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Numerical simulation on the multiphase flow and reoxidation of the molten steel in a two-strand tundish during ladle change

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International Journal of Minerals,Metallurgy and Materials 2024年第7期31卷 1540-1553页

作者： Jingcheng Wang Zhentong Liu Wei Chen Hongliang Chen lifeng zhang School of Mechanical Engineering Yanshan UniversityQinhuangdao 066004China School of Materials Science and Engineering Tianjin UniversityTianjin 300350China School of Mechanical and Materials Engineering North China University of TechnologyBeijing 100144China

A 3D mathematical model was proposed to investigate the molten steel–slag–air multiphase flow in a two-strand slab continuous casting(CC)tundish during ladle *** study focused on the exposure of the molten steel and the subsequent reoxidation *** exposure of the molten steel was calculated using the coupled realizable k–εmodel and volume of fluid(VOF)*** diffusion of dissolved oxygen was determined by solving the user-defined scalar(UDS)***,the user-defined function(UDF)was used to describe the source term in the UDS equation and determine the oxidation rate and oxidation *** effect of the refilling speed on the molten steel exposure and dissolved oxygen content was also *** the refilling speed during ladle change reduced the refilling time and the exposure duration of the molten ***,the elevated refilling speed enlarged the slag eyes and increased the average dissolved oxygen content within the tundish,thereby exacerbating the reoxidation *** addition,the time required for the molten steel with a high dissolved oxygen content to exit the tundish varied with the refilling *** the inlet speed was 3.0 m·s^(-1)during ladle change,the molten steel with a high dissolved oxygen content exited the outlet in a short period,reaching a maximum dissolved oxygen content of 0.000525wt%.Conversely,when the inlet speed was 1.8 m·s^(-1),the maximum dissolved oxygen content was 0.000382wt%.The refilling speed during the ladle change process must be appropriately decreased to minimize reoxidation effects and enhance the steel product quality.

关键词： tundish ladle change reoxidation multiphase flow numerical simulation

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Synchrotron X-ray micro-computed tomography imaging of solid bridges between potash particles near contact points

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Particuology 2024年第9期92卷 24-29页

作者： Mojtaba Nabipoor Hassankiadeh Mohammad Mehdi Heydari Carter Blocka lifeng zhang Department of Chemical and Biological Engineering University of SaskatchewanSKS7N 5A9SaskatoonCanada

Chemical fertilizers,such as potash,have a strong tendency to cake when exposed to *** this work,a novel synchrotron-based X-ray tomography 3D-imaging technique was for the first time employed to investigate the solid bridge formation from 2D and 3D *** processing and a theoretical model were presented to demonstrate recrystallization near contact points between potash particles during a conventional drying *** effect of initial moisture content on the water activity of surface surrounding the contact points was *** results showed that by increasing the moisture content of particles(3%–5%),the dissolution of sylvite increased and the solid bridge length between potash particles was enlarged from 28μm to 44μm due to supersaturation *** addition,the external porosity of potash particles at the end of drying process decreased from 25.3%to 19.5%for 3%and 5%moisture content,respectively.

关键词： Potash fertilizer Solid bridge Recrystallization Synchrotron X-ray micro-CT imaging Drying process

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Predictability of the 7·20 extreme rainstorm in Zhengzhou in stochastic kinetic-energy backscatter ensembles

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Science China Earth Sciences 2024年第7期67卷 2226-2241页

作者： Min YANG Peilong YU lifeng zhang Xiaobing PAN Quanjia ZHONG Yunying LI College of Meteorology and Oceanography National University of Defense TechnologyChangsha 410073China Key Laboratory of High Impact Weather(Special) China Meteorological AdministrationChangsha 410073China Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters/Key Laboratory of Meteorological Disaster Ministry of Education/Joint International Research Laboratory of Climate and Environment ChangeNanjing University of Information Science and TechnologyNanjing 210044China Department of Ocean Science Hong Kong University of Science and TechnologyHong Kong 999077China

The scale-dependent predictability of the devastating 7·20 extreme rainstorm in Zhengzhou,China in 2021 was investigated via ensemble experiments,which were perturbed on different scales using the stochastic kinetic-energy backscatter(SKEB)scheme in the WRF model,with the innermost domain having a 3-km grid *** daily rainfall(RAIN24h)and the cloudburst during 1600-1700 LST(RAIN1h)were *** demonstrated that with larger perturbation scales,the ensemble spread for the rainfall maximum widens and rainfall forecasts become closer to the *** ensembles with mesoscale or convective-scale perturbations,RAIN1h loses predictability at scales smaller than 20 km and RAIN24h is predictable for all *** in ensembles with synoptic-scale perturbations,the largest scale of predictability loss extends to 60 km for both RAIN1h and ***,the average positional error in forecasting the heaviest rainfall for RAIN24h(RAIN1h)was 400 km(50-60)*** southerly low-level jet near Zhengzhou was assumed to be directly responsible for the forecast uncertainty of *** rapid intensification in low-level cyclonic vorticity,mid-level divergence,and upward motion concomitant with the jet dynamically facilitated the *** analysis of the divergent,rotational and vertical kinetic spectra and the corresponding error spectra showed that the error kinetic energy at smaller scales grows faster than that at larger scales and saturates more quickly in all ***-scale perturbations not only boost larger-scale error growth but are also conducive to error growth at all scales through a downscale cascade,which indicates that improving the accuracy of larger-scale flow forecast may discernibly contributes to the forecast of cloudburst intensity and position.

关键词： Stochastic kinetic-energy backscatter(SKEB) Extreme rainfall Ensemble forecast Predictability

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Perforation of Meckel's diverticulum in two neonates with single umbilical artery

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World Journal of Pediatric Surgery 2024年第2期7卷 158-160页

作者： lifeng zhang Shannan Wu Xuefeng Miao Yonglin Li Xiaojian Yuan Zhigang Gao General Pediatric Surgery Children's HospitalZhejiang University School of MedicineHangzhouChina Department of Pediatric Surgery Yiwu Branch of Children's HospitalZhejiang University School of MedicineYiwuChina

Meckel's diverticulum(MD)is the most common congenital anomaly of the gastro-intestinal(GI)*** main clinical mani-festation of MD in childhood is GI ***,symptomatic manifestation in the neonatal period is rare.1 Single umbil-ical artery(SUA)was first reported by Hyrtl in 1870.2 In recent years,SUA has been reported to be a marker for fetal congenital malformations,chromosomal abnormali-ties,premature birth,and low birth weight,which can lead to severe adverse *** hereby report two cases of MD perfora-tion in neonates with SUA in the Yiwu Branch of Children's Hospital,Zhejiang University School of Medicine.

关键词： Meckel artery fetal

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An analysis of air pollution associated with the 2023 sand and dust storms over China:Aerosol properties and PM_(10) variability

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Geoscience Frontiers 2024年第2期15卷 155-168页

作者： Mikalai Filonchyk Michael P.Peterson lifeng zhang Haowen Yan Faculty of Geomatics Lanzhou Jiaotong UniversityLanzhou 730070China Gansu Provincial Engineering Laboratory for National Geographic State Monitoring Lanzhou 730070China Department of Geography/Geology University of Nebraska OmahaOmahaNE 68182USA

Every spring,a large part of China is confronted with sand and dust storms(SDS)–mainly originating in the Gobi(including Chinese and Mongolian Gobi)and Taklamakan *** March-April 2023,most of northern,northwestern and northeastern China was struck by three sandstorms that affected an area with more than 500 million *** this study,aerosol optical,microphysical and radiative properties were studied during these SDS events using an integrated approach that combines satellite,terrestrial and re-analysis *** results showed that dusty conditions were observed in most areas north of the Yangtze River(Chang Jiang)with daily average PM_(10)concentrations exceeding 1000 lg/m^(3) in many *** aerosol optical depth(AOD)at 550 nm during three SDS events exceeded a value of 1 throughout nearly the entire northern part of the *** AERONET data obtained from the AOE_Baotou site showed a significant increase in total AOD and a corresponding decrease in AE during the *** single scattering albedo(SSA),asymmetry parameter(ASY),real refractive index(RRI)and imaginary refractive index(IRI)values indicate an abundance of scattering coarse-mode *** radiative forcing(ARF)at top of the atmosphere and at the earth’s surface was nearly always negative during the period and ranged from48.5 to+2.7 Wm^(-2)and from180.8 to66.6 Wm^(-2),resulting in high positive ARF values at ATM(from+63.8 to+132.3 Wm^(-2)).Each of these affects the heating of the atmosphere and cooling on the earth’s *** atmospheric heating rates ranged from 1.8 to 3.7 K day*** formation of these SDS mainly resulted from the passage of cold fronts associated with low pressure systems in the Gobi and Taklamakan deserts,creating conditions for dust to rise into the atmosphere and move further downwind.

关键词： Dust storm PM_(10) Aerosol optical depth Radiative forcing VIIRS AERONET

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改进YOLOv8的多尺度轻量型车辆目标检测算法

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计算机工程与应用 2024年第3期60卷 129-137页

作者：张利丰田莹辽宁科技大学计算机与软件工程学院辽宁鞍山114000

针对传统车辆目标检测模型设备需求高、检测精度低、重叠目标漏检率高等问题,提出了一种改进YOLOv8的车辆目标检测算法RBT-YOLO。采用多尺度融合的方式对主干网络进行重构。对BiFPN进行改进,增加卷积操作以及调整输入输出通道个数以适应... 详细信息

针对传统车辆目标检测模型设备需求高、检测精度低、重叠目标漏检率高等问题,提出了一种改进YOLOv8的车辆目标检测算法RBT-YOLO。采用多尺度融合的方式对主干网络进行重构。对BiFPN进行改进,增加卷积操作以及调整输入输出通道个数以适应YOLOv8,加强其特征融合能力。在Neck部分输出的特征图之后加入轻量型注意力机制Triplet Attention,提升模型的特征提取能力。针对真实情况下车辆目标重叠度较高的问题,使用SoftNMS(soft non-maximum suppression)替换原有NMS,使模型对候选框的处理方式更为温和,增强了模型对目标的检测能力,提升了召回率。在Pascal VOC和MS COCO数据集上进行实验,结果表明提出的RBT-YOLO性能超越原始模型,参数量和计算量下降60%左右,mAP分别提高了2.6和3.0个百分点,并在体积和精度上优于其他经典检测模型,具有很强的实用性。

关键词：车辆检测多尺度注意力机制 YOLOv8 非极大值抑制

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基于深层小波网络的电容层析成像图像重建

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计量学报 2024年第9期45卷 1353-1359页

作者：张立峰钱立凤华回春刘帅华北电力大学自动化系河北保定071003 华北电力大学数理系河北保定071003

提出了一种基于深层小波网络的电容层析成像(ECT)图像重建算法,采用Landweber算法生成初始重建图像作为网络输入;以U-Net深度卷积神经网络模型为骨干模型,通过在上、下采样层引入小波变换提取不同层次的特征,以及采用跳跃连接方式搭建... 详细信息

提出了一种基于深层小波网络的电容层析成像(ECT)图像重建算法,采用Landweber算法生成初始重建图像作为网络输入;以U-Net深度卷积神经网络模型为骨干模型,通过在上、下采样层引入小波变换提取不同层次的特征,以及采用跳跃连接方式搭建高频特征传递通道,保留更多的细节信息,充分利用特征图中的全局和局部信息特征。仿真及静态实验结果均表明,基于该算法的图像重建精度更高,仿真及静态实验重建图像的平均相对图像误差分别为0.1918及0.6570,平均相关系数分别为0.9685及0.8169。

关键词：多相流测量电容层析成像图像重建深度学习小波变换

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拉速对30Cr13连铸板坯中碳化物尺寸和分布的影响

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钢铁 2024年第2期59卷 147-156页

作者：张静赵璇李实张立峰燕山大学车辆与能源学院河北秦皇岛066044 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 宝钢股份中央研究院不锈钢技术中心上海201999 北方工业大学机械与材料工程学院北京100144

30Cr13是一种优秀的刀具用马氏体不锈钢,连铸技术的发展使其生产效率大大提高。拉速是连续铸钢过程中一个重要的工艺参数和技术指标,当连铸拉速不适当时,极易形成大量分布不均匀的碳化物,而碳化物的尺寸和分布是影响连铸板坯质量的关键... 详细信息

30Cr13是一种优秀的刀具用马氏体不锈钢,连铸技术的发展使其生产效率大大提高。拉速是连续铸钢过程中一个重要的工艺参数和技术指标,当连铸拉速不适当时,极易形成大量分布不均匀的碳化物,而碳化物的尺寸和分布是影响连铸板坯质量的关键因素。以30Cr13连铸板坯为研究对象,利用电镜、光镜、X射线衍射技术等,对拉速为0.75、0.80和0.85 m/min的连铸板坯中不同凝固组织处碳化物的形状、尺寸和类型进行了分析统计。结合凝固组织形貌研究了拉速对30Cr13连铸板坯中碳化物的影响,总结了拉速对碳化物影响的规律。研究表明,碳化物的主要形状为簇状、块状和条状,主要组成元素为铁、铬和碳,并确定了碳化物的主要类型为(Fe,Cr)_(7)C_(3)和(Fe,Cr)(23)C_(6)。发现“白亮带”处无碳化物存在,在“白亮带”之间的试样中出现了大量碳化物,连铸板坯中心处碳化物最多。拉速对碳化物的形状、类型和存在位置影响较小,而对碳化物的数量、尺寸影响较大。随着拉速的增大,碳化物总面积占比和数密度先减小再增大,在拉速为0.8 m/min时连铸板坯中碳化物面积占比和数密度最低,这一变化与不同拉速下碳偏析指数偏离正常值的程度趋势相同。随着拉速的增大,小尺寸碳化物占比逐渐增大,大尺寸碳化物占比几乎为0。采用0.80 m/min的拉速可以很好地控制连铸板坯中碳化物的尺寸分布,改善连铸板坯的质量。

关键词：连铸板坯凝固组织拉速碳化物尺寸分布

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基于有限元仿真的ECT感兴趣区域高分辨率图像重建

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系统仿真学报 2024年第8期36卷 1823-1831页

作者：张立峰陈达华北电力大学自动化系河北保定071003 保定市综合能源系统状态检测与优化调控重点实验室河北保定071003

感兴趣区域的高分辨率图像重建是电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术的研究热点之一。均匀电极分布的ECT模型仅在重建场域的边界位置具有较高的灵敏度系数,不适用于感兴趣区域成像。为改善感兴趣区域中的灵敏度分... 详细信息

感兴趣区域的高分辨率图像重建是电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)技术的研究热点之一。均匀电极分布的ECT模型仅在重建场域的边界位置具有较高的灵敏度系数,不适用于感兴趣区域成像。为改善感兴趣区域中的灵敏度分布,提高图像分辨率,提出了一种基于有限元仿真ECT感兴趣区域高分辨率图像重建方法,根据保角变换理论优化电极分布。进行了仿真实验,将均匀电极和优化电极分布的灵敏度矩阵代入Tikhonov算法、Landweber算法和ART算法,重建结果表明上述方法可有效提高感兴趣区域的图像重建精度。

关键词：电容层析成像有限元仿真感兴趣区域灵敏度矩阵保角变换电极分布

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炼钢过程反应热力学与动力学及其在数值模拟仿真的应用研究进展

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工程科学学报 2024年第11期46卷 1960-1977页

作者：王举金张立峰任英北方工业大学机械与材料工程学院北京100144 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

炼钢过程需要完成钢液的脱碳、脱硫、脱磷、脱氧等一系列操作,是一个复杂的多因素控制过程,反应器内温度高且不均匀,多相化学反应同时发生,相际之间质量、动量和热量传输相互耦合,准确预报和控制炼钢过程一直是钢铁冶炼的难点和冶金工... 详细信息

炼钢过程需要完成钢液的脱碳、脱硫、脱磷、脱氧等一系列操作,是一个复杂的多因素控制过程,反应器内温度高且不均匀,多相化学反应同时发生,相际之间质量、动量和热量传输相互耦合,准确预报和控制炼钢过程一直是钢铁冶炼的难点和冶金工作者的研究热点.本论文总结了近年来炼钢过程反应热力学和动力学以及其在数值模拟仿真方面的研究进展.在反应热力学方面,钢液活度计算模型主要有Wagner相互作用系数模型、统一相互作用系数模型和缔合物模型,在现阶段,Wagner相互作用系数模型仍是应用最为广泛的钢液活度计算模型,但随着新钢种的开发,这一模型的普适性遇到了挑战,钢液活度的计算亟需开发新模型、补充新数据;熔渣活度计算模型主要有分子理论模型、离子理论模型、正规离子溶液模型、修正的准化学模型和共存理论模型.通过反应动力学模型,炼钢过程钢液、渣和非金属夹杂物随时间的变化能够被较为准确的预报出来,如多组分耦合反应模型、有效平衡反应区模型和未反应核模型等,但反应动力学模型中的传质系数多是通过经验公式确定,无法准确表征不同反应器内的动力学.通过将反应动力学与三维数值模拟仿真相耦合,揭示了Kambara reactor铁水预处理脱硫过程和Ruhrstah-Hereaeus精炼钢液脱碳过程反应器内钢液成分的三维分布及其随时间演变,但综合考虑钢、渣、夹杂物、耐火材料、合金等多相多元反应的三维数值模拟仿真尚没有较为成熟的模型,仍需要进一步深入研究.

关键词：炼钢热力学动力学模拟仿真过程预报多相反应

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