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矿焦耦合反应对焦炭溶损行为的影响

过程工程学报 2024年第1期24卷 27-35页

作者：韩嘉伟孙洋窦明辉郭瑞孙章华北理工大学化学工程学院河北唐山063210

“双碳”目标对高炉低碳冶炼提出了更高的要求,从矿焦耦合反应入手评价焦炭质量对理解焦炭在高炉内反应行为、降低高炉碳排放具有重要意义。为了探究矿焦耦合反应过程中焦炭的溶损行为,利用自制支撑式大型热重检测装置对两种具有不同热... 详细信息

“双碳”目标对高炉低碳冶炼提出了更高的要求,从矿焦耦合反应入手评价焦炭质量对理解焦炭在高炉内反应行为、降低高炉碳排放具有重要意义。为了探究矿焦耦合反应过程中焦炭的溶损行为,利用自制支撑式大型热重检测装置对两种具有不同热态性能的焦炭与烧结矿、焦炭与球团矿进行矿焦耦合实验,分析矿焦耦合反应过程中矿石还原度及焦炭碳素溶损率,并对反应前后焦炭的尺寸、光学组织结构、气孔结构进行检测。结果表明,焦炭与球团矿耦合反应的总失重率大于焦炭与烧结矿耦合反应的总失重率,而且焦炭的碳素溶损率和矿石还原度呈正线性相关,提炼拟合方程斜率k值为耦合反应参数以表征矿焦共同反应的耦合程度;焦炭与球团矿耦合反应的k值是焦炭与烧结矿耦合反应的k值的1.94~2.69倍,提高矿石还原性可以增加矿焦反应耦合程度,加剧焦炭表面孔壁溶蚀,导致焦炭溶损缩核程度增加,但可以减弱矿焦耦合反应对焦炭内部光学组织的侵蚀;而提高焦炭反应性则降低了矿焦耦合反应的k值,矿焦反应耦合程度减弱,能够缓解矿焦耦合反应对焦炭气孔溶损行为的影响,减小焦炭的溶损缩核程度,但是会加剧对焦炭内部光学组织的侵蚀。因此焦炭与矿石的性能相匹配才能表现出较高的耦合程度,减缓焦炭强度降级,从而提高高炉效率。

关键词：焦炭矿焦耦合反应溶损行为光学组织气孔结构

基于改进EMD-小波包的爆破振动信号降噪方法研究

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振动与冲击 2024年第11期43卷 264-271,287页

作者：闫鹏张云鹏侯善营张为为杨曦华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 华北理工大学河北省矿业开发与安全技术重点实验室河北唐山063210 华北理工大学建筑工程学院河北唐山063210

针对经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)存在模态混叠和降噪效果不佳的问题,依据分解—正交—聚类—降噪—重构的思想,提出了改进EMD-小波包的爆破振动信号降噪方法。该方法融合了核主成分分析的正交性、K-means算法的聚... 详细信息

针对经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)存在模态混叠和降噪效果不佳的问题,依据分解—正交—聚类—降噪—重构的思想,提出了改进EMD-小波包的爆破振动信号降噪方法。该方法融合了核主成分分析的正交性、K-means算法的聚类特性以及小波包的降噪优势,不仅可以消除EMD的模态混叠,也具有良好的降噪效果。研究结果表明:与自适应噪声完备集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise analysis, CEEMDAN)和EMD方法相比,在模拟信号降噪试验中,改进EMD-小波包方法的信噪比(7.9 dB)最大,均方根误差(2.96)最小。在实测爆破振动信号降噪中,改进EMD-小波包方法降噪后的信号与原始信号相关系数最大为0.91。改进EMD-小波包和CEEMDAN方法的降噪效果相对理想,且改进EMD-小波包方法对10~60 Hz低频信号能量保存效果较好,对60 Hz以上中高频噪声的滤除效果最好。

关键词：爆破振动信号经验模态分解(EMD) 核主成分分析(KPCA) K-means算法小波包降噪

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围填海对黄骅近岸海域水质的影响研究

海洋湖沼通报 2024年

作者：霍永伟薛雯玥孙蕾彭勃王玉俊韩树宗河北省自然资源利用规划院中国海洋大学广东生态工程职业学院

为了解围填海活动对近岸海域水质的影响，根据2006-2019年间11次水质监测数据，对无机氮，磷酸盐，溶解氧，化学需氧量，pH值，石油类，重金属元素等水质指标进行分析评估，研究了黄骅近岸海域在此期间的污染程度和富营养化程度。结果... 详细信息

为了解围填海活动对近岸海域水质的影响，根据2006-2019年间11次水质监测数据，对无机氮，磷酸盐，溶解氧，化学需氧量，pH值，石油类，重金属元素等水质指标进行分析评估，研究了黄骅近岸海域在此期间的污染程度和富营养化程度。结果显示，该海域水质有一定程度的污染，在围填海活动终止后有所恢复，由中度营养化降为贫营养化，COD为海水富营养化的主要污染物。该海域重金属元素均满足二类水质标准，除DIP污染较为严重外，其余水质指标均基本满足一类水质标准。

关键词：黄骅市近海水质评价围填海富营养化有机污染

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一种积分形式的湍流边界层壁面热流预测方法

中国科学:物理学力学天文学 2024年

作者：康泽宇孟响李栋张凯北京理工大学宇航学院力学系北京理工大学唐山研究院

本文基于雷诺平均能量方程提出了一种积分形式的湍流边界层壁面热流预测方法,该方法仅需要提供一个流向位置处的平均温度和法向热流密度剖面.此外,采用本方法预测壁面热流只需要远离壁面区域的平均流场分布,而不需要整个边界层内的流场... 详细信息

本文基于雷诺平均能量方程提出了一种积分形式的湍流边界层壁面热流预测方法,该方法仅需要提供一个流向位置处的平均温度和法向热流密度剖面.此外,采用本方法预测壁面热流只需要远离壁面区域的平均流场分布,而不需要整个边界层内的流场数据.通过研究积分上下限对壁面热流预测模型精度的影响,发现积分上限和积分下限对模型相对误差的影响较小.经文献中大量的直接数值模拟和实验测量数据验证,该方法的相对误差在±4%以内.本文提出的壁面热流预测模型适用于不可压缩零压力梯度湍流边界层,具有精度高、鲁棒性强等优点.

关键词：壁面热流湍流边界层预测模型直接数值模拟实验测量

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低秩张量嵌入的高光谱图像去噪神经网络

遥感学报 2024年第1期28卷 121-131页

作者：涂坤熊凤超侯雪强南京理工大学计算机科学与工程学院南京210094 中国酒泉卫星发射中心酒泉732750

随着遥感卫星技术的快速发展,高光谱图像在环境检测、资源管理、农业预警等领域得到了广泛应用。然而,由于设备误差和大气因素等原因,采集的高光谱图像中常常存在噪声,这会影响后续任务的准确性。因此,高光谱图像去噪成为了一个重要的... 详细信息

随着遥感卫星技术的快速发展,高光谱图像在环境检测、资源管理、农业预警等领域得到了广泛应用。然而,由于设备误差和大气因素等原因,采集的高光谱图像中常常存在噪声,这会影响后续任务的准确性。因此,高光谱图像去噪成为了一个重要的研究方向。高光谱图像的空间关联、光谱关联和空间—光谱联合关联导致干净的高光谱图像存在低维子空间中。低秩先验是高光谱图像普遍的物理性质,然而基于低秩表示的方法通常需要复杂的参数设置和计算。基于深度学习方法直接从数据中学习到干净图像的先验信息,具有较强的表达能力,但依赖大量数据且缺乏对高光谱图像物理知识如低秩性的有效利用。为了解决这些问题,本文利用高光谱图像的空间—光谱低秩特性,提出一种低秩张量嵌入深度神经网络方法,可以有效去除高光谱图像中的噪声。该方法采用低秩张量分解模块对高光谱图像的特征图进行低秩表示,通过全局池化和卷积等操作完成秩一向量的生成和低秩张量的重构。同时,将低秩张量分解模块与Unet相结合,对浅层特征进行低秩张量表示,以捕捉高光谱图像的空间—光谱低秩特性,提高了模型的去噪能力。当噪声标准差在[0—95]时,算法可以取得41.02 dB的PSNR和0.9888的SSIM。仿真数据和真实数据实验结果表明,所提出的低秩深度神经网络方法去噪效果优于其他方法。

关键词：高光谱图像去噪深度神经网络低秩张量表示知识驱动深度学习 CP分解 U-Net

河北张三营碱长花岗岩铌铁矿族矿物特征及其意义

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地质科学 2024年第5期59卷 1453-1465页

作者：李亮魏浩赵二丽王鹏吕欣萍赵克强河北省战略性关键矿产研究协同创新中心河北地质大学石家庄050031 蛇绿岩带成矿理论与找矿技术创新基地河北地质大学石家庄050031 河北地质大学地球科学学院石家庄050031 河北华勘资环勘测有限公司河北承德067000 华北地质勘查局五一四地质大队河北承德067000 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所河北廊坊065000 自然资源部地球化学探测重点实验室河北廊坊065000

张三营碱长花岗岩位于华北克拉通北缘,岩体具高分异特征,整体富铌,具有一定的成矿潜力。为查明其含铌矿物种类及岩浆演化过程,本文对岩体中铌铁矿族矿物开展了显微结构和矿物化学研究。结果表明:铌铁矿族矿物是碱长花岗岩中最主要的含... 详细信息

张三营碱长花岗岩位于华北克拉通北缘,岩体具高分异特征,整体富铌,具有一定的成矿潜力。为查明其含铌矿物种类及岩浆演化过程,本文对岩体中铌铁矿族矿物开展了显微结构和矿物化学研究。结果表明:铌铁矿族矿物是碱长花岗岩中最主要的含铌矿物,化学成分富铌(Nb)、贫钽(Ta),以铌铁矿为主,少量为铌锰矿,按成因分为岩浆期和岩浆—热液期两类。岩浆期铌铁矿族矿物数量多,矿物多自形且具振荡环带结构,推测结晶于岩浆过程;背散射电子图像中少量岩浆期铌铁矿族矿物出现“亮边”结构和成分反环带,暗示矿物受熔体交代作用影响。岩浆—热液期铌铁矿族矿物含量较少,化学成分均匀,Mn^(#)和Ta^(#)值相对较高,是从熔体中快速沉淀形成的。张三营碱长花岗岩岩浆演化经历了岩浆冷凝期、岩浆—热液过渡期和热液期。岩浆冷凝期历时较长,是岩体富铌的关键,岩浆—热液过渡期熔体对铌、钽富集起到一定的作用,热液期流体交代作用较弱,影响有限。

关键词：铌铁矿族矿物岩浆演化张三营华北克拉通北缘稀有金属

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尘埃等离子体棘轮中尘埃涡流研究

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第3期54卷 172-178页

作者：蔡雅文马宗博才志民赵佑凯刘富成贺亚峰河北大学物理科学与技术学院保定071002 河北省计算物理基础学科研究中心保定071002

尘埃涡流是芯片刻蚀工艺和微重力及地面尘埃等离子体实验中普遍存在的一种现象,研究其形成机制具有重要意义.由于实验上很难诊断带电尘埃颗粒所处鞘层的等离子体参量,因此尘埃涡流的形成机制仍不清楚.本文在一个全新的尘埃等离子体棘轮... 详细信息

尘埃涡流是芯片刻蚀工艺和微重力及地面尘埃等离子体实验中普遍存在的一种现象,研究其形成机制具有重要意义.由于实验上很难诊断带电尘埃颗粒所处鞘层的等离子体参量,因此尘埃涡流的形成机制仍不清楚.本文在一个全新的尘埃等离子体棘轮实验中观察到了单个尘埃涡流的运动,并探讨了放电条件对其运动规律的影响.通过建立三维尘埃等离子体棘轮模型,数值模拟研究了棘轮通道内的等离子体参量分布特征,并利用Langevin模拟重现了实验现象.实验与模拟结果表明,尘埃颗粒所在的锯齿槽内的电势分布具有不对称性,进而造成锯齿槽内离子流的旋度不为零,非平衡离子拖拽力是驱动尘埃颗粒产生涡流运动的根本原因.

关键词：尘埃等离子体带电颗粒涡流

层析SAR三维成像方法与森林参数反演研究进展

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遥感学报 2024年第3期28卷 576-590页

作者：万杰汪长城朱建军付海强中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

森林是陆地上最大的生态系统,在全球碳氧循环中发挥着举足轻重的作用。森林植被集中了85%以上的陆地植被生物量,森林的生物物理参数,如森林高度、林下地形、生物量等,对森林资源管理、森林碳汇能力及碳储量的评估、生物多样性保护等具... 详细信息

森林是陆地上最大的生态系统,在全球碳氧循环中发挥着举足轻重的作用。森林植被集中了85%以上的陆地植被生物量,森林的生物物理参数,如森林高度、林下地形、生物量等,对森林资源管理、森林碳汇能力及碳储量的评估、生物多样性保护等具有重要意义。合成孔径雷达层析技术TomoSAR (Synthetic Aperture Radar Tomography)具备对观测目标的三维成像能力,可以获得森林的内部结构信息,在森林植被参数反演中发挥着重要的作用。本文从层析SAR的三维成像原理出发,系统阐述目前层析SAR技术进行多维感知的主流算法:首先,根据SAR数据获取模式的不同,将层析SAR的三维成像方法归纳为单极化层析SAR算法和全极化层析SAR算法两类,对比分析植被参数反演中两种不同层析SAR成像算法在垂直分辨率、辐射分辨率、鲁棒性、计算复杂度等方面的表现;然后,基于层析SAR的三维成像能力,阐述层析SAR技术在森林垂直结构重构、森林高度反演、林下地形测绘、生物量估计等应用中的研究进展;最后对层析SAR技术在森林植被区前沿应用进行展望,提出面临的关键挑战。

关键词：遥感层析SAR 三维成像林下地形森林高度森林垂直结构森林生物量

大型煤炭基地生态系统服务功能遥感评估及演变分析

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遥感学报 2024年第4期28卷 926-939页

作者：孙灏高金华崔希民王国瑞李培现中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 宁夏回族自治区国土资源调查监测院银川750000

生态系统服务功能是人类从生态系统中获得的直接收益,因此从服务功能角度评估矿区生态系统状况具有重要意义。以大型煤炭基地宁东为例,在阐述矿区生态系统状况遥感监测研究现状和进展的基础上,设计了遥感数据驱动的气候调节、防风固沙... 详细信息

生态系统服务功能是人类从生态系统中获得的直接收益,因此从服务功能角度评估矿区生态系统状况具有重要意义。以大型煤炭基地宁东为例,在阐述矿区生态系统状况遥感监测研究现状和进展的基础上,设计了遥感数据驱动的气候调节、防风固沙、固碳释氧、水源涵养和土壤保持5项生态系统服务功能计算方案,利用长时间序列连续数据评估了上述功能的时空演变,衡量了矿区生产活动对地表生态系统的影响。应用Mann-Kendall非参数检验实现对研究区生态系统服务功能的时空动态评估。研究结果表明:(1)从2001年—2019年,宁东基地生态系统服务功能整体呈改善趋势,其中气候调节、固碳释氧、防风固沙改善趋势非常显著,水源涵养出现轻微下降现象,土壤保持处于基本不变的状态。(2)空间分布上,远离采煤工作面的区域生态系统服务功能比较强,反之则比较弱。(3)矿区与非矿区对照分析表明,矿区生产活动迟滞了生态系统服务功能的增加,其中非矿区的气候调节功能的上升速率约为矿区上升速率的两倍,非矿区防风固沙和固碳释氧功能的上升速率约为矿区上升速率的1.5倍。研究区生态系统服务功能的整体改善,可能是气候环境变化和人工修复活动的综合结果,但鉴于其整体改善速率明显低于非矿区,说明煤炭开采活动造成了一定的负面影响,仍然需要加大对生态系统保护和修复的力度。

关键词：煤炭基地遥感生态系统服务功能动态监测生态环境矿区采矿影响