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基于3D卷积神经网络的膏体屈服应力预测

工程科学学报 2024年第8期46卷 1337-1348页

作者：刘泽民程海勇毛明发李在利吴顺川姜关照孙伟刘伟铧昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿业公司曲靖654211 中铝集团玉溪矿业有限公司玉溪653100

膏体流变性能是膏体充填技术重要指标,是金属矿膏体充填工艺流程的重要工程参数.本文提出一种基于3D卷积神经网络的膏体屈服应力预测方法,通过制定图像采集标准并研发图像采集装置采集图像数据集.经Sobel算子实现膏体边缘检测、全图缩... 详细信息

膏体流变性能是膏体充填技术重要指标,是金属矿膏体充填工艺流程的重要工程参数.本文提出一种基于3D卷积神经网络的膏体屈服应力预测方法,通过制定图像采集标准并研发图像采集装置采集图像数据集.经Sobel算子实现膏体边缘检测、全图缩小等预处理,得到膏体图像数据集.采用十折交叉验证方法划分数据集,避免因单次随机划分造成的偶然误差.以膏体图像–屈服应力数据集为基础,利用3D卷积神经网络模型提取膏体纹理特征和时序信息等,又通过引入直方图均衡化算法的图像增强策略减少环境因素干扰,提高模型稳健性.利用预处理后的数据集在3D卷积神经网络模型上做训练和测试,得到模型损失值曲线图和混淆矩阵.将屈服应力模型预测结果进行分析,又引入卷积注意力机制嵌入到卷积神经网络实现模型优化,并对模型参数进行调整,模型预测平均准确率从93.26%提升至98.19%,论证了基于3D卷积神经网络的膏体屈服应力预测方法可行性.经图像增强处理的数据集应用到各模型中,模型预测平均准确率均提升3%以上.相比传统膏体流变测量方式,解决了传统膏体屈服应力测量操作复杂、外部因素扰动大、工程现场难以开展等问题.

关键词：膏体充填流变性能 3D卷积神经网络屈服应力预测

极寒条件下含氧燃料对柴油机冷起动特性的影响

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内燃机学报 2024年第1期42卷 18-25页

作者：王晓宇王正江贾丹丹万明定申立中昆明理工大学云南省内燃机重点实验室云南昆明650500 山东京博新能源控股发展有限公司山东滨州256500

针对柴油机存在低温冷起动困难甚至无法起动的问题,基于起动/发电机集成一体化技术柴油机,在高原低温发动机冷起动试验舱,研究-50号柴油A0(氧质量分数为0%)、A1(氧质量分数为2.05%)和A2(氧质量分数为4.40%)燃料在-43℃下对柴油机冷起动... 详细信息

针对柴油机存在低温冷起动困难甚至无法起动的问题,基于起动/发电机集成一体化技术柴油机,在高原低温发动机冷起动试验舱,研究-50号柴油A0(氧质量分数为0%)、A1(氧质量分数为2.05%)和A2(氧质量分数为4.40%)燃料在-43℃下对柴油机冷起动过程的影响和燃烧特性分析.结果表明:相比A0纯柴油,燃用A1、A2含氧燃料起动时间分别缩短了36.64%和42.71%;起动累计油量分别降低47.8%和60.6%;怠速运行前60 s内转速波动率分别降低25.3%和43.8%.燃用燃料氧质量分数越高,起动燃烧首循环的缸内压力、燃烧放热率、缸内燃烧温度和缸内压力升高率峰值越高,且燃烧重心前移,燃烧持续期越短;起动转速上升过程循环数越少,平均最大缸内压力越大,起动过程燃烧稳定性越好.

关键词：柴油机含氧燃料冷起动过程燃烧

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磁性复合材料活化过硫酸盐去除水中双酚A

中国环境科学 2024年第2期44卷 832-840页

作者：周宇辉林洋仟王御豪杨盈徐西蒙昆明理工大学建筑工程学院云南昆明650500

将Fe_(3)O_(4)负载于具有二维层状结构的MXene,形成磁性三明治复合材料Fe_(3)O_(4)@MXene,活化过硫酸盐(PMS)去除水中的双酚A(BPA).探讨了PMS投加量、Fe_(3)O_(4)@MXene投加量、溶液初始pH值、BPA初始溶液浓度对BPA降解的影响.结果表明,... 详细信息

将Fe_(3)O_(4)负载于具有二维层状结构的MXene,形成磁性三明治复合材料Fe_(3)O_(4)@MXene,活化过硫酸盐(PMS)去除水中的双酚A(BPA).探讨了PMS投加量、Fe_(3)O_(4)@MXene投加量、溶液初始pH值、BPA初始溶液浓度对BPA降解的影响.结果表明,BPA的降解符合准一级反应动力学.在25℃,BPA浓度25mg/L,Fe_(3)O_(4)@MXene投加量0.3g/L,PMS投加量3.3mmol/L,pH=6.0的条件下,反应90min后,BPA的降解率达97.4%.自由基淬灭实验及EPR实验证实,羟基自由基和硫酸根自由基是降解BPA的主导活性氧物种,此外单线氧也参与了降解.经由MXene负载的Fe_(3)O_(4)颗粒大小分布均匀,活性及稳定性均显著提高,MXene表面的Ti原子加速了Fe(II)/Fe(III)循环,从而加速了PMS活化.因此,Fe_(3)O_(4)@MXene可作为理想的过硫酸盐高级氧化过程的非均相催化剂.

关键词： Fe_(3)O_(4)@MXene复合物高级氧化双酚A 非均相体系

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面向关隘地形的分层调度多机器人路径规划

计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 172-183页

作者：张凯翔毛剑琳宣志玮向凤红付丽霞昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500 昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500

针对关隘地形下多机器人路径规划存在的高度耦合性,引入调度次序优化思想构造了分层的多机器人路径求解与优化算法。首先,在优化层采用遗传算法生成所有机器人的调度次序,并根据适应度对调度次序进行迭代和进化。其次,根据优化层制定的... 详细信息

针对关隘地形下多机器人路径规划存在的高度耦合性,引入调度次序优化思想构造了分层的多机器人路径求解与优化算法。首先,在优化层采用遗传算法生成所有机器人的调度次序,并根据适应度对调度次序进行迭代和进化。其次,根据优化层制定的调度次序,在规划层采用改进的层级协作A*(IHCA*)算法进行路径求解,并将求解结果返回上层以对该次序的适应度进行更新。最后,通过上下层相互配合,逐步提升问题求解成功率并降低路径耗时。此外,提出搜索熔断机制,避免原始HCA*算法在关隘地形中陷于反复无效搜索的状态,可进一步提升求解效率。研究结果表明,所提算法在高耦合关隘环境下具有较高的求解成功率,且路径总耗时更少。

关键词：多机器人路径规划关隘地形调度次序遗传算法

脉冲泵压环境膏体水分迁移转化与流变行为数值推演

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工程科学学报 2024年第1期46卷 11-22页

作者：夏志远程海勇吴顺川姜关照刘津孙伟刘泽民昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093

通过微细观结构分析、低场核磁共振量化研究,科学、准确地描述膏体跨尺度颗粒群存在形态与水分赋存状态,并基于有限元和离散元耦合数值分析方法分析了泵压扰动下膏体颗粒流态演化规律.研究发现,膏体料浆中的吸附水、间隙水和弱自由水存... 详细信息

通过微细观结构分析、低场核磁共振量化研究,科学、准确地描述膏体跨尺度颗粒群存在形态与水分赋存状态,并基于有限元和离散元耦合数值分析方法分析了泵压扰动下膏体颗粒流态演化规律.研究发现,膏体料浆中的吸附水、间隙水和弱自由水存在动态连通与转化行为,并主要以吸附水形式存在,低场核磁共振技术(Low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)弛豫强度与吸附水峰面积非线性增强,与料浆的流动表现出显著的正相关性.液网结构与絮网结构反映了导水通道的活跃性与力链结构的强度,共同组成了膏体稳定性与流动性的双支撑骨架结构.通过Fluent-EDEM软件耦合模拟,分析了脉冲泵压环境颗粒运动行为,在速度差的影响下高、低流速颗粒冲击扰动加剧,力链接触作用增强,流态均匀性和整体颗粒运动稳定性可有效提高.

关键词：膏体充填脉冲泵压低频核磁水分迁移双骨架结构流变行为

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考虑岩体性质空间变异的岩爆倾向性概率评估

工程科学学报 2024年第1期46卷 1-10页

作者：刘加柱高永涛吴顺川吴忠广李光全李在利北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 昆明理工大学国土资源工程学院昆明650093 交通运输部科学研究院标准与计量研究中心北京100029 玉溪矿业有限公司玉溪653100

为了探究更为符合工程实际的岩爆倾向性评判方法,对岩爆倾向性及其不确定性问题进行了研究.首先,建立改进的黏结强度弱化-摩擦强度强化模型,结合能量指标实现岩爆倾向性分析;依托埋深超千米的大红山铜矿工程,将点估计-有限元分析应用于... 详细信息

为了探究更为符合工程实际的岩爆倾向性评判方法,对岩爆倾向性及其不确定性问题进行了研究.首先,建立改进的黏结强度弱化-摩擦强度强化模型,结合能量指标实现岩爆倾向性分析;依托埋深超千米的大红山铜矿工程,将点估计-有限元分析应用于岩爆倾向性评判,构建分析模型;进一步求得岩爆倾向性的概率模型,并得到直观的概率分布情况.结果表明:所用本构及指标可较好地进行岩爆倾向性分析,考虑参数变异性后,95%置信度的岩爆深度与现场记录深度吻合度较高,岩爆角度范围也基本吻合,比仅取定值更为准确,验证了所作不确定性分析的可行性与正确性.不同统计指标符合不同的分布函数,岩爆深度、范围角及完全能量释放值的最优分布分别为Normal分布、Gamma分布及Lognormal分布.基于深度及范围角指示,以80%、40%、20%为界限,可将倾向性概率划分为极大、大、中、小四个等级区间,岩爆区域的概率分布图可以更为直观合理地判断出岩爆破坏的区域和概率.研究结果对岩爆支护及风险评估具有参考意义.

关键词：巷道岩爆预测点估计法有限元弹性释放能

镧掺杂棒状二氧化铈催化剂低温水解羰基硫的性能

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工程科学学报 2024年第7期46卷 1300-1310页

作者：资双艳王雪琦田宇庞亚彤黄蓓宁平李凯昆明理工大学环境科学与工程学院昆明650031

在低温下实现高炉煤气中羰基硫(COS)的高精度脱除对环境保护意义重大,催化水解法可以在较低的操作温度下将COS转化成更易脱除的H2S.通过制备三种不同形貌的二氧化铈(CeO_(2)),以及在棒状二氧化铈(CeO_(2)-R)中掺杂不同质量分数的金属镧(... 详细信息

在低温下实现高炉煤气中羰基硫(COS)的高精度脱除对环境保护意义重大,催化水解法可以在较低的操作温度下将COS转化成更易脱除的H2S.通过制备三种不同形貌的二氧化铈(CeO_(2)),以及在棒状二氧化铈(CeO_(2)-R)中掺杂不同质量分数的金属镧(La),对催化剂表面氧空位和碱性位点进行调控,探讨氧空位和碱性位点对催化活性的影响,并提出催化剂失活机理.研究发现,CeO_(2)-R具有较多的表面羟基和氧空位含量,在反应温度为75℃,相对湿度为17%时表现出了优异的COS脱除能力,进一步掺杂不同含量La后催化剂的氧空位和表面碱性强度都明显提高,其中,掺杂质量分数为10%的金属La的催化剂100%脱除COS的持续时间较CeO_(2)-R提高了120%,达到570 min.X射线衍射(XRD)、X射线电子光谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征表明,金属La掺杂进入到CeO_(2)-R的晶格内,形成固溶体结构.电子顺磁共振(EPR)和二氧化碳程序升温脱附(CO_(2)-TPD)分析表明La与CeO_(2)的协同作用形成了更多不对称的氧空位,并提高了催化剂碱性强度,氧空位与碱性位点的共同作用提高了催化剂对COS的脱除能力.在反应过程中生成硫酸盐等副产物沉积在催化剂表面,堵塞孔隙,覆盖活性中心导致催化剂硫中毒.综上所述,通过探讨催化剂表面的结构和化学性质,为低温催化水解COS提供了新的认识,对开发高效、稳定的COS水解催化剂具有指导意义.

关键词：羰基硫碱性位点水解催化氧空位二氧化铈

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污泥生物炭对低C/N废水好氧颗粒污泥长期运行稳定性的影响

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中国环境科学 2024年第4期44卷 2032-2043页

作者：李军魏鑫邓永春段文焱陈芳媛昆明理工大学环境科学与工程学院云南省土壤固碳与污染控制重点实验室云南昆明650500

将污泥生物炭作为载体培养好氧颗粒污泥,研究培养成熟的好氧颗粒污泥在碳氮比(C/N)由10降为4条件下的长期运行稳定性.结果表明,通过添加生物炭培养成熟的好氧颗粒污泥颗粒结构更紧密,不易解体.虽然丝状菌Thiothrix大量增殖,但是好氧颗... 详细信息

将污泥生物炭作为载体培养好氧颗粒污泥,研究培养成熟的好氧颗粒污泥在碳氮比(C/N)由10降为4条件下的长期运行稳定性.结果表明,通过添加生物炭培养成熟的好氧颗粒污泥颗粒结构更紧密,不易解体.虽然丝状菌Thiothrix大量增殖,但是好氧颗粒沉淀性能良好,SVI_(30)始终维持在50mL/g左右;系统COD去除效率达到90%以上,TN去除率为70%左右.高通量测序分析表明,加炭系统微生物多样性有所降低,但具有反硝化功能的细菌数量增加,提升了系统脱氮性能.添加污泥生物炭培养成熟的好氧颗粒污泥具有更好的脱氮性能和长期运行稳定性,有利于低C/N条件下的高氨氮废水处理.

关键词：好氧颗粒污泥污泥生物炭微生物长期运行稳定性

一种求解能量受限的最大圆盘覆盖问题的进化算法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 36-41页

作者：李伟东蓝欢刘晓非云南大学数学与统计学院云南昆明650504 云南大学信息学院云南昆明650504

面对大规模多数据监测任务,有限的能量将成为无线传感器的瓶颈,本文将该问题抽象为能量受限的最大圆盘覆盖问题.即试图寻找一种能量分配方案,使得在总能量受限的情况下,传感器网络覆盖的用户收益之和最大.基于贪婪策略,设计了一个多项... 详细信息

面对大规模多数据监测任务,有限的能量将成为无线传感器的瓶颈,本文将该问题抽象为能量受限的最大圆盘覆盖问题.即试图寻找一种能量分配方案,使得在总能量受限的情况下,传感器网络覆盖的用户收益之和最大.基于贪婪策略,设计了一个多项式时间(1/2)(1-1/e)-近似算法;进一步通过构造一个合理的代理函数,设计了一个分组进化算法,并证明在期望多项式时间内,该算法具有相同近似比.实验结果表明,分组进化算法输出解的目标函数值与最优值几乎相同.

关键词：圆盘覆盖问题能量受限贪婪算法进化算法近似比