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小流域生态-岩土协同减灾原理与方法初探

水力发电学报 2024年第2期43卷 1-14页

作者：祁生文刘方翠徐梦珍王学良薛雷柳金峰陈剑刚黄科翰孙娟娟丁昊中国科学院地质与地球物理研究所页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 清华大学水利水电工程系北京100084 清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084 清华大学水利部水圈科学重点实验室北京100084 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山地灾害与地表重点实验室成都610041 中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083

随着全球变暖,极端降雨事件增多,导致山区小流域灾害频发,严重威胁人民生命财产安全。小流域防灾减灾形式多样,其中生态工程措施与岩土工程措施相结合协同减灾的方式,不仅能够充分发挥两种措施在不同时间段的减灾作用,而且能够增加整体... 详细信息

随着全球变暖,极端降雨事件增多,导致山区小流域灾害频发,严重威胁人民生命财产安全。小流域防灾减灾形式多样,其中生态工程措施与岩土工程措施相结合协同减灾的方式,不仅能够充分发挥两种措施在不同时间段的减灾作用,而且能够增加整体减灾功效。目前,受限于生态工程措施与岩土工程措施协同减灾原理不明,评估方法缺乏,导致二者无法有机结合并开展综合减灾效益评估。本文在基于自然解决方案的基础上,提出了山区小流域生态-岩土措施协同减灾的原理,即利用生态工程与岩土工程协作,通过坡面防护和沟道调控,形成稳定阶梯-深潭结构的生态工程-岩土工程措施协同减灾原理。在此基础上,结合地理信息系统和最优化原理,给出基于能量消减的小流域生态工程-岩土工程协同减灾功效的定量化评价方法,为规划、设计、物种选择以及生态工程与岩土工程对策的结合提供依据。

关键词：小流域基于自然解决方案能量消减生态-岩土协同减灾

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基于双焦透镜的双踪远场自动准直

中国激光 2024年第6期51卷 94-99页

作者：宗楠唐顺兴郭亚晶中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 上海交通大学 IFSA协同创新中心上海200240

在光束传输控制中,反馈系统需要具有较高的角度分辨率,以达到自动准直的精度要求,此外还需要具备一定的角视场,以降低对初始安装和调试的精度要求。提出了一种基于双焦透镜的双踪远场自动准直方案,在同一光学系统中实现了高精度和大视... 详细信息

在光束传输控制中,反馈系统需要具有较高的角度分辨率,以达到自动准直的精度要求,此外还需要具备一定的角视场,以降低对初始安装和调试的精度要求。提出了一种基于双焦透镜的双踪远场自动准直方案,在同一光学系统中实现了高精度和大视场两种角度分辨率的远场图像反馈系统。基于矩阵光学理论对远场图像反馈系统进行数值分析,给出了双焦透镜的等效传输矩阵,并分析了双焦透镜的角度分辨率和视场特性。设计并开展实验对基于双焦透镜的双踪远场自动准直方案进行了性能演示,实验结果表明,高精度下的角度分辨率约为大视场下角度分辨率的6.9倍,与设计值(6.6倍)基本相符。

关键词：光学设计高功率激光自动准直远场成像矩阵光学

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高效双压氦液化循环研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 143-148页

作者：苏惠坤李正宇龚领会张梅梅中国科学院理化技术研究所航天低温推进剂国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190

为了实现氦液化系统的高效性,提出了一种新型双压氦液化循环,探索在相同的高压压力下,流程参数、部件效率、系统液化率及(火用)效率等重要参数随中压压力的变化规律.结果表明:改变中压压力,流程液化率随着中压压力的增加而增加,而(火用... 详细信息

为了实现氦液化系统的高效性,提出了一种新型双压氦液化循环,探索在相同的高压压力下,流程参数、部件效率、系统液化率及(火用)效率等重要参数随中压压力的变化规律.结果表明:改变中压压力,流程液化率随着中压压力的增加而增加,而(火用)效率随之减小,当中压压力为7.0×10^(5)Pa时,液化量为90.46 L/h,(火用)效率达到最大值18.6%,当中压压力为12.5×10^(5)Pa时,液化量和(火用)效率分别为107.4 L/h和17.5%;双压氦液化循环相较于modified-Claude(修正-克劳德)循环,减小了节流阀处的损失,同时降低了系统功耗,提高了系统整体的(火用)效率.

关键词：氦液化器液化循环液化率效率 (火用)分析

电镀污泥成分X荧光检测水分影响机制及校正方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 419-425页

作者：滕婧石垚李会泉刘作华李志宏何明星张晨牧重庆大学化学化工学院重庆401331 中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室中国科学院绿色过程制造创新研究院战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 河北工程大学信息与电气工程学院河北邯郸056038

电镀污泥是金属加工、电子元器件制造等行业在废水处理过程中所产生含重金属危险废物。我国每年产生大量电镀污泥约1000万吨,因含有Zn、Cu、Fe、Ni、Cr等多种有价金属元素其资源化利用潜力巨大,同时大量污泥处置不当也会危害人体健康和... 详细信息

电镀污泥是金属加工、电子元器件制造等行业在废水处理过程中所产生含重金属危险废物。我国每年产生大量电镀污泥约1000万吨,因含有Zn、Cu、Fe、Ni、Cr等多种有价金属元素其资源化利用潜力巨大,同时大量污泥处置不当也会危害人体健康和污染环境。传统化学分析测试过程复杂周期长,不利于电镀污泥实时污染防控。能量色散X射线荧光(EDXRF)光谱法分析快速简便、费用低廉、可实现原位检测,然而电镀污泥样品含水率高、成分含量不稳定,影响测试结果的及时性和准确度,导致关键元素的资源转化效率难以保证、环境污染管控难度高。因此需要分析X荧光检测水分影响机制并探究水分校正方法,以提高EDXRF测试结果准确度。以不同含水率电镀污泥为对象,研究了水分对电镀污泥EDXRF测试过程中光谱本底、散射峰、目标元素特征峰的影响机制,通过目标元素特征峰与瑞利散射峰强度的比值、样品含水率ω0 wt%和目标元素含量Ci%建立水分校正模型,探究了Ca、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn目标元素的水分校正方程中的实验修正因子。结果表明,水分抬高了光谱本底改变谱峰轮廓,对低能段、计数小的谱峰测试结果影响较大。含水率越高,散射峰净强度越大,瑞利散射线更能准确描述散射峰净强度和含水率的关系,目标元素特征峰与瑞利散射峰强度比值与含水率、目标元素含量能够准确符合线性关系。水分校正模型对Cr、Fe、Ni、Cu、Zn五种重金属校正结果准确度较高,校正值与基准值相关系数R2均大于0.95,RMSE均小于0.05,对Ca元素校正准确度较低R2为0.93,RMSE为1.046需增加相关校正因子进一步优化。该研究有望应用于再生铜行业电镀污泥处置现场测量的水分校正方法中,在提高电镀污泥资源利用效率的同时降低环境污染风险。

关键词： X射线荧光光谱电镀污泥水分影响基体效应散射校正

乘波体设计与优化研究进展——从高超声速至宽速域

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力学学报 2024年第6期56卷 1655-1677页

作者：刘文郭帅旗刘洋王发民张陈安中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190

高超声速飞行器是当前世界航空航天强国抢占制高点的重点方向.目前,该类飞行器正朝着更高速度、更强机动和更宽速域的方向发展,而乘波体的高升力、高升阻比以及下表面流动均匀等优势使其在高超声速飞行器设计中极具应用价值,是当前国内... 详细信息

高超声速飞行器是当前世界航空航天强国抢占制高点的重点方向.目前,该类飞行器正朝着更高速度、更强机动和更宽速域的方向发展,而乘波体的高升力、高升阻比以及下表面流动均匀等优势使其在高超声速飞行器设计中极具应用价值,是当前国内外高超声速气动布局领域研究的热点之一.文章回顾了国内外典型高超声速飞行器和宽域飞行器的发展历程和趋势,系统概述了传统乘波体的设计方法、优化方法、各向稳定性以及宽域化乘波体设计方法等方面的研究进展,并提出一种全参数化描述的宽域乘波翼身融合布局设计方法及宽域气动布局方案,结合数值计算和风洞试验对该布局的宽域气动特性进行了详细评估,结果表明:该布局的亚声速、超声速和高超声速最大升阻比分别为8.4(Ma0.8),5.8(Ma1.5)和5.0(Ma5),整个宽域焦点变化范围为4.8%L,具备较优的宽域升阻匹配和操稳匹配特性.最后,对乘波体在超高速气动物理影响与正向优化设计方法、宽域布局设计与优化方法以及智能可变形飞行器等方面的发展方向进行了展望.

关键词：高超声速宽速域乘波体设计与优化稳定性

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轻量级SpaceFibre节点高速传输系统的优化设计

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国防科技大学学报 2024年第2期46卷 104-114页

作者：郑静雅安军社中国科学院国家空间科学中心复杂航天系统电子信息技术重点实验室北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

为满足卫星有效载荷间SpaceFibre链路的高带宽、高可靠性和轻量化的应用需求,提出一种SpaceFibre节点传输系统的优化设计。该设计采用基于帧累计的增量化计算方法减少了计算电路的冗余;通过四级流水架构满足了错误检测操作的时序要求,... 详细信息

为满足卫星有效载荷间SpaceFibre链路的高带宽、高可靠性和轻量化的应用需求,提出一种SpaceFibre节点传输系统的优化设计。该设计采用基于帧累计的增量化计算方法减少了计算电路的冗余;通过四级流水架构满足了错误检测操作的时序要求,使用循环冗余校验共享机制平衡了硬件资源的使用;采取基于完整应答的双层控制策略提升了系统的可靠性,通过构建面向资源优化的控制状态机和存储架构简化了确认重传算法的实现逻辑。使用型号为XC7Z100FFG900-2的FPGA搭建双节点系统,板级验证表明:该设计满足协议规范,与同类设计方案相比,最高工作频率提高1.5倍,支持最高6.25 Gbit/s的传输速率,查找表资源和存储资源降低,寄存器资源相近,为开发具有自主知识产权的高速可靠SpaceFibre编解码器提供了参考。

关键词：超高速SpaceFibre 现场可编程门阵列性能优化错误恢复服务质量

生物质颗粒燃料取暖的环境健康效益及经济成本分析

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生态环境学报 2024年第6期33卷 927-934页

作者：魏代晓门亚泰李尧捷徐铭忆蔡文秀沈国锋烟台市建筑设计研究股份有限公司山东烟台264003 超低能耗绿色建筑山东省工程研究中心山东烟台2640031 北京大学城市与环境学院北京100871 北京大学碳中和研究院北京100871

清洁取暖是解决区域空气污染,提升居民生活质量的重要举措。充分考虑不同地区资源禀赋和社会经济发展条件差异,实施因地制宜的清洁取暖政策,发挥生物质资源碳中性优势,在适宜的地区开展生物质清洁取暖有望取得减污降碳协同增效,但目前... 详细信息

清洁取暖是解决区域空气污染,提升居民生活质量的重要举措。充分考虑不同地区资源禀赋和社会经济发展条件差异,实施因地制宜的清洁取暖政策,发挥生物质资源碳中性优势,在适宜的地区开展生物质清洁取暖有望取得减污降碳协同增效,但目前缺乏相关实证研究。针对生物质清洁取暖,开展了实地监测与问卷调查,量化评估了其环境健康效益和经济可行性。研究表明,研究地区农村进行生物质颗粒取暖改造后,取暖能源的利用效率显著上升,冬季室内温度更适宜,而室内PM_(2.5)污染水平中位数为74μg∙m^(−3),相较未改造下降了25%,而由于室内排放的细颗粒物减少,环境污染物浓度也有所降低。尽管生物质颗粒燃料的单位质量热值普遍小于散煤,燃料使用量相较改造前有所上升,但由于生物质颗粒燃料PM_(2.5)的排放因子显著低于散煤,且炉灶改造后燃料利用率上升,改造后取暖燃烧过程中直接排放的PM_(2.5)相较改造前降低了54%。除PM_(2.5)外,二氧化碳与其他污染物排放也下降了3%-37%。根据模拟结果,进行取暖改造后,平均每年每户家庭取暖活动可减少约3 kg的初级PM_(2.5)排放与37 kg的CO_(2)排放,有效支持了清洁取暖政策与减污降碳战略。根据经济可行性分析,改造后农户取暖成本并未增加,相较“煤改电”或“煤改气”路径,研究地区进行生物质颗粒取暖具有更高的可行性,对政府与农村居民的负担较低。综上,根据实地资源禀赋推广生物质清洁取暖可取得显著的环境效益和气候效益,且具有较高的经济可行性。

关键词：生物质清洁取暖细颗粒物污染物排放环境效益经济可行性

预热空气当量比对循环流化床掺混煤泥预热燃烧的影响

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洁净煤技术 2024年第2期30卷 257-264页

作者：杨苏丰朱建国中国科学院大学北京100049 中国科学院工程热物理研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室北京100190

煤泥灰含量大、颗粒细、热值低,煤泥的高效清洁燃烧是固废资源化利用的重要方式之一。采用煤粉流态化预热耦合循环流化床燃烧技术,在30 kW预热燃烧综合评价试验台上,控制煤泥掺混比、给料量、还原区当量比、二/三次风比例及过剩空气系... 详细信息

煤泥灰含量大、颗粒细、热值低,煤泥的高效清洁燃烧是固废资源化利用的重要方式之一。采用煤粉流态化预热耦合循环流化床燃烧技术,在30 kW预热燃烧综合评价试验台上,控制煤泥掺混比、给料量、还原区当量比、二/三次风比例及过剩空气系数等参数不变,并借助煤气分析仪和烟气分析仪等测量仪器,开展了循环流化床烟煤掺混煤泥的预热燃烧试验。结果表明,循环流化床预热燃烧系统运行稳定可靠,预热温度800℃以上,预热燃料可持续稳定输送到循环流化床中;烟煤掺混高灰分的煤泥,循环灰量增加,循环流化床燃烧室温差小,温度均匀;预热空气当量比由0.36增至0.51时,预热器内温度增加,预热煤气中CO_(2)、HCN体积分数增加,CO、H_(2)、CH_(4)及NH_(3)体积分数降低,煤气热值由2.02 MJ/m^(3)降至1.49 MJ/m^(3);且随着预热空气当量比的增加,循环流化床燃烧室沿程NO体积分数增加,CO体积分数底部高、上部低,NO_(x)排放量由172 mg/m^(3)增至242 mg/m^(3)(6%O_(2)),可见,较低预热当量比有利于烟煤掺混煤泥的高效清洁燃烧。研究结果可为煤泥的高效燃烧利用提供新型技术路线和数据支持。

关键词：煤泥空气当量比循环流化床预热燃烧

高功率密度三相全桥SiC功率模块设计与开发

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华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第7期52卷 83-86+91页

作者：回晓双宁圃奇李东润康玉慧中国科学院大学中国科学院电工研究所

为满足快速发展的电动汽车行业对高功率密度SiC功率模块的需求，进行了1 200 V/500 A高功率密度三相全桥SiC功率模块设计与开发，提出了一种基于多叠层直接键合铜单元的功率模块封装方法来并联更多的芯片．利用互感对消效应减小寄生电... 详细信息

为满足快速发展的电动汽车行业对高功率密度SiC功率模块的需求，进行了1 200 V/500 A高功率密度三相全桥SiC功率模块设计与开发，提出了一种基于多叠层直接键合铜单元的功率模块封装方法来并联更多的芯片．利用互感对消效应减小寄生电感，导电面积增加了1倍，以减小功率模块的总面积．在电磁学与热力学仿真分析的基础上，进行了实物制作与性能测试．仿真与实验结果表明：与传统的封装方法相比，该封装方法减少了34.9%的尺寸，并减少了74.8%的寄生电感，使得门极具有更高的稳定性，且当直流300 A电流时，单相最高结温为158℃．

关键词：电动汽车碳化硅芯片功率模块功率密度封装

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