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Cutting of Graphite at Atomic and Close-to-Atomic Scale Using Flexible Enhanced Molecular Dynamics

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Nanomanufacturing and Metrology 2022年第3期5卷 240-249页

作者： jinshi wang Fengzhou Fang Luan Li State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments Laboratory of Micro/Nano Manufacturing Technology(MNMT)Tianjin UniversityTianjin 300072China Centreof Micro/Nano Manufacturing Technology(MNMT-Dublin) University College DublinDublin 4Ireland

Atomic and close-to-atomic scale manufacturing is the key technology for the production of next-generation devices with atomic *** an important approach of mechanical processing,cutting has evolved as a potential candidate to generate an atomically smooth surface;thus,exploring its ultimate capability is *** this paper,single-crystal graphite,whose lattice structure and chemical bond property are of representation for demonstration,is selected to study the mechanism of atomic layer removal using molecular dynamics.A localized workpiece,which is dynamically updated on the basis of the tool position,is used to improve the computation *** principle and bullet points of this modeling method are first introduced,followed by a series of simulations under various undeformed chip thicknesses and tool edge *** addition,different potentials for the tool-workpiece interaction are tested,and the effect on the material response is *** on the analysis of deformation,the number of carbon layers removed,and cutting forces,the chip formation mechanism and further understanding of the controllability of cutting at atomic and close-to-atomic scale can be achieved.

关键词： Atomic and close-to-atomic scale Cutting Enhanced molecular dynamics Graphite ACSM

Optimization of cold-end system of thermal power plants based on entropy generation minimization

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Frontiers in Energy 2022年第6期16卷 956-972页

作者： Yue FU Yongliang ZHAO Ming LIU jinshi wang Junjie YAN State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering Xi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049China

Cold-end systems are heat sinks of thermal power cycles,which have an essential effect on the overall performance of thermal power *** enhance the efficiency of thermal power plants,multi-pressure condensers have been applied in some large-capacity thermal power ***,little attention has been paid to the optimization of the cold-end system with multi-pressure condensers which have multiple parameters to be ***,the design optimization methods of coldend systems with single-and multi-pressure condensers are developed based on the entropy generation rate,and the genetic algorithm(GA)is used to optimize multiple *** parameters,including heat transfer area of multi-pressure condensers,steam distribution in condensers,and cooling water mass flow rate,are optimized while considering detailed entropy generation rate of the cold-end *** results show that the entropy generation rate of the multi-pressure cold-end system is less than that of the single-pressure cold-end system when the total condenser area is ***,the economic performance can be improved with the adoption of the multi-pressure cold-end *** compared with the single-pressure cold-end system,the excess revenues gained by using dual-and quadruplepressure cold-end systems are 575 and 580 k$/a,respectively.

关键词： cold-end system entropy generation minimization optimization economic analysis genetic algorithm(GA)

数据中心多能互补分布式能源系统设计与运行优化研究

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西安交通大学学报 2025年第1期59卷 93-104页

作者：任效效李小龙薛凯吴炫韩小渠王进仕严俊杰西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司西安710075

为实现数据中心的低碳转型和能效提升,提出了一种集成多种可再生能源和储能设备的多能互补分布式能源系统作为其供能系统。建立了包含生命周期成本、碳排放、能耗、电网购电率和热量浪费率等指标的优化目标体系。制定了两种考虑负荷特... 详细信息

为实现数据中心的低碳转型和能效提升,提出了一种集成多种可再生能源和储能设备的多能互补分布式能源系统作为其供能系统。建立了包含生命周期成本、碳排放、能耗、电网购电率和热量浪费率等指标的优化目标体系。制定了两种考虑负荷特征的运行策略,采用改进的多目标蝗虫优化算法对系统容量配置进行求解。为了分析优化目标和运行策略对系统优化的影响,通过组合不同优化目标和运行策略形成了多种优化设计方案,采用层次分析法和熵权法确定评价指标的权重,并利用多准则妥协解排序法进行评价排序。针对青海省某数据中心的案例,获得其能源系统的优化设计与运行方案。研究表明:运行策略主要影响吸收式制冷机和地源热泵的容量,而优化目标主要影响储能设备的容量;在相同的运行策略下,增加优化目标可提升系统的综合性能;对于不同的方案,生命周期成本、碳排放、能耗等基础优化目标值变化较小,而电网购电率和热量浪费率变化较大;通过实施五目标优化,即在基础优化目标的基础上增加热量浪费率、电网购电率,系统的综合性能得到了显著提升,其中热量浪费率和电网购电率分别降低了62.30%和25.92%,可再生能源发电占比增加了2%。

关键词：数据中心多能互补分布式能源系统优化设计运行策略多目标蝗虫优化算法

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Laser machining fundamentals:micro,nano,atomic and close-to-atomic scales

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International Journal of Extreme Manufacturing 2023年第1期5卷 125-151页

作者： jinshi wang Fengzhou Fang Haojie An Shan Wu Huimin Qi Yuexuan Cai Guanyu Guo State Key Laboratory of Precision Measuring Technology&Instruments Laboratory of Micro/Nano Manufacturing Technology(MNMT)Tianjin UniversityTianjin 300072People’s Republic of China Centre of Micro/Nano Manufacturing Technology(MNMT-Dublin) University College DublinDublin4Ireland

With the rapid development in advanced industries,such as microelectronics and optics sectors,the functional feature size of devises/components has been decreasing from micro to nanometric,and even ACS for higher performance,smaller volume and lower energy *** this time,a great many quantum structures are proposed,with not only an extreme scale of several or even single atom,but also a nearly ideal lattice structure with no material *** is almost no doubt that such structures play critical role in the next generation products,which shows an urgent demand for the *** machining is one of the most important approaches widely used in engineering and scientific *** is high-efficient and applicable for most kinds of ***,the processing scale covers a huge range from millimeters to nanometers,and has already touched the atomic ***–material interaction mechanism,as the foundation of laser machining,determines the machining accuracy and surface *** becomes much more sophisticated and dominant with a decrease in processing scale,which is systematically reviewed in this *** general,the mechanisms of laser-induced material removal are classified into ablation,CE and atomic desorption,with a decrease in the scale from above microns to *** effects of processing parameters on both fundamental material response and machined surface quality are discussed,as well as theoretical methods to simulate and understand the underlying *** at nanometric to atomic scale are provided,which demonstrate the capability of laser machining in achieving the ultimate precision and becoming a promising approach to ACSM.

关键词： laser machining mechanism atomic and close-to-atomic scale manufacturing ACSM manufacturing III

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4H-SiC激光烧蚀的三维分子动力学研究

中国激光 2024年第20期51卷 261-268页

作者：安豪杰王金石房丰洲天津大学精密测试技术及仪器全国重点实验室天津300072 天津大学精密仪器与光电子工程学院微纳制造实验室(MNMT) 天津300072

飞秒激光直写在原子及近原子尺度制造领域中表现出独特的优势。为了研究飞秒激光与材料在原子及近原子尺度的相互作用过程,给出了一种基于双温方程的三维分子动力学模型,开展了4H-SiC表面飞秒激光烧蚀过程与机制的研究,对不同能量密度... 详细信息

飞秒激光直写在原子及近原子尺度制造领域中表现出独特的优势。为了研究飞秒激光与材料在原子及近原子尺度的相互作用过程,给出了一种基于双温方程的三维分子动力学模型,开展了4H-SiC表面飞秒激光烧蚀过程与机制的研究,对不同能量密度激光辐照产生的原子轨迹、温度场、结构形貌和烧蚀产物进行了分析,并探讨了能量密度对表面改性和材料去除的影响。研究结果表明:在低能量密度下,碳化硅材料经激光诱导主要发生晶相结构向非晶相结构的转变;而在高能量密度下,中心区材料的爆炸沸腾是材料喷射去除以及边缘材料堆积的主要原因。烧蚀产物为气与液的两相混合物,其组分占比依赖于激光能量密度。该三维模型为原子及近原子尺度飞秒激光加工提供了理论分析的新途径。

关键词：激光技术材料加工双温模型分子动力学原子及近原子尺度制造

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Marangoni凝结形态的影响因素

化工学报 2011年第11期62卷 3053-3059页

作者：胡申华严俊杰王进仕新疆大学电气工程学院热能动力系新疆乌鲁木齐830047 西安交通大学动力工程与多相流国家重点实验室陕西西安710049

用实验方法研究了宏观温度场对一定浓度范围内的水-酒精蒸气混合物的Marangoni凝结的影响。根据拍摄记录的图片,观察到了膜状、珠状、珠状带块状、波动条纹状、溪状和珠状带溪状6种凝结形态。发现并非所有的凝结形态都出现在每个工况中... 详细信息

用实验方法研究了宏观温度场对一定浓度范围内的水-酒精蒸气混合物的Marangoni凝结的影响。根据拍摄记录的图片,观察到了膜状、珠状、珠状带块状、波动条纹状、溪状和珠状带溪状6种凝结形态。发现并非所有的凝结形态都出现在每个工况中,而且有些凝结状态之间并没有严格的界限。凝结形态随过冷度、浓度、流速、压力和表面温差的不同会发生变化,尤其是过冷度和浓度对凝结形态的影响最大。凝结形态与其对应的凝结表面传热系数有紧密的联系:在相同的实验条件下,当凝结表面传热系数出现峰值时,其对应的凝结形态均为珠状凝结。当凝结表面传热系数较低时,其对应的凝结形态为膜状凝结或较大液块凝结。最后对平块和斜块的Marangoni凝结形态进行了对比分析:可以看出斜块凝结面上液珠比较混乱,凝结形态不能简单地归结为珠状、条状、环状、平膜状和带起伏的膜状中的一种,一般是各种凝结形态都有一部分,或者说居于各凝结形态的中间过渡态。

关键词：水-酒精混合蒸气 Marangoni凝结凝结形态传热系数

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热网储能动态仿真及热力学分析

工程热物理学报 2024年第10期45卷 2965-2973页

作者：雷琪安种道彤赵全斌王进仕西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049

为了提高热电联产机组的运行灵活性,本文搭建了350 MW机组与热网动态模型,研究了热网及热用户的动态特性,获得了不同环境温度、热用户温度边界条件下热网的最大蓄热能力以及热网蓄/放热能力对机组调峰能力的影响。结果表明:热网供回水... 详细信息

为了提高热电联产机组的运行灵活性,本文搭建了350 MW机组与热网动态模型,研究了热网及热用户的动态特性,获得了不同环境温度、热用户温度边界条件下热网的最大蓄热能力以及热网蓄/放热能力对机组调峰能力的影响。结果表明:热网供回水温度、热用户温度均与抽汽流量近似呈线性关系;热网最大蓄热能力随着环境温度的降低增加而减小,当环境温度从0℃降低到-20℃时,最大蓄热能力下降了47.4%;机组调峰能力提升量随环境温度降低略有增加,环境温度从0℃下降至-20℃时,机组调峰能力提升量从6.9 MW增加至9.6 MW;热网热效率随着环境温度与抽汽流量的增加略微提高,但热网的效率较低,并且随着环境温度与抽汽流量的增加明显提高。

关键词：热电联产热网蓄热动态特性

基于服务化的先进制造业全球价值链升级演进过程仿真研究

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科技进步与对策 2024年第1期41卷 44-55页

作者：綦良群燕奇王金石哈尔滨理工大学经济与管理学院黑龙江哈尔滨150080

运用系统动力学研究方法,构建基于服务化的先进制造业全球价值链升级演进模型,运用Vensim PLE软件进行系统仿真。研究发现:(1)技术创新能力、人力资本和资本存量均对基于服务化的先进制造业全球价值链攀升起重要推动作用;(2)先进制造企... 详细信息

运用系统动力学研究方法,构建基于服务化的先进制造业全球价值链升级演进模型,运用Vensim PLE软件进行系统仿真。研究发现:(1)技术创新能力、人力资本和资本存量均对基于服务化的先进制造业全球价值链攀升起重要推动作用;(2)先进制造企业服务化转型是实现全球价值链地位攀升的重要途径,技术创新是先进制造业向全球价值链上游攀升的主要推动力,人力资本是先进制造业向全球价值链下游攀升的主要推动力。研究结论有助于丰富先进制造业全球价值链升级演进研究的整体性和系统性,对于指导先进制造业通过服务化转型实现全球价值链升级具有一定借鉴意义。

关键词：服务化转型先进制造业全球价值链系统动力学演进过程

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不同进汽温度火电机组多压冷端系统综合性能分析

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中国电机工程学报 2022年第1期42卷 229-237页

作者：符悦雷宇刘明王进仕严俊杰动力工程多相流国家重点实验室(西安交通大学) 陕西省西安市710049 中国东方电气集团四川省成都市611731

为提高燃煤机组的效率和降低机组的度电成本,该文建立多压冷端多参数多目标优化模型,以高参数超超临界机组为对象,分析凝汽器汽室数量和汽室面积对冷端系统的影响规律,优化获得不同参数等级机组的最优凝汽器汽室数量、凝汽器面积及冷却... 详细信息

为提高燃煤机组的效率和降低机组的度电成本,该文建立多压冷端多参数多目标优化模型,以高参数超超临界机组为对象,分析凝汽器汽室数量和汽室面积对冷端系统的影响规律,优化获得不同参数等级机组的最优凝汽器汽室数量、凝汽器面积及冷却水流量,得到不同参数等级机组的冷端设计方案。结果表明:多压冷端较单压冷端的总投资的增加量随凝汽器总面积的增大先减少再趋于平缓。对不同进汽温度进组而言,主蒸汽参数越高,多压冷端的经济性越好。当机组的度电成本一样时,采用多压冷端的机组的效率大于单压冷端。

关键词：冷端系统多压凝汽器遗传算法多参数多目标优化