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Artificial neural network analysis of the Nusselt number and friction factor of hydrocarbon fuel under supercritical pressure

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Propulsion and Power Research 2022年第3期11卷 325-336页

作者： kaihang tao Jianqin Zhu Zeyuan Cheng Dike Li National Key Laboratory of Science and Technology on Aero-Engine Aero-thermodynamics School of Energy and Power EngineeringBeihang UniversityBeijing100191China

This paper presents the Nusselt number and friction factor model for hydrocarbon fuel under supercritical pressure in horizontal circular tubes using an artificial neural network(ANN)analysis on the basis of the back propagation *** derivation of the proposed model relies on a large number of experimental data obtained from the tests performed with the platform of supercritical flow and heat *** topology structures,training algo-rithms and transfer functions are employed in model *** performance of the optimal ANN model is evaluated with the mean relative error,the determination coefficient,the number of iterations and the convergence *** is demonstrated that the model has high prediction accuracy when the tansig transfer function,the Levenberg-Marquardt training algo-rithm and the three-layer topology of 4-9-1 are *** addition,the accuracy of the ANN model is observed to be the highest compared with other classic empirical *** relative error values of 4.4%and 3.4%have been achieved for modeling of the Nusselt number and friction factor respectively over the whole experimental data *** ANN model estab-lished in this paper is shown to have an excellent performance in learning ability and general-ization for characterizing the flow and heat transfer law of hydrocarbon fuel,which can provide an alternative approach for the future study of supercritical fluid characteristics and the associ-ated engineering applications.

关键词： Artificial neural network(ANN) Nusselt number Friction factor Supercritical pressure Hydrocarbon fuel

基于人工神经网络模型的超临界RP-3热物性计算

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航空动力学报 2023年第4期38卷 806-815页

作者：陶凯航朱剑琴程泽源北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191

为准确得到超临界压力下RP-3的热物性,基于人工神经网络(ANN)方法建立超临界RP-3的密度、黏度、比定压热容和导热系数的计算模型。以广义对应态法则计算得到的RP-3热物性结果训练神经网络,并耦合了实验误差模型得到修正后的ANN模型。计... 详细信息

为准确得到超临界压力下RP-3的热物性,基于人工神经网络(ANN)方法建立超临界RP-3的密度、黏度、比定压热容和导热系数的计算模型。以广义对应态法则计算得到的RP-3热物性结果训练神经网络,并耦合了实验误差模型得到修正后的ANN模型。计算温度变化范围为300~800 K,压力变化范围为3~6 MPa。结果表明:ANN模型能准确地预测超临界RP-3的热物性,且计算精度比广义对应态法则计算得到的结果提高了16.3%。在压力为5 MPa的工况下,ANN模型预测的密度、黏度、比定压热容和导热系数的回归系数均大于0.99,与实验结果平均相对误差分别为1.5%、4.1%、0.9%和0.7%。

关键词：超临界航空煤油RP-3 广义对应态法则人工神经网络模型热物性

A Caching Strategy Based on Many-to-Many Matching Game in D2D Networks

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Tsinghua Science and Technology 2021年第6期26卷 857-868页

作者： kaihang Yu Zhonggui Ma Runyu Ni tao Zhang School of Computer and Communication Engineering University of Science and Technology BeijingBeijing 100083China Key Lab of Information Network Security Ministry of Public SecurityShanghai 201204China

Wireless edge caching has been proposed to reduce data traffic congestion in backhaul links, and it is being envisioned as one of the key components of next-generation wireless networks. This paper focuses on the influences of different caching strategies in Device-to-Device(D2D) networks. We model the D2D User Equipments(DUEs) as the Gauss determinantal point process considering the repulsion between DUEs, as well as the caching replacement process as a many-to-many matching game. By analyzing existing caching placement strategies, a new caching strategy is proposed, which represents the preference list of DUEs as the ratio of content popularity to cached probability. There are two distinct features in the proposed caching strategy.(1) It can cache other contents besides high popularity contents.(2) It can improve the cache hit ratio and reduce the latency compared with three caching placement strategies: Least Recently Used(LRU), Equal Probability Random Cache(EPRC), and the Most Popular Content Cache(MPC). Meanwhile, we analyze the effect of caching on the system performance in terms of different content popularity factors and cache capacity. Simulation results show that our proposed caching strategy is superior to the three other comparison strategies and can significantly improve the cache hit ratio and reduce the latency.

关键词： caching strategy Device-to-Device(D2D)networks Gauss determinantal point process many-to-many matching game

基于发射光谱的绝缘油中放电参数时间演化特性

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高电压技术 2024年第7期50卷 3191-3198页

作者：郭凯航章程孙建涛陈根永李金忠邵涛郑州大学电气与信息工程学院郑州450001 中国科学院电工研究所等离子体科学和能源转化北京市国际科技合作基地北京100190 中国科学院大学北京100049 中国电力科学研究院有限公司北京100192 国家电网有限公司北京100031

为了研究绝缘油中击穿放电通道参数演化过程,搭建了绝缘油中放电发射光谱诊断平台,通过实验得到绝缘油中微秒级击穿放电过程的典型发射光谱和时间演化发射光谱,分别使用Stark展宽法和Boltzmann点法对绝缘油中放电等离子体通道的电子数... 详细信息

为了研究绝缘油中击穿放电通道参数演化过程,搭建了绝缘油中放电发射光谱诊断平台,通过实验得到绝缘油中微秒级击穿放电过程的典型发射光谱和时间演化发射光谱,分别使用Stark展宽法和Boltzmann点法对绝缘油中放电等离子体通道的电子数密度和电子温度时间演化特性进行诊断。从绝缘油中放电击穿的典型发射光谱中可观察到H_(α)谱线、C_(2)斯旺带和电极金属原子发射谱线。对比放电电流波形与时间演化发射光谱可发现电流强度与光谱强度呈正相关。放电等离子体通道参数诊断结果表明:电子数密度在放电1~2μs时达到峰值1.12×10^(18)cm^(-3),18μs后稳定在10^(17)cm^(-3)量级;整个放电过程电子温度在7000~8200K范围内波动,总体呈上升趋势;根据参数诊断结果可判断绝缘油中放电等离子体通道处于局部热力学平衡状态。

关键词：绝缘油发射光谱放电等离子体电子数密度电子温度

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烟气单质汞催化氧化技术研究进展

能源环境保护 2023年第3期37卷 163-174页

作者：李国良叶凯航耿孟达郑扬岳涛北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

本文综述了近年来单质汞(Hg^(0))催化氧化技术的研究进展,重点介绍了钒基催化剂、贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂三类Hg^(0)氧化催化剂的研究现状。钒基催化剂汞氧化效率与烟气中HCl和Cl_(2)浓度密切相关;以Au、Ag、Pt、Ru、Pd等... 详细信息

本文综述了近年来单质汞(Hg^(0))催化氧化技术的研究进展,重点介绍了钒基催化剂、贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂三类Hg^(0)氧化催化剂的研究现状。钒基催化剂汞氧化效率与烟气中HCl和Cl_(2)浓度密切相关;以Au、Ag、Pt、Ru、Pd等元素作为核心活性位点的贵金属催化剂由于其对汞原子的选择性强亲和力,是具有应用前景的Hg^(0)氧化催化剂;过渡金属氧化物(Cu、Mn、Fe、Mo、Ag、Pd、Cr等)表现出较好的中低温Hg^(0)氧化催化剂能力。大多数催化剂在一定温度下均具有很高的Hg^(0)氧化效率,但烟气中的NH_(3)和SO_(2)严重抑制了催化剂活性,分别从94.7%±3.9%和83.9%±4.8%降至66.8%±16.8%和57.1%±7.5%。在复杂的烟气条件下,单一氧化位点的金属氧化物不适合作为Hg^(0)氧化催化剂,采用多组分金属氧化物耦合建立多活性反应区域,有效分析烟气中的SO_(2)、NO、NH_(3)和Hg^(0)吸附反应区域,是设计构建NO、Hg^(0)等多污染物协同控制催化剂的关键。本文同时讨论了高效Hg^(0)氧化催化剂未来面临的挑战。

关键词：催化剂汞氧化贵金属过渡金属

多配位水分子的焦磷酸锰用于电催化水氧化研究

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第7期62卷 166-177页

作者：杨树姣江鹏飞岳楷航郭凯杨璐娜韩金秀彭欣阳张学鹏郑浩铨杨韬曹睿严雅张伟陕西师范大学化学化工学院应用表面与胶体化学教育部重点实验室陕西西安710119 重庆大学化学化工学院重庆401331 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

自然界水氧化中心Mn_(4)CaO_(5)团簇中的配位水被认为在促进水氧化方面起着重要作用.许多报道模拟了Mn_(4)CaO_(5)结构并研究了其析氧反应(OER)过程,但配位水结构难以模拟,在OER过程中的具体功能尚不明确.目前,揭示配位水在OER中的具体... 详细信息

自然界水氧化中心Mn_(4)CaO_(5)团簇中的配位水被认为在促进水氧化方面起着重要作用.许多报道模拟了Mn_(4)CaO_(5)结构并研究了其析氧反应(OER)过程,但配位水结构难以模拟,在OER过程中的具体功能尚不明确.目前,揭示配位水在OER中的具体作用存在以下挑战.首先,大多数锰基材料的配位结构,特别是表面结构是模糊的,导致结构-性能相关性难以确定.其次,在Mn位点上引入配位水时,往往不可避免地会改变Mn中心的核心结构,甚至改变Mn的化合价,这些干扰因素可能严重混淆配位水对OER的影响,不利于探究OER过程中配位水分子的作用.因此,构建一个理想的催化剂平台用于研究配位水分子在水氧化过程中的作用具有重要意义.本文提出了一种研究OER过程中配位水分子作用的有效方法,并阐明了OER过程中源于锰中心配位水分子结构-活性关系.采用水热法合成了一种结晶型焦磷酸锰(crystalline MnPi).在相同起始物料比、不同反应条件下,采用共沉淀法制备了分子式相同的非晶型焦磷酸锰(amorphous MnPi).通过X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱、热重分析和理论模拟,确定了MnPi催化剂的晶体结构(Mn_(2)P_(2)O_(7)·3H_(2)O).在0.05 mol L^(-1)pH=7.0的磷酸盐缓冲溶液中,crystalline MnPi催化剂比amorphous MnPi催化剂表现出更好的OER活性.晶体结构研究结果表明,crystalline MnPi催化剂暴露的Mn位点上含有四个配位水分子,并且相邻Mn位点通过氢键相互连接形成连续的氢键网络结构.连续的氢键网络使氧原子的电荷中和水平更高,使得crystalline MnPi催化剂中Mn^(Ⅱ/Ⅲ)转换更容易,进一步揭示了配位水在水氧化机理中扮演的重要角色.详细的电化学动力学研究、原位/非原位表面表征和理论计算结果表明,crystalline MnPi催化剂的Mn^(Ⅱ/Ⅲ)氧化过程在动力学和热力学上都比amorphous MnPi催化剂容易发生.同时,crystalline MnPi催化剂中配位水分管子有效参与了Mn(Ⅱ)到Mn(Ⅲ)的质子耦合电子转移过程,此过程是锰基体系中水氧化反应中的起始关键步骤.pH动力学实验结果表明,amorphous MnPi催化剂的Mn^(Ⅱ/Ⅲ)氧化步骤为常见的2H^(+)/le单位点过程.然而,由于crystalline MnPi催化剂表面暴露的Mn位点上存在多个配位水分子,导致crystalline MnPi催化剂的Mn^(Ⅱ/Ⅲ)氧化步骤为3H^(+)/2e双位点过程.双位点上的三个配位水分子失去三个质子生成三个OH基团,OH基团通过彼此之间以及与周围配位水分子之间的氢键来有效稳定中间体电荷,进而促进水氧化的发生.综上所述,以精心设计的催化剂平台进行对比研究,直观地观察和理解了配位水分子对电催化水氧化的重要作用,为阐明锰基催化体系中配位水分子在水氧化过程中的重要作用提供了有价值的见解.

关键词：水氧化结构电催化配位水磷酸锰

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关于铂的测定方法综述

广东化工 2020年第10期47卷 137-137,131页

作者：陈红波张海韦涛易楷航张文贵州理工学院材料与能源工程学院贵州贵阳550003

本文综述了测定金属铂的各种方法,目前常用的方法是电感耦合等离子体原子发射光谱法。其他检测方法有电感耦合等离子体质谱法、分光光度法、极谱法等,并分别介绍了其特点,说明了其测量铂的应用领域。

关键词：铂测定电感耦合等离子体

一种亚硫酸氢根磷光探针的合成及其细胞成像研究

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化学研究 2019年第6期30卷 629-634页

作者：许文娟翟伟俊包蕙王涛陈凯是凯航马廷春南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院有机电子与信息显示国家重点实验室培育基地江苏南京210023 蚌埠医学院公共基础学院安徽蚌埠233030

设计合成了一种基于铱配合物的亚硫酸氢根(HSO^-3)磷光探针材料(S-1).该探针铱配合物的N^C配体(4-(2-吡啶基)苯甲醛)含有能与HSO-3发生特异性反应的醛基单元,在N^N配体(2-吡啶基苯并咪唑)的碳链上引入了增强生物相容性的三苯基磷盐单元... 详细信息

设计合成了一种基于铱配合物的亚硫酸氢根(HSO^-3)磷光探针材料(S-1).该探针铱配合物的N^C配体(4-(2-吡啶基)苯甲醛)含有能与HSO-3发生特异性反应的醛基单元,在N^N配体(2-吡啶基苯并咪唑)的碳链上引入了增强生物相容性的三苯基磷盐单元.利用紫外-可见吸收光谱和发射光谱表征了该探针对HSO^-3的响应性,随着HSO^-3浓度的增加,配合物在550 nm处发射明显降低并红移到576 nm,探针S-1的溶液从发黄光到到弱的橙光,可以通过肉眼观察到.细胞成像实验表明探针S-1可以进入到细胞中,并可以检测细胞中的HSO^-3.

关键词：磷光配合物亚硫酸氢根生物成像

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钢铁企业高能效低碳发展分析

能源环境保护 2023年第1期37卷 102-114页

作者：邢奕耿孟达叶凯航苏福永李存旺夏德宏岳涛苏伟北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

钢铁企业的低碳转型,对我国钢铁企业高能效低碳发展、实现我国“双碳”目标起着至关重要的作用。本文分析了我国钢铁企业在能源方面的利用现状和余热资源的主要分布情况以及余热资源的主要利用方式。在能源消耗方面,虽然中国重点钢铁企... 详细信息

钢铁企业的低碳转型,对我国钢铁企业高能效低碳发展、实现我国“双碳”目标起着至关重要的作用。本文分析了我国钢铁企业在能源方面的利用现状和余热资源的主要分布情况以及余热资源的主要利用方式。在能源消耗方面,虽然中国重点钢铁企业吨钢综合能耗在逐年下降,但是由于大部分钢铁企业节能技术较为传统,导致近年来吨钢能耗下降幅度逐渐减小,已经呈现出几乎不变的趋势,在节能技术方面进行创新改革已势在必行。同时,各个钢铁企业技术发展水平不一,导致吨钢能耗最小值与最大值之间相差巨大。在钢铁企业余热资源利用方面,情况依旧不容乐观,虽然炼钢、热轧工序中余热资源利用程度在40%~50%之间,但是焦化、烧结、炼铁工序中余热资源利用程度不足20%,尤其在炼铁工序中,余热资源利用程度仅仅达到10%左右。因此,进行余热回收技术的创新,对钢铁企业降低能耗,提高余热资源利用程度至关重要。最后,本文讨论了新能源(例如生物质能、绿电等)对传统能源的替代作用,使用新能源有助于降低钢铁企业的能耗,从而早日达成“双碳”目标。

关键词：能效低碳节能余热利用钢铁企业

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