿线形变风险评估指标,并依据指标实现了研究区形变风险分级。结果显示,焦作采空区内存在多个沉降盆地,其中最大沉降量达到180 mm,最大形变速率约为-125 mm/a;南水北调干渠沿线以无风险区和低风险区为主,伴随有少量中高风险区。研究表明南水北调中线干渠焦作段整体受开采沉降影响较小,但在张屯矿西北侧、白庄矿和中马村矿内存在较高形变风险区域,需要对其进行持续监测以预防潜在沉陷灾害。本文提出的基于形变信息的风险指标具有良好的指示性,能够为南水北调灾害风险评估提供科学依据。

关键词：遥感采空区 DS-InSAR 地表形变监测南水北调中线风险指标

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融合区域生长的DS-InSAR相位优化与应用

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第2期49卷 216-224页

作者：杜玉玲闫世勇张豪磊赵峰仇春平自然资源部国土环境与灾害监测重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院甘肃兰州730050

常规时序合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术应用于矿区地表形变监测时存在监测点少且分布不均等不足,难以全面反映采空区地表变形特征,而分布式目标受时空失相干等因素的影响相位稳定性较差,... 详细信息

常规时序合成孔径雷达干涉测量(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术应用于矿区地表形变监测时存在监测点少且分布不均等不足,难以全面反映采空区地表变形特征,而分布式目标受时空失相干等因素的影响相位稳定性较差,因此开展分布式目标相位优化是融合分布式目标时序InSAR形变监测的关键步骤。针对当前分布式目标相位优化中存在的空间连续性约束不足问题,提出了融合区域生长的分布式目标相位优化方法,开展时间和空间联合约束下的分布式目标相位优化,实现复杂地表环境下的精细化地表形变信息获取,并以潘安湖区域为例对分布式目标相位的优化效果进行了定性和定量分析。在此基础上,以该方法和Sentinel-1数据开展了徐州市废弃矿区2018-05—2020-05的地表形变监测,并利用连续运行参考站和裸露基岩验证了该方法的精度和可靠性。结果表明,分布式目标相位时空二维优化方法能够有效减小相位噪声影响,有助于城市废弃矿区地表形变监测。

关键词：区域生长合成孔径雷达干涉测量分布式目标相位优化废弃矿区地表形变

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聚变堆包层模块第一壁不同冷却剂传热性能研究

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南方能源建设 2024年第3期11卷 75-80页

作者：张豪磊周涛薛春辉刘鹏东南大学能源与环境学院核科学与技术系江苏南京211189 核热工安全与标准化研究所江苏南京211189 大型发电装备安全运行与智能测控国家工程研究中心江苏南京211189

[目的]核聚变作为一种清洁、高效的能源,是实现全球可持续发展的未来希望。针对中国氦冷固态增殖剂包层模块的第一壁,基于核热工安全与标准化研究团队提出的4根冷却剂道的设计方案,计算了氦气、氩气、氮气作为冷却剂的温度场。[方法]选... 详细信息

[目的]核聚变作为一种清洁、高效的能源,是实现全球可持续发展的未来希望。针对中国氦冷固态增殖剂包层模块的第一壁,基于核热工安全与标准化研究团队提出的4根冷却剂道的设计方案,计算了氦气、氩气、氮气作为冷却剂的温度场。[方法]选择***公式,计算聚变堆包层模块第一壁不同冷却剂的传热性能。[结果]研究表明:氦气、氩气、氮气作为冷却剂,致使Be板和RAFM钢中温度场的变化趋势是相似的;温度场出现的最大温度均小于许用温度,符合温度的安全要求;氮气作为冷却剂可以实现的安全裕度是最大的,氩气次之,氦气实现的安全裕度相较偏小。[结论]可由此对聚变堆实验包层第一壁的冷却剂选择提供更多的优化可能,对聚变堆实验包层第一壁的安全增加更多的裕度。

关键词：核聚变第一壁氦气氩气氮气冷却剂

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融合地表温度与形变的地下煤火多源遥感识别研究

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煤炭科学技术 2024年第7期52卷 139-147页

作者：于灏张豪磊张子彦邵振鲁赵宏峰闫世勇中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 自然资源部国土环境于灾害监测重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 新疆维吾尔自治区煤田地质局综合地质勘查队新疆乌鲁木齐830091

地下煤火隐蔽性强且危害大,不仅破坏植被及生态环境,造成严重大气污染,且易诱发地质灾害,威胁周边人们群众的生命财产安全以及煤炭的安全生产,因此开展地下煤火灾害的准确识别与监测具有重要意义。为了解决单一遥感手段难以准确识别地... 详细信息

地下煤火隐蔽性强且危害大,不仅破坏植被及生态环境,造成严重大气污染,且易诱发地质灾害,威胁周边人们群众的生命财产安全以及煤炭的安全生产,因此开展地下煤火灾害的准确识别与监测具有重要意义。为了解决单一遥感手段难以准确识别地下煤火的问题,基于2017—2019年的多景Landsat-8影像和Sentinel-1 A影像,利用普适性单通道算法和DS–InSAR(Distributed Scatterer Interferometry Synthetic Aperture Radar)技术分别获取了水西沟煤田长时序地表温度与形变分布信息,在此基础上基于阈值分割与时空耦合叠加分析等方法开展了融合地表温度与形变的地下煤火多源遥感识别研究。结果表明:地表长时序温度和形变时空协同分析可以有效克服非煤火高温或形变等复杂异常信号产生的影响,凸显了地下煤火信号在地表温度与形变2个维度中的响应特征。而且,地下煤火区地表温度异常与形变异常空间分布形态存在细微差异,其中形变异常得益于SAR影像分辨率和外界干扰因素较少等条件,其对地下煤火识别的指示作用更强,而基于温度异常正确识别的煤火区域范围则与实勘煤火边界具备更好的空间一致性。另外,地下煤火灾害的温度与形变峰值空间位置存在一定偏移,但在时间维度上2者响应具有明显的一致性,表现为稳定的异常高温与持续沉降。可见,与单一遥感手段相比,融合2者的方法能够更加准确地识别地下煤火区,为地下煤火灾害的广域普查和及时防治提供良好的技术方法支撑。

关键词：煤火识别普适性单通道算法 DS–InSAR 多源遥感地表温度地表形变

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Concentration fluctuation caused by reaction-diffusion coupling near catalytic active sites

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2022年第10期50卷 254-263页

作者： haolei zhang Mingcan Zhao Yanping Li Chengxiang Li Wei Ge State Key Laboratory of Multiphase Complex Systems Institute of Process EngineeringChinese Academy of SciencesBeijing 100190China School of Chemical Engineering University of the Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China Dalian National Laboratory for Clean Energy Chinese Academy of SciencesDalianLiaoning 116023China Innovation Academy for Green Manufacture Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China

The coupling of reaction and diffusion between neighboring active sites in the catalyst pore leads to the spatiotemporal fluctuation in component concentration,which is very importa nt to catalyst performance and hence its optimal *** dynamics simulation with hard-sphere and pseudo-particle modeling has previously revealed the non-stochastic concentration fluctuation of the reactant/product near isolated active site due to such coupling,using a simple model reaction of A→B in 2D *** topic is further developed in this work by studying the concentration fluctuation due to such coupling between neighboring active sites in 3D *** 3D pore models containing an isolated active site and two adjacent active sites were constructed,*** the isolated site,the concentration fluctuation intensifies for larger pores,but the product yield decreases,and for a given pore size,the product yield reaches a peak at a certain reactant *** two neighboring sites,their distance(d)is found to have little effect on the reaction,but significant to the *** the same reaction competing at both sites,larger d leads to more efficient diffusion and better overall ***,for sequential reactions at the two sites,higher overall performance presents at a smaller *** results should be helpful to the catalyst design and reaction control in the relevant processes.

关键词： Molecular dynamicssimulation Concentration fluctuation Reaction-diffusion coupling Catalyst

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Dendritic mesoporous silica nanoparticles for enzyme immobilization

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Green Chemical Engineering 2024年第2期5卷 173-186页

作者： Shuling zhang Jing Bai Weixi Kong haolei Song Yunting Liu Guanhua Liu Li Ma Liya Zhou Yanjun Jiang School of Chemical Engineering and Technology Hebei University of TechnologyTianjin300130China College of Food Science and Biology Hebei University of Science&TechnologyShijiazhuang050018China Hebei Yanuo Bioscience Co. Ltd.Shijiazhuang052165China

Dendritic mesoporous silica nanoparticles(DMSNs)are a new class of solid porous materials used for enzyme immobilization support due to their intrinsic characteristics,including their unique open central-radial structures with large pore channels and their excellent *** this review,we review the recent progress in research on enzyme immobilization using DMSNs with different structures,namely,flower-like DMSNs and tree-branch-like *** DMSN synthesis methods are briefly compared,and the distinct characteristics of the two DMSN types and their effects on the catalytic performance of immobilized enzymes are comprehensively *** directions for future research on enzyme immobilization using DMSNs are also proposed.

关键词： Dendritic mesoporous silica nanoparticles Enzyme immobilization Flower-like Tree-branch-like Central-radial structure

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塑造优良家风视域下的梁代“抚孤兄子过于己子”传统研究

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云南社会主义学院学报 2022年第3期24卷 89-95页

作者：张昊雷宋青潞河南师范大学政治与公共管理学院河南新乡453007

梁代出现的“抚孤兄子过于己子”现象相当特殊:一是不仅要抚育“孤兄子成人”,还要抚育他们“成才”;二是其行为主体主要是当时的世家大族。儒家伦理的复兴激起“孝悌”情感的转移,这是其得以出现的历史背景;严峻的存亡危机使世家大族... 详细信息

梁代出现的“抚孤兄子过于己子”现象相当特殊:一是不仅要抚育“孤兄子成人”,还要抚育他们“成才”;二是其行为主体主要是当时的世家大族。儒家伦理的复兴激起“孝悌”情感的转移,这是其得以出现的历史背景;严峻的存亡危机使世家大族迫切需要宗族杰出人物入仕,由此为他们的门户利益提供政治保护,这是其得以产生的内在逻辑。“抚孤兄子过于己子”的传统与习近平总书记关于家风建设的重要论述有内在的契合之处,要挖掘这一传统中具有“古今通理”意义的合理内核,为塑造新时代优良家风提供理论资源。

关键词：抚孤过于己子优良家风

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雷电侵入波下牵引变压器绕组的谐振分析

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铁道学报 2018年第11期40卷 41-47页

作者：张友鹏王虹张昊磊兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070

牵引变压器作为高铁牵引变电所内的核心设备,其运行安全与绕组绝缘情况息息相关。根据多导体传输线理论,搭建牵引变压器绕组以线匝为单位的单输入多输出模型,在该模型下推导出绕组的传递函数表达式,用以分析雷电侵入波下,谐振对绕组绝... 详细信息

牵引变压器作为高铁牵引变电所内的核心设备,其运行安全与绕组绝缘情况息息相关。根据多导体传输线理论,搭建牵引变压器绕组以线匝为单位的单输入多输出模型,在该模型下推导出绕组的传递函数表达式,用以分析雷电侵入波下,谐振对绕组绝缘的影响。首先分析传递函数幅频特性,研究绕组中的谐振情况并对谐振可能导致的绕组绝缘击穿点进行定位;然后分析电容参数变化对绕组谐振情况产生的影响;最后在时域内进行验证计算,其结果符合谐振分析结果,验证了本文方法的正确性与可行性。结果表明:雷电波侵入后,绕组第一饼4～8匝线圈绝缘更易因谐振发生击穿,应重点对其进行防护。

关键词：牵引变压器雷电侵入波多导体传输线模型传递函数谐振频率

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东西方教育思想对比研究——以《礼记》和《理想国》为中心

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和田师范专科学校学报 2023年第1期42卷 32-38页

作者：张昊雷雷喻丹河南师范大学政治与公共管理学院河南新乡 453007

《礼记》和《理想国》堪称享誉全球的名著,它们中所蕴含的教育思想是针对教育事业的发展而作出的思考.通过对比研究可以发现,这两本书中所蕴含的教育思想虽然在教育的重要性、教育原则、教育方法和教育内容等方面较为契合,但在教育目的... 详细信息

《礼记》和《理想国》堪称享誉全球的名著,它们中所蕴含的教育思想是针对教育事业的发展而作出的思考.通过对比研究可以发现,这两本书中所蕴含的教育思想虽然在教育的重要性、教育原则、教育方法和教育内容等方面较为契合,但在教育目的、教育对象的选择等方面却有很大不同.时至今日,这些教育思想仍对教育事业发展具有重要价值,应该通过双重继承的方法来挖掘其价值.

关键词：《礼记》《理想国》教育思想对比研究

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