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A novel box-counting method for quantitative fractal analysis of threedimensional pore characteristics in sandstone

International Journal of Mining Science and Technology 2024年第4期34卷 479-489页

作者： Huiqing Liu Heping Xie Fei Wu Cunbao Li renbo Gao State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control Chongqing UniversityChongqing 400030China School of Resources and Safety Engineering Chongqing UniversityChongqing 400030China Guangdong Provincial Key Laboratory of Deep Earth Sciences and Geothermal Energy Exploitation and Utilization Shenzhen UniversityShenzhen 518060China Shenzhen Key Laboratory of Deep Underground Engineering Sciences and Green Energy College of Civil and Transportation EngineeringShenzhen UniversityShenzhen 518060China

Fractal theory offers a powerful tool for the precise description and quantification of the complex pore structures in reservoir rocks,crucial for understanding the storage and migration characteristics of media within these *** with the challenge of calculating the three-dimensional fractal dimensions of rock porosity,this study proposes an innovative computational process that directly calculates the three-dimensional fractal dimensions from a geometric *** employing a composite denoising approach that integrates Fourier transform(FT)and wavelet transform(WT),coupled with multimodal pore extraction techniques such as threshold segmentation,top-hat transformation,and membrane enhancement,we successfully crafted accurate digital rock *** improved box-counting method was then applied to analyze the voxel data of these digital rocks,accurately calculating the fractal dimensions of the rock pore *** numerical simulations of permeability experiments were conducted to explore the physical correlations between the rock pore fractal dimensions,porosity,and absolute *** results reveal that rocks with higher fractal dimensions exhibit more complex pore connectivity pathways and a wider,more uneven pore distribution,suggesting that the ideal rock samples should possess lower fractal dimensions and higher effective porosity rates to achieve optimal fluid transmission *** methodology and conclusions of this study provide new tools and insights for the quantitative analysis of complex pores in rocks and contribute to the exploration of the fractal transport properties of media within rocks.

关键词： 3D fractal analysis Fractal dimension Rock pore structure Box-counting method Permeability simulation Computational geosciences

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Enhancing energy storage density of poly(arylene ether nitrile)via incorporating modified barium titanate nanorods and hotstretching

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Nano Research 2024年第8期17卷 7574-7584页

作者： Zhengjiao Zhang Lingyun Zhou Lingling Wang Qingqing Hao Xiufu Hua renbo Wei School of Chemical Engineering Northwest UniversityXi’an 710069China Yangtze Delta Region Institute Tsinghua UniversityJiaxing 314006China

Dielectric energy storage materials that are extensively employed in capacitors and other electronic devices have attracted increasing attentions amid the rapid progress of electronic ***,the commercialized polymeric and ceramic dielectric materials characterized by low energy storage density face numerous limitations in practical *** this study,we report the simultaneous enhancement of dielectric properties of poly(arylene ether nitrile)(PEN)through the incorporating of sulfonated PEN(SPEN)modified barium titanate nanorods(BTNR)(SPEN@BTNR)and *** is synthesized using a two-step hydrothermal method,aminated with KH550,and then reacted with SPEN to form the cladding-modified SPEN@*** to the intrinsic high permittivity of barium titanate(BT)and enhanced compatibility between SPEN@BTNR and PEN stemming from the cladding of SPEN,the dielectric constant and breakdown strength of SPEN@BTNR/PEN composite are as high as 14.0 at 103 Hz and 198.1 kV/mm at the doping amount of 15 wt.%,*** a result,the energy storage density of SPEN@BTNR/PEN is increased to 2.43 J/cm^(3),compared with that of 0.82 J/cm^(3)for *** addition,derived from the rearrangement of SPEN@BTNR and orientation of PEN after hot-stretching,the dielectric constant and breakdown strength of SPEN@BTNR/PEN with 15 wt.%fillers are further enhanced to 17.1 and 204.8 kV/mm,respectively,resulting in an energy storage density of 3.36 J/cm^(3).The boosting of energy storage density up to 310%provides a new idea for improving the performances of dielectric energy storage materials.

关键词： barium titanate nanorods poly(arylene ether nitrile) dielectric constant breakdown strength energy density

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High Areal Capacity and Long Cycle Life Flexible Mild Quasi-Solid-State Ag-Zn Battery with Dendrite-Free Anode

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Energy & Environmental Materials 2024年第1期7卷 34-41页

作者： Yanzhe Zhu renbo Zhu Fandi Chen Shuo Zhang Yu-Chieh Kuo Peiyuan Guan Mengyao Li Yunjian Liu Zhaojun Han Tao Wan Dawei Wang Caiyun Wang Dewei Chu School of Materials Science and Engineering The University of New South WalesSydneyNew South Wales 2052Australia School of Material science and Engineering Jiangsu UniversityZhenjiang 212013China School of Chemical Engineering The University of New South WalesSydneyNew South Wales 2052Australia Intelligent Polymer Research Institute AIIMInnovation CampusUniversity of WollongongNorth Wollongong New South Wales 2522Australia

Silver-zinc(Ag-Zn)batteries are a promising battery system for flexible electronics owing to their high safety,high energy density,and stable output ***,poor cycling performance,low areal capacity,and inferior flexibility limit the practical application of Ag-Zn ***,we develop a flexible quasi-solid-state Ag-Zn battery system with superior performance by using mild electrolyte and binder-free *** foam current collector is introduced to impede the growth of Zn dendrite,and the structure of Ag cathode is engineered by electrodeposition and chloridization process to improve the areal *** novel battery demonstrates a remarkable cycle retention of 90%for 200 cycles at 3 mA cm^(-2).More importantly,this binder-free battery can afford a high capacity of 3.5 mAh cm^(-2)at 3 mA cm^(-2),an outstanding power density of 2.42 mW cm^(-2),and a maximum energy density of 3.4 mWh cm^(-2).An energy management circuit is adopted to boost the output voltage of a single battery,which can power electronic ink display and Bluetooth temperature and humidity *** developed battery can even operate under the extreme conditions,such as being bent and sealed in solid *** work offers a path for designing electrodes and electrolyte toward high-performance flexible Ag-Zn batteries.

关键词： binder-free electrodes dendrite-free flexible Ag-Zn battery mild electrolyte quasi-solid-state

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配筋率与质量比对FRP-RC梁冲击响应与损伤的影响

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第4期54卷 816-826页

作者：金浏郑敏张仁波杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124

基于考虑应变率效应的三维数值模型,对玄武岩纤维增强复材筋混凝土(BFRP-RC)梁的抗冲击性能进行了研究.分析了冲击体与FRP-RC梁质量比、配筋率等因素对冲击响应的影响规律.结果表明,随着质量比增大,FRP筋混凝土梁的破坏模式从弯曲破坏... 详细信息

基于考虑应变率效应的三维数值模型,对玄武岩纤维增强复材筋混凝土(BFRP-RC)梁的抗冲击性能进行了研究.分析了冲击体与FRP-RC梁质量比、配筋率等因素对冲击响应的影响规律.结果表明,随着质量比增大,FRP筋混凝土梁的破坏模式从弯曲破坏转变为剪切破坏,但是配筋率的改变并不影响梁的破坏模式.由于BFRP筋弹性模量低,并且没有屈服阶段,故即使在梁损伤比较严重的情况下,BFRP筋的应变和BFRP筋梁的位移也会发生较大恢复.在冲击过程中,冲击力时程曲线的形状与质量比之间的规律不随配筋率而改变.此外,以剩余承载力为基准,建立了以频率变化、损伤因子和峰值位移为指标的损伤评估方法,为实际工程中FRP筋混凝土梁构件的灾后处置提供理论基础.

关键词：落锤冲击损伤评估数值模拟 FRP-RC梁质量比

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基于一致性算法的新型电力系统边缘集群分布式经济调度模型

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可再生能源 2024年第4期42卷 553-560页

作者：吴任博刘淑琴山东大学电气工程学院山东济南250061

随着风电、光伏等可再生能源大量并入新型电力系统配电网,大量分散的风电、光伏等集群呈现出分布式管理和控制方式,使传统集中式的经济调度方法陷入困境。对此,基于传统一致性算法,文章提出了风电、光伏构成的边缘集群分布式经济调度模... 详细信息

随着风电、光伏等可再生能源大量并入新型电力系统配电网,大量分散的风电、光伏等集群呈现出分布式管理和控制方式,使传统集中式的经济调度方法陷入困境。对此,基于传统一致性算法,文章提出了风电、光伏构成的边缘集群分布式经济调度模型。首先,给出了风电、光伏的边缘集群模型及其波动性特性;其次,推导了传统一致性算法及实现经济调度的优化模型;在此基础上,结合风电和光伏边缘集群模型,提出了风电、光伏的边缘集群的一致性经济调度分布式算法;最后,以某实际系统为例,对所提算法模型进行仿真验证。结果显示了所提模型的有效性。

关键词：一致性算法边缘集群分布式经济调度

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高比例可再生能源接入下含自愈性能的分布式配电网重构策略研究

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发电技术 2024年第5期45卷 975-982页

作者：吴任博黄奕俊广东电网有限责任公司广州供电局广东省广州市510000 山东大学电气工程学院山东省济南市250061

【目的】随着可再生能源电网占比逐年增加,电网的波动性和不确定性显著提升,给配电网的安全运行带来挑战。针对高比例新能源电网分布式配网重构问题,提出一种在线滚动优化框架方法。【方法】通过分布式共识协议获取网络拓扑和节点运行信... 详细信息

【目的】随着可再生能源电网占比逐年增加,电网的波动性和不确定性显著提升,给配电网的安全运行带来挑战。针对高比例新能源电网分布式配网重构问题,提出一种在线滚动优化框架方法。【方法】通过分布式共识协议获取网络拓扑和节点运行信息,在N-1和N-2线路故障状态下自动重构,实现配电网无额外外部触发信号情况下自动恢复正常运行,保证电网经济运行。同时采用滚动优化方法处理高比例可再生能源所导致的电网波动问题,并利用生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)技术生成新数据,结合历史数据实现电网运行数据高精度预测。【结果】所提方法在正常状态、单点故障和两点故障3种情况下,均能实现电网的自动经济运行优化和自愈修复。【结论】与鲁棒规划和随机规划等方法相比,所提出方法可提升电网预测精度。

关键词：可再生能源分布式电源配电网重构配电网自愈高比例新能源分布式优化滚动优化

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高温下及高温冷却后中柱失效足尺RC梁-柱子结构抗连续倒塌性能

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建筑结构学报 2024年第7期45卷 153-165页

作者：金浏兰冬璆张仁波钱凯李健杜修力北京工业大学城市减灾与防灾防护教育部重点实验室北京100124 桂林理工大学土木建筑工程学院广西桂林541004

为研究RC框架结构在受火工况下的破坏机理以及抗连续倒塌机制,基于热-力顺序耦合方法建立了足尺的三维有限元数值模型。在验证模型准确性的基础上,对高温下及高温冷却后的中柱失效足尺RC梁-柱子结构展开Pushdown分析,并研究了受火时间... 详细信息

为研究RC框架结构在受火工况下的破坏机理以及抗连续倒塌机制,基于热-力顺序耦合方法建立了足尺的三维有限元数值模型。在验证模型准确性的基础上,对高温下及高温冷却后的中柱失效足尺RC梁-柱子结构展开Pushdown分析,并研究了受火时间、边柱受火及抗震构造等因素的影响,并与前期基于1/2缩尺子结构展开的研究进行对比。有限元分析结果表明:在高温下,由于钢筋和混凝土力学性能的退化,子结构的第一峰荷载明显下降;当受火时间为30 min时,子结构的破坏模式与常温下相似,最终失效由靠近中柱梁端钢筋断裂控制;而当受火时间超过60 min时,子结构的破坏由梁顶部钢筋截断处的破坏控制;高温冷却后子结构可相继发展压拱机制和悬索机制抵抗倒塌,其变形能力及极限荷载与常温下相近。此外,在边柱受火时间超过60 min并冷却后,拟静力作用下子结构边柱发生轴心受压破坏;在受火时间为30~120 min时,采用抗震构造可使高温冷却后子结构的极限荷载和变形能力分别至少提高51%和39%。

关键词：钢筋混凝土结构梁-柱子结构有限元分析高温连续倒塌抗力机制

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超紧凑型钢管感应调质热处理线的研究应用

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宝钢技术 2024年第1期 44-51页

作者：王仁波烟台鲁宝钢管有限责任公司山东烟台264002

通过ARE产线钢管感应调质热处理线研究应用项目的开展,对现有感应热处理线进行改造。现有的ARE钢管感应热处理线整体布局不变,整流变压器、上料台架、上料装置、下料装置、双向链式冷床、下料台架及液压站等利旧,输送辊道部分利旧、局... 详细信息

通过ARE产线钢管感应调质热处理线研究应用项目的开展,对现有感应热处理线进行改造。现有的ARE钢管感应热处理线整体布局不变,整流变压器、上料台架、上料装置、下料装置、双向链式冷床、下料台架及液压站等利旧,输送辊道部分利旧、局部改造,淬火电源、回火电源及感应圈根据产品方案按照淬火+回火工艺要求重新设计并更新,补齐相应的水淬及配套的水循环系统,配套相应仪表、自动化、计算机系统,实现温度闭环控制。通过改造将现有感应热处理线打造成一条超紧凑型钢管感应调质热处理线,使其具备年淬火+回火热处理管线管、接箍料、石油套管等3万t的生产能力,弥补ARE产线热处理的缺口,提高产线的盈利能力。

关键词：感应调质热处理线淬火电源回火电源感应圈温度闭环控制

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异构能源系统模块化建模及控制策略研究

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太阳能学报 2024年第6期45卷 161-170页

作者：胡帆董文杰周小光吴任博毕燕雷广东电网有限责任公司广州供电局广州510620 东方电子股份有限公司烟台264000

基于模块化思想提出一种新型异构能源系统建模方法,并设计了相应控制策略。其中,综合考虑光伏发电、热电联产、储能技术,以混合逻辑动态系统表示方法建立异构能源系统模型;针对投资、运行和维护成本优化,构建模型预测控制策略。该文所... 详细信息

基于模块化思想提出一种新型异构能源系统建模方法,并设计了相应控制策略。其中,综合考虑光伏发电、热电联产、储能技术,以混合逻辑动态系统表示方法建立异构能源系统模型;针对投资、运行和维护成本优化,构建模型预测控制策略。该文所提策略中考虑了异构能源系统与上游能源系统之间的能源交易、系统非线性或混合系统行为。通过将所提策略与传统控制策略进行比较,分析不同用户行为、不断变化的气候条件和预测误差对节能潜力的影响。算例分析结果表明:所提方法可有效利用可变的清洁能源和储能技术来优化异构能源系统的运营,每年可节省3%~6%的成本。

关键词：可再生能源优化调度电池储能异构能源系统成本优化

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计算思维在“土木工程”专业中的横向价值探讨与培养模式思考

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重庆建筑 2024年第8期23卷 18-23页

作者：阙仁波厦门大学嘉庚学院福建漳州363105

该文探讨了计算思维在“土木工程”专业中的横向价值与融合培养模式。介绍了计算思维的一般特征,以及如何将之迁移并融入“土木工程”专业教育中。通过程序设计习得的计算思维,可赋能专业软件开发,赋能科学发现和技术创新,透视专业软件... 详细信息

该文探讨了计算思维在“土木工程”专业中的横向价值与融合培养模式。介绍了计算思维的一般特征,以及如何将之迁移并融入“土木工程”专业教育中。通过程序设计习得的计算思维,可赋能专业软件开发,赋能科学发现和技术创新,透视专业软件“黑箱”,促进软件学习和应用;或通过不插电的方式赋能专业学习,进行体系建构。通过计算思维的赋能,可更好地理解数字化时代的发展逻辑,适应和促进“土木工程”专业发展的范式变革。

关键词：计算思维 “土木工程” 横向价值融合培养模式数字化时代范式变革

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