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沙波形态及运动特征的概化数学模型研究

应用基础与工程科学学报 2024年第2期32卷 426-441页

作者：曹玉芹夏军强周美蓉邓珊珊武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

水库修建后坝下游水沙条件发生显著变化,推移质补给大量减少,悬移质占输沙量的主要部分.在河床持续冲刷过程中,沙波运动从以推移质为主逐渐转变为推移质与悬移质共同输移.建立了一维沙波形态及运动特征的概化数学模型,对比了基于推移质... 详细信息

水库修建后坝下游水沙条件发生显著变化,推移质补给大量减少,悬移质占输沙量的主要部分.在河床持续冲刷过程中,沙波运动从以推移质为主逐渐转变为推移质与悬移质共同输移.建立了一维沙波形态及运动特征的概化数学模型,对比了基于推移质和悬移质输移的沙波运动特征,采用已有公式对基于推移质运动的沙波形态变化和运动速度进行了验证,并讨论了不同参数对沙波运动的影响.模拟结果表明:(1)基于推移质运动的沙波向下游运动,沙波上各点的运动速度与其高程正相关,迎流面冲刷,背流面淤积,沙波形态逐渐向不对称发展,沙波运动临界时间为31.78h,与已有解析解误差仅为1.5%;基于悬移质运动的沙波未向下游运动,以垂向冲刷为主,沙波上各点冲刷强度与其高程正相关,波高逐渐减小,沙波形态基本对称且趋于消亡;(2)基于推移质运动的沙波波峰和波谷的运动速度计算值分别为51m/d和17m/d,与已有公式的最大相对误差小于26%,形态曲线的平均相对误差小于19%,故计算结果能较好地反映沙波运动特征;(3)水沙参数对沙波的影响比沙波初始形态参数更显著,增大单宽流量和减小水深均能使沙波运动增强,且对水深变化的响应更加敏感.

关键词：沙波运动推移质悬移质沙波形态沙波演化模型

31CrMoV9钢离子渗氮层的微动摩擦磨损特性研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第5期44卷 633-643页

作者：龙有红任岩平何添李洪洋彭金方朱旻昊西南交通大学机械工程学院摩擦学研究所四川成都610031 西南交通大学力学与航空航天学院四川成都610031 西南交通大学材料科学与工程学院四川成都610031 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031

针对31CrMoV9钢基体及其渗氮层,采用切向微动磨损试验机开展球/平面接触模式下的切向微动磨损试验探究了在法向载荷为20 N时,不同位移幅值下(D=5、10、50μm)的切向微动损伤机制和损伤演变规律.采用X射线衍射仪(XRD)对试样表层物相进行... 详细信息

针对31CrMoV9钢基体及其渗氮层,采用切向微动磨损试验机开展球/平面接触模式下的切向微动磨损试验探究了在法向载荷为20 N时,不同位移幅值下(D=5、10、50μm)的切向微动损伤机制和损伤演变规律.采用X射线衍射仪(XRD)对试样表层物相进行分析,扫描电子显微镜(SEM)和白光干涉仪对试样磨损区进行形貌表征,能谱仪(EDS)和电子探针显微分析仪(EPMA)进行化学元素分析.结果表明:离子渗氮处理后在基体表面形成了化合物层和扩散层,显著提高了表面硬度.在法向载荷F_(n)=20 N时,随着微动位移幅值的增大,31CrMoV9基体及其渗氮层的微动运行区均由部分滑移区逐渐向混合、完全滑移区转变,磨损体积增大,磨损更加严重,稳定阶段的摩擦系数逐渐增大.在部分滑移区和完全滑移区,渗氮层较基体在稳定阶段的摩擦系数更小,而在混合区基体的摩擦系数更小在混合区和完全滑移区时,基体及渗氮层的损伤机制均为剥层、磨粒磨损和氧化磨损.离子渗氮生成的化合物层能提高材料的抗微动磨损性能,在D=10和50μm时,磨损率分别降低了约38.5%和70.2%.研究结果可为轨道交通等领域结构件的选材和抗微动磨损设计提供参考.

关键词：表面工程 31CrMoV9 离子渗氮微动磨损损伤机制

面向电网前瞻调度嵌入领域知识的深度强化学习方法

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电网技术 2024年第8期48卷 3133-3142,I0019,I0020页

作者：成梁成严嘉豪姚建国杨胜春李亚平中国电力科学研究院有限公司江苏省南京市210003

强化学习由于具有自学习与自寻优能力,在电网前瞻调度等领域渐露头角。然而,现有基于强化学习的调度方法对最优策略的探索效率及收敛性较低。为了适应大规模电网,考虑历史发电数据、电力平衡、新能源消纳率、线路负载率等领域知识,将其... 详细信息

强化学习由于具有自学习与自寻优能力,在电网前瞻调度等领域渐露头角。然而,现有基于强化学习的调度方法对最优策略的探索效率及收敛性较低。为了适应大规模电网,考虑历史发电数据、电力平衡、新能源消纳率、线路负载率等领域知识,将其嵌入至强化学习策略网络正则项并用于引导智能体训练方向。该方法在训练前期基于专家修正后的历史机组出力轨迹学习调度员经验,使得智能体策略网络参数快速收敛到一个有效初始解;在训练中后期,引入电力平衡等损失函数正则项,引导智能体满足先验调度知识,有效预防智能体盲动行为,提升调度决策质量。最后,利用IEEE118节点系统验证所提算法有效性。

关键词：前瞻调度强化学习领域知识调度知识正则项

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深切V型峡谷物理驱动人工智能波动模拟

岩土工程学报 2024年第6期46卷 1246-1253页

作者：栾绍凯陈苏丁毅金立国王巨科李小军北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124 中国地震局地球物理研究所北京100081

高山峡谷区场地地震效应是地震工程领域研究热点。V形峡谷引起的圆柱形SH波散射和衍射波函数的级数解已较为成熟,并为众多河谷区重大工程提供了合理、科学的地震动输入。采用物理驱动深度学习方法结合与解析结果的对比分析,近一步明确了... 详细信息

高山峡谷区场地地震效应是地震工程领域研究热点。V形峡谷引起的圆柱形SH波散射和衍射波函数的级数解已较为成熟,并为众多河谷区重大工程提供了合理、科学的地震动输入。采用物理驱动深度学习方法结合与解析结果的对比分析,近一步明确了V型河谷地形地震反应特性及复杂波场空间分布。此方法主要关注稀疏样本及可诠释性人工智能,结合强形式自动微分和软约束边界条件嵌入,建立深度神经网络实现半无限域地震传播模型。采用时间域分解策略,实现不同给定波场工况下V型河谷高精度预测。通过与解析解对比,评估了所提出的物理驱动人工智能方法的精度和效率。结果表明,物理驱动人工智能方法可应用于地形效应分析,柱面SH波在V型峡谷底端发生显著衰减与振荡,边缘区呈现放大效应。

关键词：物理驱动深度学习河谷地震波动模拟科学人工智能

基于Davidenkov本构模型的三维沉积盆地非线性地震动谱元法模拟

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岩土工程学报 2024年第7期46卷 1387-1397页

作者：巴振宁赵靖轩桑巧稚梁建文滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300350 天津大学中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室天津300350 天津大学土木工程系天津300350 同济大学地下建筑与工程系上海200092

为研究三维沉积盆地内低波速土体非线性反应对近断层地震动的影响,实现基于物理的全过程(震源破裂-地震波传播-复杂场地效应-近地表土体非线性反应)三维复杂场地地震动模拟,在谱元SPECFEM3D程序中进行二次开发,采用目前具有丰富工程应... 详细信息

为研究三维沉积盆地内低波速土体非线性反应对近断层地震动的影响,实现基于物理的全过程(震源破裂-地震波传播-复杂场地效应-近地表土体非线性反应)三维复杂场地地震动模拟,在谱元SPECFEM3D程序中进行二次开发,采用目前具有丰富工程应用且适用于不同土类的三参数Martin-Seed-Davidenkov本构模型,结合已有的不规则加卸载准则,通过在程序中修改每个显式时间步下的应力增量,实现了土体剪切模量的实时更新和加卸载拐点的有效识别,将土体的非线性特性纳入到三维复杂场地地震动模拟中。首先将建立的三维模型通过施加合理边界退化至一维,与一维非线性动力分析软件DEEPSOIL的结果进行了对比,验证了开发的正确性;进而将开发的程序应用于中国滇西南地区施甸盆地的非线性地震动模拟,并与相应的线性结果进行了对比。结果显示,受土体非线性的影响,施甸地区PGA和PGV较线性结果峰值均降低,且非线性土体对PGV的影响更加明显,较线性结果最大降低约30%;沉积非线性使沉积内部观测点的速度及其反应谱幅值降低,且特征频率向长周期方向移动。

关键词：非线性地震反应三维沉积盆地 Davidenkov本构模型谱元法

高熵稀土单硅酸盐环境障涂层局域结构的原子对分布函数解析

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金属学报 2024年第8期60卷 1130-1140页

作者：王浩宇吕熙睿陈琦熊瑛罗志新张洁王京阳中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实验室沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院合肥230000 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司沈阳110043

调控稀土单硅酸盐(RE_(2)SiO_(5))环境障涂层热膨胀系数,优化其与碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料基体热膨胀系数匹配性,是其应用于高推比航空发动机的关键。本工作基于RE_(2)SiO_(5)/Yb_(2)Si_(2)O_(7)/Si三层结构涂... 详细信息

调控稀土单硅酸盐(RE_(2)SiO_(5))环境障涂层热膨胀系数,优化其与碳化硅纤维增强碳化硅(SiC_(f)/SiC)陶瓷基复合材料基体热膨胀系数匹配性,是其应用于高推比航空发动机的关键。本工作基于RE_(2)SiO_(5)/Yb_(2)Si_(2)O_(7)/Si三层结构涂层体系,对比研究了采用与基体热膨胀系数匹配优的(Y_(1/4)Ho_(1/4)Er_(1/4)Yb_(1/4))_(2)SiO_(5)面层与典型Yb_(2)SiO_(5)面层涂层体系的抗热冲击性能,发现Yb_(2)SiO_(5)面层热膨胀系数偏大造成的应力累积,是导致三层结构涂层失效的主要原因。依据中子衍射数据,分析中子对分布函数,对2种单硅酸盐局域结构特征进行解析。结果表明,高熵稀土单硅酸盐中多种稀土元素协同作用,降低了[ORE_(4)]四面体畸变程度,表现为热膨胀系数减小。提出通过合理选择稀土元素组合,扰动[ORE_(4)]局域结构畸变,有望实现稀土单硅酸盐热膨胀系数的定向调控。

关键词：中子衍射原子对分布函数稀土硅酸盐环境障涂层燃气热冲击

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六分量地震观测在工程勘查中的应用试验

地球物理学报 2024年第1期67卷 308-317页

作者：秦林鹏王赟张东明郭高源陈畅陈锋钱荣毅马振宁陈永阳汪超中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 北京自动化控制设备研究所北京100074 中国科学院地球化学研究所贵阳550081

利用面波频散曲线反演地下介质的S波速度结构,是浅层工程地震领域一种重要的方法技术.传统的面波法包括主被动源的面波多道分析方法(MASW)和被动源的空间自相关(SPAC)方法,均需要多台地震仪同时记录地面振动;而记录平动和旋转运动的单... 详细信息

利用面波频散曲线反演地下介质的S波速度结构,是浅层工程地震领域一种重要的方法技术.传统的面波法包括主被动源的面波多道分析方法(MASW)和被动源的空间自相关(SPAC)方法,均需要多台地震仪同时记录地面振动;而记录平动和旋转运动的单台站六分量地震数据理论上也可以获得面波频散曲线.本文以河北唐山城区煤矿采空区浅层工程勘探实际六分量地震数据为例,对比了利用单台站六分量地震数据与主、被动源法多台站提取的Rayleigh波频散曲线.试验结果表明利用纵波扫描可控震源时,30 Hz以下频段利用单台站六分量地震数据提取的基阶Rayleigh波频散曲线与主、被动源MASW方法提取的频散曲线结果一致,说明在浅层工程地震勘查中,利用单物理点的六分量地震观测反演浅层横波速度是可行的.

关键词：面波频散曲线主被动源六分量基阶

考虑用户需求响应博弈推演的区域综合能源运营策略

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电网技术 2024年第9期48卷 3745-3757,I0066-I0071页

作者：喻洁曹阳鄢鹏阳李扬东南大学电气工程学院江苏省南京市210096 国网浙江省电力有限公司杭州供电公司浙江省杭州市310016 东南大学软件学院江苏省南京市210096

随着工商业用户能源种类多样化及其耦合程度紧密化,通过激励消费者剩余价值引导综合能源用户参与需求响应,对于降低综合能源系统运行成本以及提高用户能效具有积极意义。该文设计了基于消费者剩余的体验估值函数,并将其考虑在用户侧目... 详细信息

随着工商业用户能源种类多样化及其耦合程度紧密化,通过激励消费者剩余价值引导综合能源用户参与需求响应,对于降低综合能源系统运行成本以及提高用户能效具有积极意义。该文设计了基于消费者剩余的体验估值函数,并将其考虑在用户侧目标函数中,通过演化博弈推导工商业用户参与需求响应的动态过程,从而克服传统分析方法对用户侧参与需求响应的定值设置。该文建立了基于用户侧需求响应演化博弈的综合能源系统优化运营模型,上层建立了区域综合能源系统优化模型,计算面向用户的用能价格;下层建立了考虑剩余价值的区域综合能源系统用户响应模型,并进行演化博弈推导。算例基于电-热-气综合能源系统,采用演化博弈分析了需求侧市场用户响应行为及其影响因素。结果表明,工商业两类用户参与需求响应使得综合能源系统的运行总成本降低5.5%,同时两类用户效用分别提高了51.91%和44.29%。所提模型和方法不仅可以模拟用户侧需求响应动态博弈过程,而且能够为综合能源系统中运营商和需求侧用户的策略选择提供有益参考。

关键词：演化博弈需求侧响应区域综合能源市场有限理性

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微反应器内阳离子聚合研究进展

化工学报 2024年第4期75卷 1302-1316页

作者：何宇航谢丹吕阳成清华大学化学工程系化学工程联合国家重点实验室北京100084

阳离子聚合是制备高分子材料的重要方法之一。因阳离子聚合反应活性高、可控性差,采用传统的方式对其进行深入研究难度往往很大。微反应器技术因其优异的过程控制能力在阳离子聚合研究中表现出得天独厚的优势。本文介绍了微反应器内传... 详细信息

阳离子聚合是制备高分子材料的重要方法之一。因阳离子聚合反应活性高、可控性差,采用传统的方式对其进行深入研究难度往往很大。微反应器技术因其优异的过程控制能力在阳离子聚合研究中表现出得天独厚的优势。本文介绍了微反应器内传统阳离子聚合和活性阳离子聚合的研究进展,论述了微反应器对提高异丁烯、乙烯基醚类单体阳离子聚合反应可控性、反应效率以及机理研究的重要作用,探讨了阳离子聚合体系和装备理性设计的方向。

关键词：微反应器过程控制阳离子聚合活性聚合理性设计