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封装铜纳米线的碳米纳管热输运温度影响机制探究

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工程热物理学报 2024年第1期45卷 235-240页

作者：邹瀚影邱琳冯妍卉张欣欣北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

碳纳米管的独特中空结构使其能够通过内部封装材料形成核壳结构,制备各种可调控功能性纳米器件。受限于纳米特征尺寸,有限的研究报道导致微观热输运机制尚不明晰,导致碳纳米管核壳结构的材料设计缺乏明确的理论支持。其中,管内封装金属... 详细信息

碳纳米管的独特中空结构使其能够通过内部封装材料形成核壳结构,制备各种可调控功能性纳米器件。受限于纳米特征尺寸,有限的研究报道导致微观热输运机制尚不明晰,导致碳纳米管核壳结构的材料设计缺乏明确的理论支持。其中,管内封装金属纳米线的制备、调控和应用已经得到初步探索,作为一种典型的碳管核壳结构,其热输运特性及机制具有较强的研究价值。因此,本工作以铜金属为典型,探究碳管内封装铜纳米线结构在不同的加热温度下复合结构的热导率变化,并通过管内纳米线轨迹、温度分布、声子态密度和重叠能等进行热输运机制分析。

关键词：碳纳米管铜金属纳米线界面热输运强化机制分子动力学模拟

二元硝酸复配盐与AlN陶瓷之间界面导热的分子动力学研究

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工程热物理学报 2024年第4期45卷 1144-1149页

作者：张桐孙方远冯妍卉北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

陶瓷基复合相变材料相较于传统相变材料具有蓄热能力大、导热性能好等优点,因而在储热领域具有巨大的应用前景。本研究对二元硝酸复配盐与AlN陶瓷之间界面处的热输运进行了分子动力学模拟,研究了复配比例对界面导热的影响规律。通过声... 详细信息

陶瓷基复合相变材料相较于传统相变材料具有蓄热能力大、导热性能好等优点,因而在储热领域具有巨大的应用前景。本研究对二元硝酸复配盐与AlN陶瓷之间界面处的热输运进行了分子动力学模拟,研究了复配比例对界面导热的影响规律。通过声子态密度、声子重叠能以及声子参与率等手段分析,结果发现随着硝酸钠质量分数与界面热导呈正相关,纯硝酸钠/AlN相比纯硝酸钾/AlN界面热导高出约8.6%,主要由于硝酸钠与硝酸钾相比其和AlN的界面处声子振动匹配程度更好且声子参与率更高。

关键词：界面热导复合相变材料复配盐分子动力学模拟

一种用于天基低轨卫星网络边缘计算的GA-DDPG卸载算法

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工程科学学报 2024年第2期46卷 343-353页

作者：史栋元王丽娜北京科技大学计算机与通信工程学院通信工程系北京100083

低轨卫星网络是第六代移动通信系统(6G)网络的重要组成部分,弥补了地面基站覆盖的盲区.由于星上计算能力和电池容量受限,导致任务出现时延长和能耗高的问题,因此在低轨卫星网络中引入边缘计算,边缘计算的一项关键技术就是计算卸载.针对... 详细信息

低轨卫星网络是第六代移动通信系统(6G)网络的重要组成部分,弥补了地面基站覆盖的盲区.由于星上计算能力和电池容量受限,导致任务出现时延长和能耗高的问题,因此在低轨卫星网络中引入边缘计算,边缘计算的一项关键技术就是计算卸载.针对计算卸载过程中星间环境动态变化和高维动作空间的问题,提出一种基于遗传算法(GA)和深度确定性策略梯度(DDPG)的天基低轨卫星网络边缘计算卸载算法——GA-DDPG算法.卫星边缘计算环境的不断变化会导致DDPG奖励稀疏和探索性不足,将GA引入到DDPG算法中,首先,利用GA的选择算子使DDPG算法能够适应不断变化的卫星环境;然后,针对动作空间维度变大导致DDPG算法收敛不稳定的问题,利用GA种群的多样化探索和种群的冗余提升DDPG算法收敛的稳定性.仿真结果表明,GA-DDPG卸载算法能够降低天基低轨卫星网络计算负载,且时延和能耗均低于DDPG卸载算法和GA卸载算法.与DDPG卸载算法相比,GA-DDPG卸载算法还能提升收敛速度和稳定性.

关键词：低轨卫星边缘计算任务卸载遗传算法深度强化学习星间链路

基于数字技术的城市垃圾分类全链条模式构建及案例研究

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资源科学 2024年第4期46卷 687-699页

作者：陈杰皓胡宇鹏费凡黎俊温宗国清华大学环境学院北京100084 北京科技大学能源与环境工程学院北京100083

【目的】在生活垃圾强制分类的背景下,传统垃圾分类实践的参与率、分类准确率有待提高,在应对不断增加的垃圾量和资源回收需求方面存在明显不足。本文旨在深入探讨数字技术路径对垃圾分类模式的提升与变革,促进资源回收和环境保护的可... 详细信息

【目的】在生活垃圾强制分类的背景下,传统垃圾分类实践的参与率、分类准确率有待提高,在应对不断增加的垃圾量和资源回收需求方面存在明显不足。本文旨在深入探讨数字技术路径对垃圾分类模式的提升与变革,促进资源回收和环境保护的可持续发展。【方法】通过实证案例研究数字技术在生活垃圾产生源头、中转收运、最终处理环节的不同应用场景,针对不同案例结合深度学习算法、遗传算法等开展深入分析。【结果】数字技术在前端环节的应用可有效提高居民垃圾参与率与投递准确率;并且基于物联网与深度学习技术可预测未来产废变化趋势,预测误差控制在21.94%。中端环节的应用优化了传统模式在垃圾收运过程的低效问题,基于遗传算法规划最优收运路线,实现经济成本、碳排放、收运效率的多目标统一。末端环节的应用则有助于提高垃圾处理处置的综合效益,实现净效益提高8.23%~39.72%。【结论】本文提出的垃圾分类新模式,以数字技术为基,以全链条管理为核心,在信息化、自动化技术的加持下为垃圾分类提供了更为高效、精准的解决方案,以数字技术解决了传统垃圾分类模式的信息缺失问题,以全链条思想统筹了垃圾分类模式的前端、中端、后端环节,以期助力于提高城市典型废物的回收利用率、实现城市垃圾可持续发展。

关键词：城市生活垃圾垃圾分类数字技术深度学习全链条

基于融合距离的极化SAR图像非局部均值滤波

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系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1493-1502页

作者：曾顶殷君君杨健北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083 清华大学电子工程系北京100084

在极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像降噪领域,常见的非局部均值滤波仅依靠像素间的统计距离进行相似性度量,忽略了像素点的空间信息。本文结合极化SAR数据统计特性和图像空间特征作为像素间的相似性度量,提出了一种... 详细信息

在极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像降噪领域,常见的非局部均值滤波仅依靠像素间的统计距离进行相似性度量,忽略了像素点的空间信息。本文结合极化SAR数据统计特性和图像空间特征作为像素间的相似性度量,提出了一种利用融合距离来计算相邻窗口权重的方法——基于融合距离的非局部均值滤波器。融合距离的引入使得滤波器能够更全面的评估像素间的相似性,从而得到更合适的像素权重。此外,本方法还引进变异系数对邻域窗口的权重进行评估,通过该参数可以控制滤波的程度。在多幅极化SAR图像上的实验结果表明,所提出的滤波器能够在有效抑制斑点噪声的同时保留较为完整的图像边缘信息和极化散射特性。

关键词：极化合成孔径雷达非局部均值滤波相似性度量变异系数

弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级

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物理学报 2024年第2期73卷 49-58页

作者：解晓洁孙俊松秦吉红郭怀明北京科技大学物理系北京100083 北京科技大学理论物理研究所北京100083 北京航空航天大学物理系北京100191

利用线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法研究了弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级.通过线性自旋波理论,发现磁赝朗道能级出现在磁子能谱的高能端,其能级间距与能级指数的平方根成正比.线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法都显示... 详细信息

利用线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法研究了弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级.通过线性自旋波理论,发现磁赝朗道能级出现在磁子能谱的高能端,其能级间距与能级指数的平方根成正比.线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法都显示,尺寸相同时随着应变强度的逐渐增加,局域磁化强度逐渐减弱,应变强度相同的条件下反铁磁序在y方向上连续减弱,因为上边界处的海森伯链解耦为孤立的垂直链,导致上边界附近的磁序被破坏.量子蒙特卡罗方法提供了更精确的反铁磁序演化:在特定应变强度下上边界处垂直关联不变,水平关联增加,从而影响磁化强度,使局域磁化在上边界处呈上翘趋势.研究结果有助于理解弯曲应变对自旋激发的影响,并可能在二维量子磁性材料实验中得以实现.

关键词：弯曲应变赝朗道能级线性自旋波理论量子蒙特卡罗方法

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Cu-V双合金化3Mn钢的组织和力学性能

金属学报 2024年第6期60卷 817-825页

作者：许仁杰屠鑫胡斌罗海文北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

研究了Cu-V双合金化的3Mn钢热轧板在550~650℃温轧和临界退火等制备工艺过程中(简称温轧退火样品)的组织演变与最终力学性能,并与热轧后在同样温度范围时效处理并临界退火的样品(简称热轧时效退火样品)进行对比。结果表明,温轧退火样品... 详细信息

研究了Cu-V双合金化的3Mn钢热轧板在550~650℃温轧和临界退火等制备工艺过程中(简称温轧退火样品)的组织演变与最终力学性能,并与热轧后在同样温度范围时效处理并临界退火的样品(简称热轧时效退火样品)进行对比。结果表明,温轧退火样品的塑性显著高于热轧时效退火样品,但2者屈服强度相似,这归因于温轧阶段引入大量缺陷,促进了临界退火时奥氏体逆转变过程,提高了残余奥氏体分数,最终可实现屈服强度高达1230~1320 MPa并保有23%~29%的延伸率,这一综合性能显著优于文献中Cu/V单一合金化的中锰钢,尤其是屈服强度大幅提高。这是由于采用了Cu-V双合金化并且在热轧后采用了温轧加临界退火的两段热变形处理工艺,除了在温轧阶段引入富Cu析出相以实现强化外,在临界退火阶段析出的VC还弥补了由于退火导致的软化,实现了高屈服强度;并形成25%~30%的残余奥氏体来提供相变诱导塑性,从而保证了高塑性。

关键词：中锰钢温轧析出相奥氏体力学性能

bcc结构下二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)低温低浓度下固溶软化行为的机制

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 15-21页

作者：王娜李翔飞北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

采用第一性原理计算研究了体心立方(bcc)Fe的4种二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)低温低浓度下固溶软化行为的机制,发现低温低浓度下的固溶软化行为由双扭结形核控制,由溶质原子直接引起双扭结形核势垒降低为固溶软化的本征机制,而由溶质原... 详细信息

采用第一性原理计算研究了体心立方(bcc)Fe的4种二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)低温低浓度下固溶软化行为的机制,发现低温低浓度下的固溶软化行为由双扭结形核控制,由溶质原子直接引起双扭结形核势垒降低为固溶软化的本征机制,而由溶质原子对间隙原子清除减少双扭结形核为固溶软化的外部机制.分别计算了bcc Fe的4种二元合金Fe-X(X=Cr,Co,Mo,W)中反映双扭结形核势垒的原子行位移(ARD)能和堆垛层错(GSF)能.计算结果表明,仅Cr可微弱降低ARD和GSF能,而Co,Mo,W均引起ARD和GSF能升高,因此,依据固溶软化的本征机制,仅Cr引起固溶软化,而Co,Mo,W均引起固溶强化.Cr,Mo,W与周围Fe原子均为反铁磁相互作用,Co与Fe为铁磁相互作用.尽管铁磁/反铁磁相互作用与价电子数(电子构型)具有一定相关性,双扭结形核势垒并不与价电子数(电子构型)明显相关.进一步的计算表明,双扭结形核势垒与其结合能呈现正相关关系,Cr与Fe结合能减弱,因此双扭结形核势垒降低,而Co,Mo,W与Fe结合能增强,因此双扭结形核势垒升高.而结合能并未表现出与原子半径、电子数(电子构型)的明显相关性,因此,双扭结形核势垒并不与原子半径、电子数(电子构型)明显相关.依据本征机制,Co,Mo,W与Fe的结合能增强引起双扭结形核势垒升高,因此为固溶强化,其二元合金低温低浓度下的固溶软化行为无法用本征机制解释,需要考虑外部机制(如间隙C原子的作用),而Cr二元合金的固溶软化行为可能为本征机制.

关键词：体心立方铁二元合金原子行位移能堆垛层错能固溶软化

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自振空化射流冲蚀模式与机制研究

机械工程学报 2024年第6期60卷 378-385页

作者：蔡腾飞潘岩王啸林马飞祝启恒韩健北京科技大学机械工程学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院佛山528399

自振空化射流冲蚀模式是射流作业的最直观特征,但其演化机制尚不完全清晰,限制了模式的主动调控及射流高效应用。首先基于自振空化射流冲蚀试验,探明冲蚀模式随空化数和靶距的演变规律,通过高速摄像手段获取不同冲蚀模式下空泡云瞬时形... 详细信息

自振空化射流冲蚀模式是射流作业的最直观特征,但其演化机制尚不完全清晰,限制了模式的主动调控及射流高效应用。首先基于自振空化射流冲蚀试验,探明冲蚀模式随空化数和靶距的演变规律,通过高速摄像手段获取不同冲蚀模式下空泡云瞬时形态特征,采用正交模态分解得到空泡溃灭的统计规律;在此基础上,基于瞬态大涡模拟的计算流体动力学仿真方法,获得典型冲蚀模态下流体动力学特性,深入探究并揭示冲蚀模式形成机制。研究结果表明,不同空化数下随靶距变化,射流冲蚀特征呈现出3种典型冲蚀模式A、B、C,其中冲蚀模式A由冲蚀环1和较大冲蚀环2组成,冲蚀模式B仅包含冲蚀环1,冲蚀模式C主要由冲蚀环1及较小冲蚀环3组成;三种冲蚀模式中,均存在冲蚀环1,其能量最强,为主环,而不同冲蚀模式之间的转换方式与空化数有关。三种冲蚀模式形成机制如下:靶距较短时,冲蚀模式A中冲蚀环1由空化射流剪切生成的主空泡云溃灭空蚀而成,冲蚀环2由壁面涡环产生的次生空泡云溃灭造成;靶距较长时,冲蚀模式B仅包含冲蚀环1,该冲蚀模式下射流空蚀能力较强;特定空化数及靶距下,冲蚀模式C中冲蚀环1及冲蚀环3,分别由空化射流的主云团与次云团交替脱落后,依次撞击靶物产生。

关键词：自振射流空化射流冲蚀模式空泡云流体动力学