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基于REOF的两种卫星降水产品(IMERG和MSWEP)在金沙江流域降水分区尺度精度评估

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湖泊科学 2024年第2期36卷 620-633页

作者：薄会娟林青霞李璐魏冲龚成麒三峡大学水利与环境学院宜昌443002 三峡库区生态环境教育部工程研究中心宜昌443002

高时空分辨率降水产品的精度评估是卫星降水用于水文气象干旱等研究的前提。本研究提出在降水分区尺度下评估IMERG和MSWEP两种卫星降水产品的精度,并与不分区尺度(即流域尺度)进行比较。首先采用旋转经验正交函数(REOF)对金沙江流域(JSB... 详细信息

高时空分辨率降水产品的精度评估是卫星降水用于水文气象干旱等研究的前提。本研究提出在降水分区尺度下评估IMERG和MSWEP两种卫星降水产品的精度,并与不分区尺度(即流域尺度)进行比较。首先采用旋转经验正交函数(REOF)对金沙江流域(JSB)进行降水分区,通过贡献率得出8个分区较为适合。然后识别降水的空间分布特征,发现2种降水产品都可以很好地捕捉降水呈现出的从上游到下游逐渐增加的趋势。最后在日尺度、降水发生概率和极端降水探测能力3个方面对降水产品在分区尺度和不分区尺度的性能进行评估。结果表明,在日尺度上,MSWEP的精度在多数降水分区优于IMERG,被推荐5次(1、3、6、7和8区),集中在流域的中游。同时流域尺度也推荐MSWEP。在降水事件发生概率方面,MSWEP能再现不同等级降水强度的概率密度分布,但过高估计0.1~1 mm/d降水事件的发生概率;而IMERG过高估计小于0.1 mm/d降水事件的概率。在极端降水探测能力方面,流域尺度的KGE值都是正值,且IMERG优于MSWEP,但分区尺度上,KGE值在部分降水分区中存在负值,表明IMERG和MSWEP均不能很好地探测出该区的极端降水事件。本研究成果表明降水分区尺度是必需的,能够更加精细地评估降水产品。研究结果可为具有类似气候条件的卫星降水评估提供参考。

关键词：降水分区旋转经验正交函数 IMERG MSWEP 精度评估

基于电磁-流热双向耦合的变压器绕组温升计算及结构参数优化

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高电压技术 2024年第3期50卷 952-961,I0001页

作者：袁发庭杨文韬韩毅凛陈炜姜岚唐波湖北省输电线路工程技术研究中心(三峡大学) 宜昌443002 三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 国网湖南省电力有限公司电力科学研究院长沙410007

变压器温升是影响其运行状态和使用寿命的关键因素。为了更准确地得到油浸式变压器绕组区域的温度场分布,采用有限元法对绕组的电磁-流热耦合过程进行了数值研究。根据电磁场及流体-温度场分布的特点,建立了变压器及绕组区域的计算模型... 详细信息

变压器温升是影响其运行状态和使用寿命的关键因素。为了更准确地得到油浸式变压器绕组区域的温度场分布,采用有限元法对绕组的电磁-流热耦合过程进行了数值研究。根据电磁场及流体-温度场分布的特点,建立了变压器及绕组区域的计算模型。基于异构网格节点数据映射方法,将电磁场分析得到的绕组非平均损耗作为热源边界条件加载到流体-温度场计算网格中,并根据每次迭代时的温度对该热源进行修正,实现电磁-流热的双向耦合。在此基础上,建立热点温度与绕组结构参数之间的响应面,开展了对绕组热点温度及导体材料用量最小化的多目标优化研究。采用非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)获得了Pareto最优解,并对Pareto前沿面上的4种优化方案进行了分析。结果表明,优化后的绕组热点温度及导体用量明显降低。该文研究为变压器结构的优化设计提供了一种可行方法。

关键词：油浸式变压器电磁-流热耦合绕组结构参数响应面法多目标优化

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高熵合金纳米电催化剂的合成

稀有金属 2024年第1期48卷 90-104页

作者：薛天雨黄仲谷昊辉张海军武汉科技大学材料学部省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉430081

相较于单金属和双金属催化剂,高熵合金(HEAs)催化剂因具有多种活性位点而表现出优异的协同效应和催化活性,当其粒径细化至纳米尺度时,纳米尺寸效应与多元活性位点赋予了高熵合金纳米颗粒(np-HEAs)催化剂较低的过电位,近年来在电化学领... 详细信息

相较于单金属和双金属催化剂,高熵合金(HEAs)催化剂因具有多种活性位点而表现出优异的协同效应和催化活性,当其粒径细化至纳米尺度时,纳米尺寸效应与多元活性位点赋予了高熵合金纳米颗粒(np-HEAs)催化剂较低的过电位,近年来在电化学领域逐渐成为研究热点。目前,np-HEAs催化剂的合成方法有脱合金法、热冲击法、低温液相共还原法、机械合金法、激光烧蚀法及溅射沉积法等。综述了近年来np-HEAs催化剂合成的研究现状,总结了提高其催化活性的策略及措施,并展望了np-HEAs催化剂的未来发展方向。

关键词：高熵合金(HEAs) 高熵合金纳米颗粒(np-HEAs) 催化剂纳米尺寸效应

基于多物理场仿真的油浸式变压器温度特性分析及散热器优化

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高电压技术 2024年第1期50卷 221-231页

作者：袁发庭施文菀王玥陈炜唐波姜岚湖北省输电线路工程技术研究中心(三峡大学) 宜昌443002 三峡大学电气与新能源学院宜昌443002 国网湖南省电力有限公司电力科学研究院长沙410007

准确计算油浸式变压器的温度分布并寻求优化方法,对设备运行维护具有重要意义。首先建立了35 kV油浸式变压器的3维等效模型,采用Jiles-Atherton模型模拟变压器铁芯材料的磁滞特性,通过磁场计算获取了铁芯和绕组的损耗密度分布。在此基... 详细信息

准确计算油浸式变压器的温度分布并寻求优化方法,对设备运行维护具有重要意义。首先建立了35 kV油浸式变压器的3维等效模型,采用Jiles-Atherton模型模拟变压器铁芯材料的磁滞特性,通过磁场计算获取了铁芯和绕组的损耗密度分布。在此基础上将损耗密度作为热源,经过流–热耦合计算得到变压器的温度场和流场仿真结果。根据计算结果提取了铁芯、绕组区域的温度分布及截面的油流流速分布,并绘制了散热片的最高温度和流速曲线。最后结合中心组合设计和仿真分析方法得出不同散热器结构参数下的变压器热点温度,构建热点温度与结构参数间的支持向量机模型,采用粒子群算法获得了最优参数。变压器热点温度较优化前降低了15.12 K,仿真与模型预测结果的相对误差为6.42%,验证了优化模型的有效性。结果表明:优化方法能够显著降低变压器热点温度,为变压器的优化设计提供了新的思路和参考。

关键词：油浸式变压器多物理场仿真损耗密度温度分布支持向量机散热器优化

碎石含量对三峡库区坡耕地土壤氮磷流失特征的影响

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农业工程学报 2024年第3期40卷 127-137页

作者：赵冰琴胡鑫凯高儒章施伟豪张兴凤朱万庆夏振尧许文年三峡库区地质灾害教育部重点实验室(三峡大学) 宜昌443002 水泥基生态修复技术湖北省工程研究中心(三峡大学) 宜昌443002

坡耕地是三峡库区水土流失的主要来源,导致土壤养分的损失,严重影响库区生态环境建设与社会经济可持续发展。库区坡耕地土壤浅薄化和砾质化特征明显,但目前对含碎石坡耕地土壤侵蚀和养分流失特征的研究尚不多见。该研究通过设置3个降雨... 详细信息

坡耕地是三峡库区水土流失的主要来源,导致土壤养分的损失,严重影响库区生态环境建设与社会经济可持续发展。库区坡耕地土壤浅薄化和砾质化特征明显,但目前对含碎石坡耕地土壤侵蚀和养分流失特征的研究尚不多见。该研究通过设置3个降雨梯度(60、90、120 mm/h)和4种碎石含量(0、10%、20%、30%),开展人工模拟降雨试验,分析各试验条件下含碎石土壤产流产沙和氮磷流失特征。结果表明:1)碎石主要通过改变土壤结构以增大产流产沙量来促进氮磷流失,而对相应流失速率与流失浓度的变化规律影响较小,不同碎石含量下泥沙产量的变异系数更高,且泥沙中不同碎石含量下的氮磷流失量显著性差异更强(P科学参考。

关键词：土壤侵蚀碎石含量雨强产流产沙氮磷流失回归分析

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揭示D-A聚合物光催化剂中的超快激子分离

Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 4-6页

作者：朱君江张淑敏赫荣安武汉纺织大学化学与化工学院生物质纤维与生态染整湖北省重点实验室湖北武汉430200 长沙学院应用环境光催化湖南省重点实验室湖南长沙410022

近年来,具有给-受体结构的有机半导体聚合物在光催化领域中取得了显著的研究进展.研究主要集中在通过分子设计,采用自下而上的方法,合成具有不同分子结构的聚合物材料.研究人员深入考察了聚合物光催化性能与其自身性质(如能带结构、形... 详细信息

近年来,具有给-受体结构的有机半导体聚合物在光催化领域中取得了显著的研究进展.研究主要集中在通过分子设计,采用自下而上的方法,合成具有不同分子结构的聚合物材料.研究人员深入考察了聚合物光催化性能与其自身性质(如能带结构、形貌、吸光能力等)之间的关系.尽管这些研究为光催化领域的发展提供了重要基础,但现有研究方法仍存在一些问题,如自下而上合成路线的规模化应用困难,以及性能与结构关系研究的普适性不足.因此,未来研究需要进一步探索和改进合成方法,以及深化对光催化性能与材料结构之间关系的理解.中国地质大学(武汉)的余家国教授、张留洋教授与美国肯特州立大学的Mietek Jaroniec教授合作,采用傅克烷基化反应合成了具有给体-给体结构的聚合物.随后,通过后合成修饰,实现了该聚合物到给体-受体结构的原位光诱导转化,并系统地研究了转变前后聚合物中激子的分离过程.实验结果表明,在光照条件下,初始聚合物knitting DBT(KDBT)的结构单元二苯并噻吩(DBT)会部分氧化为二苯并噻吩-S,S-二氧化物(DBTSO),进而形成新聚合物KDBT-A,并伴随偶极矩增加和ICT态形成.瞬态技术(时间分辨荧光光谱和飞秒瞬态吸收光谱)表征结果表明,KDBT与KDBT-A中的激子都能发生解离,但KDBT-A中的激子解离速率要远快于KDBT.这表明ICT态的形成有效抑制了激子复合.因此,随着聚合物结构从给体-给体结构转变为给体-受体结构,其光催化活性得到了显著增强.综上,这种光诱导原位改变分子结构的方法不仅能促进给体-受体型聚合物光催化剂的发展,还为有机太阳能电池、有机发光二极管、传感器等多个领域的研究提供新策略.

关键词：光催化飞秒瞬态吸收给体-受体偶极矩聚合物

酸性大气环境下RC剪力墙构件地震易损性分析

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 133-140页

作者：陈柳灼周炎郑山锁三峡大学防灾减灾湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

基于OpenSees平台中的SFI-MVLEM单元,考虑酸性大气环境对约束和非约束区混凝土与钢筋的力学性能、界面间黏结滑移效应和剪力墙抗剪机制等的影响,提出腐蚀RC剪力墙数值模拟方法.考虑主要设计参数与材料强度的变异性和腐蚀程度的不确定性... 详细信息

基于OpenSees平台中的SFI-MVLEM单元,考虑酸性大气环境对约束和非约束区混凝土与钢筋的力学性能、界面间黏结滑移效应和剪力墙抗剪机制等的影响,提出腐蚀RC剪力墙数值模拟方法.考虑主要设计参数与材料强度的变异性和腐蚀程度的不确定性,结合蒙特卡罗抽样与所提数值模拟方法建立了不同服役期下RC剪力墙分析模型并进行了拟静力模拟试验,捕捉了构件不同破坏状态下的层间位移角数据.基于最大似然估计方法对层间位移角数据进行了3种概率分布的参数估计,基于K-S和Lilliefors假设检验选取了威布尔分布作为层间位移角的最优概率分布并获得相应统计参数,建立了不同服役期下RC剪力墙的地震易损性模型.研究成果可为酸性大气环境下的RC结构灾害损失预测和抗震韧性评估提供理论支撑.

关键词：酸性大气环境剪力墙层间位移角时变易损性

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底吹氩钢包内废钢熔化行为的数值模拟

工程科学学报 2024年第5期46卷 822-834页

作者：张利超方庆周文浩王家辉余刚张华倪红卫武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室武汉430081 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湘潭411101

以某厂70 t钢包为研究对象,采用数值模拟的方法对比了吹氩量对钢包内不同比表面积和预热温度的废钢熔化行为.结果表明:废钢熔化速度随着比表面积的增加而加快;底吹氩气可显著加速废钢熔化,但随着比表面积的增加吹气的促进效果逐步减弱.... 详细信息

以某厂70 t钢包为研究对象,采用数值模拟的方法对比了吹氩量对钢包内不同比表面积和预热温度的废钢熔化行为.结果表明:废钢熔化速度随着比表面积的增加而加快;底吹氩气可显著加速废钢熔化,但随着比表面积的增加吹气的促进效果逐步减弱.有底吹氩时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢中心温度上升速率相较于无底吹氩时分别提高了7.06、6.51和3.73 K·s^(-1),熔化速率分别增加了0.92、0.88和0.28 cm^(3)·s^(-1),熔化时间分别缩短了17、15和3 s.板形废钢初始温度由300升到1000 K时,其熔化速度由2.97提高到3.26 cm^(3)·s^(-1),熔化时间缩短了3 s.底吹氩流量显著影响废钢熔化速度,当氩气流量由100增至200 L·min^(-1)时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢熔化时间分别由44减小到35 s、42减小到34 s及34减小到31 s.

关键词：钢包废钢熔化底吹氩比表面积数值模拟

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基于长短期记忆网络的公共建筑短期能耗预测模型

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吉林大学学报（工学版） 2024年第7期54卷 2009-2014页

作者：朱国庆刘显成田从祥长江大学城市建设学院湖北荆州434023 长江大学文理学院湖北荆州434020

为了提高公共建筑短期能耗预测的精度、泛化能力和鲁棒性能,提出一种基于长短期记忆网络的公共建筑短期能耗预测模型。使用长短期记忆网络作为公共建筑能耗特征提取器,在不断迭代的过程中保留有价值的能耗历史数据,通过自主学习与自组... 详细信息

为了提高公共建筑短期能耗预测的精度、泛化能力和鲁棒性能,提出一种基于长短期记忆网络的公共建筑短期能耗预测模型。使用长短期记忆网络作为公共建筑能耗特征提取器,在不断迭代的过程中保留有价值的能耗历史数据,通过自主学习与自组织调整不同时序的输出,并引入灰色系统,减少所需样本数据数量和缩小误差。采用最小乘二法计算输出权值,获得长短期记忆网络下的预测值,将经反归一函数处理后的结果累减计算,得到建筑能耗短期预测值。实验结果证明:本文方法能耗预测能力优秀,可以有效地用于公共建筑能耗预测。

关键词：长短期记忆网络灰色系统公共建筑能耗预测模型反归一化函数记忆单元