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环隙进气流化对密相粉末输运流态及稳定性的影响

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推进技术 2024年

作者：高仕林张海滨白博峰西安交通大学化学工程与技术学院动力工程多相流国家重点实验室

气力辅助粉末密相输送是粉末发动机燃料的重要供给方式，粉末燃料的输送特性直接影响粉末颗粒的点火及燃烧性能。本文针对粉末密相气力输送过程，围绕环隙进气影响下的稠密气固两相流出流特性开展了数值模拟研究。基于OpenFOAM构建了气... 详细信息

气力辅助粉末密相输送是粉末发动机燃料的重要供给方式，粉末燃料的输送特性直接影响粉末颗粒的点火及燃烧性能。本文针对粉末密相气力输送过程，围绕环隙进气影响下的稠密气固两相流出流特性开展了数值模拟研究。基于OpenFOAM构建了气相大涡模拟的双流体（TFM）模型，实现对粉末输送两相流过程的准确解析。发现在环隙进气作用下的密相粉末输运存在五种特征流态，查清了惯性、环隙进气等因素对流态转变的影响规律。并得到不同流态对应的粉末质量流率波动特性，发现段塞流相对波动率最大可达90%。此外，获得了宽参数范围下的流态分布图和对应的粉末质量流率波动规律，并得到不同环隙进气速度和输运结构对稠密气固两相流出流状态的影响机制，发现环隙进气速度的增大能够有效抑制流率波动，在本文研究工况范围内输运稳定性提升了3倍；而喉部面积与输运稳定性呈反比。本研究系统地阐明了环隙进气结构下稠密气固两相流出流状态演变规律及关键因素影响规律，为粉末发动机粉末燃料气力输送过程组织提供参考。

关键词：粉末发动机密相粉末输送双流体模型环隙进气特征流态质量流率波动

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有机液体储氢技术催化脱氢过程强化研究进展

化工进展 2024年第1期43卷 164-185页

作者：盖宏伟张辰君屈晶莹孙怀禄脱永笑王斌金旭张茜冯翔 CHEN De 中国石油大学(华东)新能源学院山东青岛266580 中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院北京100083 中国石油大学(华东)化学化工学院山东青岛266580 西安交通大学化学工程与技术学院陕西西安710049 挪威科技大学化学工程系挪威特隆赫姆N-7491

氢能是实现化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想互联媒介,然而氢的储运是制约氢能规模化应用的关键技术瓶颈。有机氢化物(LOHC)储氢技术具有成本低、储氢密度大、安全稳定等优势,可匹配现有化石能源输运架构,有望在... 详细信息

氢能是实现化石能源清洁高效利用和支撑可再生能源大规模发展的理想互联媒介,然而氢的储运是制约氢能规模化应用的关键技术瓶颈。有机氢化物(LOHC)储氢技术具有成本低、储氢密度大、安全稳定等优势,可匹配现有化石能源输运架构,有望在大规模、长距离和分布式的氢储运场景中发挥重要作用。但是,在LOHC储氢循环中,相对于发展较为成熟的加氢技术,LOHC脱氢过程效率低、稳定性差,是制约该技术发展的关键。基于此,本文综述了LOHC储氢技术催化脱氢过程强化的研究进展和发展趋势,概述了LOHC储氢基本概念和催化脱氢反应基本原理,从催化过程强化、产物分离强化、能量效率强化等方面总结了脱氢过程强化策略,通过对比不同技术手段的特点,分析了LOHC储氢技术催化脱氢过程目前亟需解决的难题,即开发高效的脱氢催化剂、提高催化脱氢过程的传热传质效率以及降低脱氢过程能耗,这对LOHC储氢技术的实际应用具有重要的参考和借鉴意义。

关键词：有机液体储氢传热传质催化剂催化剂载体

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电化学介导胺再生CO捕集技术研究进展

化工进展 2024年

作者：毛元豪范会峰 Sayd Sultan 方芙蓉钟琦余云松吴小梅张早校西安交通大学化学工程与技术学院动力工程多相流国家重点实验室

随着全球气候变化问题的日益严重，降低大气中的二氧化碳(CO2)浓度已成为急需解决的全球性问题。然而，现今最具应用潜力的有机胺化学吸收工艺的大范围推广仍受到高能耗问题的阻碍。以电化学介导胺再生CO2捕集技术为代表的电化学碳捕集... 详细信息

随着全球气候变化问题的日益严重，降低大气中的二氧化碳(CO2)浓度已成为急需解决的全球性问题。然而，现今最具应用潜力的有机胺化学吸收工艺的大范围推广仍受到高能耗问题的阻碍。以电化学介导胺再生CO2捕集技术为代表的电化学碳捕集技术避免了高温蒸汽的适用，具有灵活、高效的特点，为低能耗碳捕集技术的发展开辟了新路径。本文介绍了了电化学介导胺CO2捕集技术在反应体系选择、系统模拟计算和高效反应器设计方面的最新进展，分析其研究现状并指出其发展方向。随后进一步分析电化学体系与碳捕集、利用与封存（CCUS）技术领域更广泛交叉应用的潜力，提出电化学CO2压缩机、电化学碳捕集还原一体化工艺流程。本次综述将为推动电力驱动的低能耗碳捕集技术的研究和发展提供新的发展方向与策略。

关键词：电化学介导胺再生碳捕集铜-胺配合物反应器电化学压缩机 CO 电还原

联合经验模式分解和混沌理论的稳态视觉诱发电位脑电识别

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西安交通大学学报 2024年第6期58卷 34-42页

作者：郭晓冰徐光华李辉谢杰仁江翰立张四聪西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室西安710049 西安交通大学第一附属医院西安710061

针对多目标稳态视觉诱发电位(SSVEP)信号识别准确率低、线性识别方法抑制噪声的同时也会抑制信号本身特征等问题,基于经验模式分解对信号的降噪特性、达芬混沌系统对微弱周期信号的敏感性及噪声的免疫特性,提出了一种非线性多目标SSVEP... 详细信息

针对多目标稳态视觉诱发电位(SSVEP)信号识别准确率低、线性识别方法抑制噪声的同时也会抑制信号本身特征等问题,基于经验模式分解对信号的降噪特性、达芬混沌系统对微弱周期信号的敏感性及噪声的免疫特性,提出了一种非线性多目标SSVEP信号识别算法。首先,采用共平均参考算法将多通道SSVEP信号融合成单通道信号,通过傅里叶变换求得SSVEP信号的相位谱,为达芬混沌系统周期策动力添加相位;接着,采用经验模式分解降噪,将获得的第一个本征模函数输入到达芬混沌系统中,利用基于频谱差异的混沌系统状态判别方法,求解各目标的刺激频率幅值;最后,根据最大刺激频率幅值确定刺激目标,实现了对多目标SSVEP信号的识别。研究结果表明:相较于典型相关分析法,所提非线性信号处理方法的平均识别准确率提高了7.3%,平均信息传输速率提高了3.84bit/min。该研究为探究非线性SSVEP信号解码算法提供了新方向。

关键词：稳态视觉诱发电位达芬混沌系统非线性信号处理经验模式分解

基于磁控溅射法生长hBN薄膜的MSM型真空紫外探测器(特邀)

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光子学报 2024年第7期53卷 21-30页

作者：房万年李强张启凡陈冉升李家兴刘康康云峰西安交通大学电子科学与工程学院西安710049

针对目前大面积高质量六方氮化硼(hBN)薄膜的制备与转移存在均匀性、晶粒控制、无损转移等问题,采用射频磁控溅射技术成功在2英寸硅和蓝宝石介电衬底上沉积了hBN薄膜,拉曼光谱、X射线光电子能谱表征证实了薄膜具有明显的hBN特征。制备了... 详细信息

针对目前大面积高质量六方氮化硼(hBN)薄膜的制备与转移存在均匀性、晶粒控制、无损转移等问题,采用射频磁控溅射技术成功在2英寸硅和蓝宝石介电衬底上沉积了hBN薄膜,拉曼光谱、X射线光电子能谱表征证实了薄膜具有明显的hBN特征。制备了hBN基金属-半导体-金属型光电探测器,并探究了电极材料、薄膜厚度以及叉指电极宽度和间距对探测性能的影响。优选出的Ni电极探测器具有极低的暗电流(<3 pA@100 V),对185 nm波长光具有明显光响应,响应度和比探测率分别为2.769 mA/W和2.969×10^(9)Jones。

关键词：真空紫外探测六方氮化硼磁控溅射技术金属-半导体-金属型光电探测器

多层级异质异构吸波超材料功能化设计及熔融沉积3D打印

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机械工程学报 2024年第3期60卷 319-327页

作者：杨贞梁庆宣段玉冰刘攀王昕李涤尘西安交通大学机械工程学院西安710049

针对吸波材料向工程应用方向发展需具备轻质和宽带吸波的关键需求,提出了一种有损谐振结构和功能化介质层调控的多层级复合异质异构吸波超材料,通过对介质层进行仿生结构化设计实现吸波超材料轻量化和宽带吸波性能。将热塑性聚合物材料... 详细信息

针对吸波材料向工程应用方向发展需具备轻质和宽带吸波的关键需求,提出了一种有损谐振结构和功能化介质层调控的多层级复合异质异构吸波超材料,通过对介质层进行仿生结构化设计实现吸波超材料轻量化和宽带吸波性能。将热塑性聚合物材料和银铜合金复合制备了特定电导率的复合材料,通过优化银铜合金重量比和复合材料的打印工艺实现了谐振结构电导率的精确控制。基于此,设计了两层有损谐振结构层来调控宽带阻抗匹配和欧姆损耗,利用双材料熔融沉积3D打印工艺实现了多层级异质异构吸波超材料的可控制备。所制备的吸波超材料等效密度为0.3 g/cm3,电磁性能测试结果表明在垂直入射条件下,吸波超材料在3.8~19.24GHz频段实现了高效吸波性能。同时,电磁波在横电波(Transverse electric,TE)和横磁波(Transverse magnetic,TM)模式下、入射角在50°范围内时,吸波超材料都具有良好的宽带吸波性能。这种多层级异质异构吸波超材料的设计和制造方法为推动吸波材料向工程应用化方向发展提供了技术支撑。

关键词：多层级异质异构吸波超材料 3D打印

等离子体作用下不同脉冲数超快激光烧蚀过程中化学反应机制的数值模拟

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机械工程学报 2024年第8期60卷 94-106页

作者：张春波吴成军袁浩天西安交通大学机械工程学院西安710049

为了降低激光加工试验成本,建立较为完善的激光加工仿真模型,预测加工材料表面氧化物分布情况,基于计算流体力学方程、流固耦合理论和双温模型,借助OpenFOAM流体仿真平台,通过C++自编程的方式,建立了超快激光烧蚀的三维热化学反应模型... 详细信息

为了降低激光加工试验成本,建立较为完善的激光加工仿真模型,预测加工材料表面氧化物分布情况,基于计算流体力学方程、流固耦合理论和双温模型,借助OpenFOAM流体仿真平台,通过C++自编程的方式,建立了超快激光烧蚀的三维热化学反应模型。模型考虑了等离子体对入射激光能量的吸收和散焦作用以及温度变化对表面反射率和分层吸收系数的影响,采用Maxwell-Stefan理论模拟了多元组分间的扩散现象,并利用配分函数法拟合了热化学反应速率。采用240 fs脉冲激光进行相同功率、不同脉冲数下的激光打孔试验,验证了仿真模型的有效性。试验结果表明,随着脉冲数的增加,等离子体对激光的屏蔽作用增强,烧蚀后材料表面微孔结构的直径逐渐增大,烧蚀区域的氧化物含量逐渐上升。通过仿真结果与试验结果对比可知,在表面微孔结构的直径方面,两者间的相对误差不超过5%,在表面氧化物含量方面,相对误差控制在12%以内。并且分析出当脉冲数较小时,等离子体作用较弱,热效应在激光能量中所占比例比较大,使得仿真与试验的氧化物占比误差较大。将等离子体与化学反应模块相结合,采用配分函数法求解了热化学反应速率,能够预测材料表面氧化物含量。

关键词：超快激光烧蚀多元组分扩散热化学反应等离子体

基于伪监督注意力短期记忆与多尺度去伪影网络的图像分块压缩感知

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 472-480页

作者：李俊辉侯兴松西安交通大学信息与通信工程学院西安710049

基于深度展开网络的分块压缩感知(BCS)方法,在迭代去块伪影时通常会同时去除部分信号和保留部分块伪影,不利于信号恢复。为了改善重建性能,在学习去噪的迭代阈值(LDIT)算法基础上,该文提出基于伪监督注意力短期记忆与多尺度去伪影网络(M... 详细信息

基于深度展开网络的分块压缩感知(BCS)方法,在迭代去块伪影时通常会同时去除部分信号和保留部分块伪影,不利于信号恢复。为了改善重建性能,在学习去噪的迭代阈值(LDIT)算法基础上,该文提出基于伪监督注意力短期记忆与多尺度去伪影网络(MSD-Net)的图像BCS迭代方法(PSASM-MD)。首先,在每步迭代中,利用残差网络并行地对每个图像子块单独去噪后再拼接。然后,对拼接后的图像采用含有伪监督注意力模块(PSAM)的MSD-Net进行特征提取,以更好地去除块伪影以提高重建性能。其中,PSAM被用于从含有块伪影的残差中抽取部分有用信号,并传递到下一步迭代实现短期记忆,以尽量避免去除有用信号。实验结果表明,该文方法相比现有先进的同类BCS方法在主观视觉感知和客观评价指标上均取得了更优的结果。

关键词：分块压缩感知短期记忆图像去伪影深度展开网络

基于聚二甲基硅氧烷弹性体的摩擦电纳米发电机的研究进展

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高分子材料科学与工程 2024年第8期40卷 181-190页

作者：李宸辉王璐刘晓骏吴治诚井新利樊威张承双王淑娟西安交通大学化学学院陕西西安710049 西安交通大学电气工程学院陕西西安710049 西安工程大学纺织科学与工程学院陕西西安710048 西安航天复合材料研究所陕西西安710025

随着全球气候变化与环境污染问题日益严峻,可再生能源技术越来越受到关注。摩擦电纳米发电机(TENGs)可以将机械能转为电能,是重要的能量收集技术之一。TENG由于成本低、效率高且输出功率大,被广泛用于微纳电源、自供电传感器、大规模海... 详细信息

随着全球气候变化与环境污染问题日益严峻,可再生能源技术越来越受到关注。摩擦电纳米发电机(TENGs)可以将机械能转为电能,是重要的能量收集技术之一。TENG由于成本低、效率高且输出功率大,被广泛用于微纳电源、自供电传感器、大规模海洋能量收集和高压直接电源等领域。TENG的输出性能主要取决于摩擦电材料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于具有良好的柔韧性、生物相容性及负极性是优异的负摩擦电材料。文中综述了PDMS作为负摩擦电材料的优势,探讨了PDMS的物理改性或化学改性对TENG性能的影响,并深入分析了PDMS基TENG的应用及存在的问题。

关键词：摩擦电纳米发电机聚二甲基硅氧烷弹性体物理改性化学改性应用