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飞秒激光烧蚀YAG晶体的阈值及孵化效应研究

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红外与激光工程 2024年第3期53卷 84-92页

作者：商涛邓国亮王俊伍杰蔡睿陈茹波许云龙四川大学电子信息学院四川成都610065 苏州长光华芯光电技术股份有限公司江苏苏州215163

孵化效应在超快激光烧蚀和加工的过程中起着重要作用。文中通过实验研究了波长为1030 nm的飞秒激光烧蚀YAG晶体的阈值和孵化效应。在单脉冲作用时,YAG表面发生“温和”烧蚀,具有较小的烧蚀孔径和深度;多脉冲作用时,由于孵化作用的影响,... 详细信息

孵化效应在超快激光烧蚀和加工的过程中起着重要作用。文中通过实验研究了波长为1030 nm的飞秒激光烧蚀YAG晶体的阈值和孵化效应。在单脉冲作用时,YAG表面发生“温和”烧蚀,具有较小的烧蚀孔径和深度;多脉冲作用时,由于孵化作用的影响,烧蚀阈值随着脉冲数的增加而显著降低。分别采用三种孵化模型,对比研究了其对YAG晶体烧蚀阈值的拟合效果。通过实验和拟合,得到单脉冲作用下烧蚀阈值为F_(th,1)=(12.27±3.56)J/cm^(2);多脉冲作用下,饱和孵化阈值为F_(th,∞)=(1.82±0.37)J/cm^(2)。该研究为飞秒激光精密加工中的能量和脉冲数等参数的控制提供了参考。

关键词：飞秒激光烧蚀阈值孵化效应孵化模型

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抗阻式颈部康复机器人系统设计

浙江大学学报（工学版） 2024年第7期58卷 1479-1487页

作者：黄松林郑秀娟谭笑月胡兴涂海燕李康四川大学电气工程学院四川成都610065 四川大学信息与自动化技术四川省高校重点实验室四川成都610065 四川大学机械工程学院四川成都610065 四川大学华西医院生物医学大数据中心四川成都610041

已有颈部康复设备负载精度差且负载调节时间长,为此基于抗阻康复训练治疗理论设计新的颈部康复机器人系统.设计机械结构,使电机输出的拉力转换成颈部的抗阻负载.将控制系统分为控制模块与算法模块,提高系统的流畅性和稳定性.利用磁场定... 详细信息

已有颈部康复设备负载精度差且负载调节时间长,为此基于抗阻康复训练治疗理论设计新的颈部康复机器人系统.设计机械结构,使电机输出的拉力转换成颈部的抗阻负载.将控制系统分为控制模块与算法模块,提高系统的流畅性和稳定性.利用磁场定向控制算法实现电机力矩的精准控制,为颈部康复训练提供稳定可控的拉力.设置拉力传感器和姿态陀螺仪传感器,防止使用者头颈部姿态错误或未知事故.统计10名受试者使用所设计系统进行颈部康复训练的评估参数,并对统计结果进行分析.仿真测试显示,磁场定向控制算法能够提高负载精度并缩短调节时间;负载测试与仿真测试结果的一致性验证了控制方案的可行性.系统性能测试表明,所设计的颈部康复机器人的拉力控制误差不超过0.59 N,响应速度为0.53 s,达到临床使用标准.

关键词：永磁同步电机磁场定向控制抗阻训练传感器康复机器人

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赤泥基纳米零价铁对多金属污染土壤修复效果

环境科学 2024年第4期45卷 2473-2478页

作者：刘龙宇杨世利赵黄诗雨常凯威余江四川大学建筑与环境学院成都610065 四川大学新能源与低碳技术研究院成都610065 四川大学宜宾产业技术研究院宜宾644000

为实现重金属复合污染(Pb、Zn、Cu和Cd)土壤同步修复,构建土壤-小白菜体系,探究赤泥(RM)、纳米赤泥(RMn)以及纳米赤泥负载纳米零价铁(RMn-nZVI)这3种不同赤泥基钝化剂对Pb、Zn、Cu和Cd复合污染土壤的修复效果与机制,并考察土壤中Pb、Zn... 详细信息

为实现重金属复合污染(Pb、Zn、Cu和Cd)土壤同步修复,构建土壤-小白菜体系,探究赤泥(RM)、纳米赤泥(RMn)以及纳米赤泥负载纳米零价铁(RMn-nZVI)这3种不同赤泥基钝化剂对Pb、Zn、Cu和Cd复合污染土壤的修复效果与机制,并考察土壤中Pb、Zn、Cu和Cd形态分布对小白菜积累Pb、Zn、Cu和Cd的控制作用.结果显示,3种钝化剂施用可显著提高土壤pH,降低土壤酸可提取态(F1)Pb、Zn、Cu和Cd含量,增加残渣态(F4)含量,最终钝化效果表现为:RMn-nZVI>RMn>RM.此外,3种钝化剂显著降低了小白菜可食用部分Pb、Zn、Cu和Cd的积累,其中RMn-nZVI处理下降低程度最高,Pb、Zn、Cu和Cd含量分别下降35.11%、45.05%、69.52%和59.63%.结果表明,纳米赤泥负载纳米零价铁新型钝化材料在重金属复合污染土壤修复领域具有一定的应用潜力.

关键词：赤泥纳米零价铁钝化重金属污染土壤

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液态金属催化裂解甲烷制氢动力学研究

高等学校化学学报 2024年第2期45卷 97-103页

作者：廖加术刘建星王思蜀陈波陈建军韦建军叶宗标芶富均四川大学原子核科学技术研究所成都610064 四川大学原子与分子物理研究所成都610064

液态金属催化甲烷热解是一种高效生产氢气且无二氧化碳排放的新兴技术.本文开发了一个液态金属裂解反应器催化甲烷热解的数值模型,在实验室自主搭建的液态金属制氢平台上得到的实验数据与模型预测结果吻合良好.该模型是基于甲烷在气液... 详细信息

液态金属催化甲烷热解是一种高效生产氢气且无二氧化碳排放的新兴技术.本文开发了一个液态金属裂解反应器催化甲烷热解的数值模型,在实验室自主搭建的液态金属制氢平台上得到的实验数据与模型预测结果吻合良好.该模型是基于甲烷在气液界面发生的催化热解、气泡内部发生的非催化热解过程和气泡上升过程中的流动行为,耦合了催化和非催化反应动力学和流体力学所建立的.使用气体体积流速、压力、气体成分、温度和液态金属性质(密度、黏度和表面张力)预测气泡尺寸和熔体中的气含率.该模型较好地预测了液态铜铋合金(Cu_(0.45)Bi_(0.55))催化甲烷热解实验中不同温度、不同甲烷进气流量和液态金属高度下的甲烷转化率,得到了催化甲烷热解过程中的气含率、表观气体速率和压力沿液态金属高度的分布.实验数据与模型预测结果的高度吻合证明了模型的可靠性,该模型未来将有助于反应器优化和氢产率提高.

关键词：液态金属反应动力学流体力学催化甲烷热解

敏感设备电压暂降故障样本增广与概率评估最大熵建模

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 68-79页

作者：郑玫肖先勇陈韵竹郑子萱汪颖四川大学电气工程学院四川成都610065

敏感设备电压暂降故障概率评估面临样本小和先验知识不足两大难题。本文基于自编码技术和最大熵原理,提出一种适用于小样本的设备故障概率评估随机建模方法。首先,考虑敏感设备主要对暂降幅值和持续时间特征敏感,电压耐受曲线(VTC)存在... 详细信息

敏感设备电压暂降故障概率评估面临样本小和先验知识不足两大难题。本文基于自编码技术和最大熵原理,提出一种适用于小样本的设备故障概率评估随机建模方法。首先,考虑敏感设备主要对暂降幅值和持续时间特征敏感,电压耐受曲线(VTC)存在不确定性的实际情况,利用自适应Kmeans聚类算法对样本暂降幅值、持续时间聚类,在稀疏自编码器(SAE)损失函数中添加VTC不确定约束进行样本特征学习,提出基于SAE–自适应Kmeans的故障样本增广方法。其次,针对先验知识不足问题,提出基于增广样本的设备故障概率评估最大熵建模方法。最后,以个人计算机为例,在VTC概率密度函数服从均匀、正态和不同指数分布且样本数仅为5的情况下进行验证,与传统最大熵法、未引入自适应Kmeans聚类进行VTC不确定区域约束的SAE样本增广进行比较,同时与先验知识不足情况下基于主观假设的评估方法进行比较。结果表明,所提方法适用于小样本和不同分布,评估结果误差低于传统最大熵法与基于主观假设的方法,验证了稀疏自编码样本增广和最大熵建模方法对于小样本设备故障概率评估的有效性、合理性和可行性。

关键词：电压暂降敏感设备故障概率小样本稀疏自编码最大熵建模

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区域减污降碳协同控制--以重庆为例

工程科学与技术 2024年第1期56卷 183-194页

作者：楚英豪李京王鹏李杉屈加豹方宁杰四川大学建筑与环境学院四川成都610065 四川川大生态环境技术有限公司四川成都610065

在中国面对实现碳达峰、碳中和与环境根本好转目标的背景下,重庆市作为西部大开发的重要战略支点,有责任有义务率先实现减污降碳,助力国家生态文明建设。CO_(2)和大气污染物的排放过程复杂,涉及要素众多,因而有必要明确影响CO_(2)和大... 详细信息

在中国面对实现碳达峰、碳中和与环境根本好转目标的背景下,重庆市作为西部大开发的重要战略支点,有责任有义务率先实现减污降碳,助力国家生态文明建设。CO_(2)和大气污染物的排放过程复杂,涉及要素众多,因而有必要明确影响CO_(2)和大气污染物排放的关键因素,为重庆市实现减污降碳协同控制提供科学参考。本文以对数均值除法指数模型(LMDI)为基础,构建扩展的LMDI–CO_(2)模型和LMDI–AP模型,并以2011—2020年重庆市CO_(2)排放和工业SO_(2)排放为对象进行实证分析,定量评估各因素对重庆市CO_(2)排放和工业SO_(2)排放变化的影响效果。同时,根据重庆市经济社会、能源环境历史发展情况挖掘各因素的影响机制,归纳协同减排的关键因子,探究重庆市减污降碳协同控制机制。结果显示,2011—2020年,经济发展效应是推动重庆市CO_(2)排放增加的首要因素,贡献率达245.59%;能源强度效应对CO_(2)减排的贡献最大,贡献率为210.51%;此外,产业结构优化为CO_(2)减排也做出了贡献。工业经济发展是推动重庆工业SO_(2)排放的主导因素,贡献率为64.47%;其他因素均为SO_(2)减排做出贡献,其中,能源强度和结构效应贡献率分别为42.65%和6.31%。可见,随着经济的发展、人口规模的扩大和生活水平的提高,重庆市CO_(2)和污染物减排的压力将会增大,“高碳化”能源结构制约着两者减排,提高能源效率和优化产业结构对实现“双减”起着关键作用。因此,降低能源强度、升级产业结构、优化能源结构是未来重庆市实现减污降碳协同控制的重要途径。

关键词： CO_(2)排放大气污染驱动因素协同控制 LMDI模型

基于模块化思想的LCC-HVDC改进小信号建模及交互稳定性分析

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电力系统保护与控制 2024年第10期52卷 84-94页

作者：王顺亮刘海军谢洋马俊鹏李永琪焦宁刘天琪四川大学电气工程学院四川成都610065

随着电网换相型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current, LCC-HVDC)技术的广泛应用,交直流混联电力系统的交互稳定性问题日益突出。首先基于状态空间平均法建立了考虑非线性换相重叠动态过程的LCC... 详细信息

随着电网换相型高压直流输电(line commutated converter based high voltage direct current, LCC-HVDC)技术的广泛应用,交直流混联电力系统的交互稳定性问题日益突出。首先基于状态空间平均法建立了考虑非线性换相重叠动态过程的LCC换流器传递函数模型。为适应愈加复杂的直流输电系统建模,提出利用模块化思想分别建立LCC-HVDC各子系统小信号模型,并推导了能反映交直流系统和换流器之间电气耦合特性的接口矩阵实现子系统连接,从而模块化建立精确且易于扩展的计及控制链路延时和锁相环输出相位波动的双端LCC-HVDC系统改进小信号模型。最后分析了控制系统参数和控制链路延时对系统小干扰稳定性的影响以及失稳模态的主导因素,揭示了双端LCC-HVDC系统交直流混合谐振机理及送受端交互影响具体过程。研究结果可以为系统参数设计、谐振抑制措施提供理论基础。

关键词： LCC-HVDC 状态空间模型模块化控制链路延时谐振影响因素

2022年泸定地震某隔震建筑内非结构构件震害模拟分析

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 172-185页

作者：陈尉唯王健泽戴靠山李弢杨毅坚四川大学建筑与环境学院四川成都610065 四川大学深地科学与工程教育部重点实验室四川成都610065

2022年9月5日四川泸定地震中,位于震中近断层场地的一栋采用隔震设计的建筑内部非结构构件发生不同程度的破坏。非结构构件作为整体结构经济价值最重要的组成部分,减小其地震损伤对于建筑震后功能恢复至关重要。为此,在介绍该建筑内部... 详细信息

2022年9月5日四川泸定地震中,位于震中近断层场地的一栋采用隔震设计的建筑内部非结构构件发生不同程度的破坏。非结构构件作为整体结构经济价值最重要的组成部分,减小其地震损伤对于建筑震后功能恢复至关重要。为此,在介绍该建筑内部非结构构件主要震害的基础上,采用二阶段级联方法对非结构件在地震中的具体运动响应进行模拟。第1阶段,在Etabs中建立一8层框架–剪力墙结构有限元模型,基于实测邻近台站近断层强震记录的非线性地震反应分析,模拟该建筑各楼层地震响应;第2阶段,以建筑内部文件柜等常见浮放式非结构构件为原型,在OpenSees中建立零长度转角弹簧模型,以上一阶段的结构楼面加速度响应作为输入,模拟建筑内部不同尺寸高宽比非结构构件的摇晃与倾覆响应,并同时考虑水平单向输入与水平–竖向双向输入两种方式,重点考察近断层地震强竖向分量的影响。结果表明:隔震层能有效降低上部结构的水平楼面加速度响应,但竖向楼面峰值加速度相比竖向地面峰值加速度被显著放大;水平与竖向激励同时输入下浮放式设备的摇晃角度与倾覆概率大于水平单向激励输入的情况,考虑竖向激励的作用后会增大浮放式设备的倾覆破坏风险。因此,在近断层场地进行建筑抗震设计时,强竖向地面运动对建筑内部非结构构件的影响不容忽视。

关键词：泸定地震隔震建筑近断层地震多维地震作用非结构构件摇晃响应倾覆响应

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生物炭替代煤粉/焦炭高炉炼铁碳减排技术研究进展

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化工进展 2024年第1期43卷 490-500页

作者：杨梦茹彭琴常玉龙邱淑兴张溅波江霞四川大学建筑与环境学院四川成都610065 四川大学碳中和未来技术学院四川成都610065 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司四川攀枝花617000

钢铁行业是能源消耗和碳排放大户,因此在碳中和背景下寻求可替代传统煤的零碳原料是钢铁行业重点发展的碳减排技术。生物炭具有碳中性特征,碳含量和热值与煤接近,是煤粉和焦炭理想的替代原料。本文系统介绍了生物炭在炼焦、烧结、高炉... 详细信息

钢铁行业是能源消耗和碳排放大户,因此在碳中和背景下寻求可替代传统煤的零碳原料是钢铁行业重点发展的碳减排技术。生物炭具有碳中性特征,碳含量和热值与煤接近,是煤粉和焦炭理想的替代原料。本文系统介绍了生物炭在炼焦、烧结、高炉炼铁中的潜在利用途径,并进一步聚焦生物炭应用于高炉炼铁时所需具备的理化特性,阐述了生物炭碱金属、强度、粒度与比表面积在替煤代焦时的影响及机理。针对碱金属降低焦炭强度等问题,介绍了酸洗等脱矿方法降低生物炭碱金属含量;针对生物炭机械强度差难以入炉问题,总结了焦炭强度形成机理和生物炭成型增强工艺;针对生物炭导致炼焦煤混合物流动性变差问题,通过调控生物炭粒度和比表面积以降低对焦炭的负面影响。最后,总结了生物炭替代煤粉和焦炭高炉炼铁的国内外进展及预期CO_(2)减排效果。通过分析生物炭替煤代焦目前工业应用中存在的挑战以及生命周期评价的相关研究情况,为未来钢铁行业实现碳中和提供技术支撑。

关键词：生物质生物炭高炉炼铁替煤代焦二氧化碳碳中和生命周期评价

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