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厌氧膜生物反应器研究与应用概述(代序言)

环境工程学报 2024年第5期18卷 1233-1239页

作者：郭广泽李倩李玉友日本东北大学土木与环境工程系仙台980-8579 西安建筑科技大学陕西省环境工程重点实验室西安710055

在污水资源化及双碳目标驱动下,开发节能、低碳、资源回收型处理技术是污水和废弃物处理领域的重要发展方向。将厌氧消化与膜分离结合的厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)具有能耗低、可回收能源以及处理水质较好... 详细信息

在污水资源化及双碳目标驱动下,开发节能、低碳、资源回收型处理技术是污水和废弃物处理领域的重要发展方向。将厌氧消化与膜分离结合的厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)具有能耗低、可回收能源以及处理水质较好等优势,在过去40 a已经在工业废水、有机固体废弃物以及城市污水的资源和能源化领域开展了广泛的研究。与传统厌氧消化技术相比,厌氧MBR通过膜分离过程延长了污泥停留时间,维持反应器中高生物量,促进了物质分解及甲烷转化,极大提高了厌氧消化的效率。为了推进厌氧MBR技术的工程化应用并提供技术与理论的支撑,《环境工程学报》编辑部邀请李玉友、盛国平、李倩3位教授组织了“厌氧MBR技术与有机废水资源化”专题,综述了厌氧MBR的发展历程、主要研究团队、在有机废水资源化中的应用及最新研究热点,作为该专题的代序言。

关键词：厌氧MBR 厌氧消化有机废水资源化

基于石墨涂层传热技术制备界面冶金结合泡沫铝夹芯板

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第4期34卷 1081-1090页

作者：孙溪豆志河苏喜喜黄鹏高强冯展豪祖国胤东北大学冶金学院沈阳110819 东北大学材料科学与工程学院沈阳110819

提出一种通过石墨涂敷处理(GCT)泡沫铝夹芯板(AFS)前驱体来提高其在粉末冶金发泡过程中传热效率的新方法。研究不同传热方法的升温和膨胀特征以及对泡孔结构和抗弯性能的影响。结果表明,前驱体在采用GCT后,升温速度增加近2倍,这提高了AF... 详细信息

提出一种通过石墨涂敷处理(GCT)泡沫铝夹芯板(AFS)前驱体来提高其在粉末冶金发泡过程中传热效率的新方法。研究不同传热方法的升温和膨胀特征以及对泡孔结构和抗弯性能的影响。结果表明,前驱体在采用GCT后,升温速度增加近2倍,这提高了AFS的膨胀率、改善了泡孔尺寸均匀性和外部面板形态。此外,在发泡后期阶段具有更加平稳的升温速率,这有助于提高泡孔圆度,并减少泡壁内微孔缺陷。这些改变使AFS的弯曲强度和吸能性能得以显著提高。值得注意的是,因为热传递速率不受板幅尺寸的影响,GCT技术在大尺寸AFS的生产中具有巨大潜力。

关键词：泡沫铝夹芯板粉末冶金发泡高效传热石墨涂敷处理泡孔结构

喷嘴结构和射流参数对射流预冷温度特性的影响

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航空动力学报 2024年第5期39卷 119-128页

作者：冯爽李宝宽杨晓晰扈鹏飞东北大学冶金学院热能工程系沈阳110819 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

航空发动机进气温度过高是限制其性能的关键问题之一,采用射流预冷技术可以有效降低航空发动机进气温度。为了研究射流预冷技术对进气道内温度场的影响,基于欧拉-拉格朗日方法,建立航空发动机进气道液滴雾化和蒸发过程的数学模型,实现... 详细信息

航空发动机进气温度过高是限制其性能的关键问题之一,采用射流预冷技术可以有效降低航空发动机进气温度。为了研究射流预冷技术对进气道内温度场的影响,基于欧拉-拉格朗日方法,建立航空发动机进气道液滴雾化和蒸发过程的数学模型,实现气液两相的双向耦合,描述了射流预冷过程。并与已有的试验结果进行对比,验证了数学模型的准确性。并利用该数学模型研究了水气比、喷射速度、液滴粒径和喷嘴锥角对进气道降温效果和温度畸变的影响。结果表明:改变水气比发动机进气温度变化最显著,当水气比由0.02增大至0.055时,温降系数由8.10%增加到19.87%,蒸发率由85.76%降低为79.80%;当水气比为0.055、喷射速度为10 m/s、液滴粒径为25μm和喷嘴锥角为15°时,温降系数最大为22.77%;增大喷嘴锥角和减小喷射速度会使进气道出口截面温度场分布更均匀。

关键词：射流预冷温度畸变雾化蒸发高温进气

刀具偏心跳动下侧铣硬脆材料的瞬时铣削力模型

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航空学报 2024年第4期45卷 270-279页

作者：马廉洁杜文豪赵镇邱喆东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 东北大学秦皇岛分校控制工程学院秦皇岛066004

以侧铣可加工微晶陶瓷为对象,建立了瞬时整体铣削力模型,研究了刀具偏心跳动状态下立铣刀侧刃铣削瞬时铣削力。通过铣削刀具与工件的次摆线运动,获得了其瞬时切削厚度、瞬时切削面积。通过线性搜索法确定了刀具偏心量和偏心角的最优解,... 详细信息

以侧铣可加工微晶陶瓷为对象,建立了瞬时整体铣削力模型,研究了刀具偏心跳动状态下立铣刀侧刃铣削瞬时铣削力。通过铣削刀具与工件的次摆线运动,获得了其瞬时切削厚度、瞬时切削面积。通过线性搜索法确定了刀具偏心量和偏心角的最优解,利用一维搜索算法进行了瞬时铣削力作用点的精确求解,并以刀具偏心跳动状态下的瞬时转角予以表达。以Martellotti模型为基础,建立了新的瞬时铣削力模型。以最小二乘法进行了瞬时铣削力模型系数辨识。并从铣削力作用点(瞬时转角)视角,研究了瞬时铣削力的变化特性。铣削实验验证结果表明,铣削力模型预测值与实验值吻合程度较高,平均相对误差不超过8%,该瞬时铣削力模型具有较高的预测精度。

关键词：刀具偏心跳动瞬时铣削力模型瞬时切削面积铣削力作用点硬脆材料

大模型辅助的大型海上风电场集电系统拓扑优化

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高电压技术 2024年第7期50卷 2894-2905页

作者：张孝顺李锦诚郭正勋东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 东北大学佛山研究生创新学院佛山528311

集电系统拓扑优化是大型海上风电场规划建设的核心问题,本质上是一个涉及多约束、多目标的复杂混合整数优化问题。针对该问题,提出了一种基于大语言模型(large language model,LLM)辅助的大型海上风电场集电系统拓扑优化方法。首先,基... 详细信息

集电系统拓扑优化是大型海上风电场规划建设的核心问题,本质上是一个涉及多约束、多目标的复杂混合整数优化问题。针对该问题,提出了一种基于大语言模型(large language model,LLM)辅助的大型海上风电场集电系统拓扑优化方法。首先,基于大语言模型辅助对风电机组群进行聚类,通过链式提示法使LLM理解优化目标,并利用LLM将大型海上风电场分割为若干小型区域,以降低优化问题维度,提升求解速度和质量。然后,构建集电系统拓扑优化模型,基于混合整数线性规划求解器,获得海上风电场的最优集电系统拓扑设计方案。最后,利用1个含有75台风电机组的大型海上风电场系统进行方法性能验证,仿真结果表明:与传统优化技术相比,所提方法获得的聚类风机数量更加均衡,在考虑拓扑功率损耗的同时,生成的拓扑方案经济性最优。LLM在集电系统拓扑辅助优化中具有较高的有效性,为海上风电场集电系统拓扑设计优化提供了一种新思路。

关键词：大语言模型集电系统拓扑优化海上风电场混合整数线性规划聚类算法

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基于球面正则化的支持向量描述视觉异常检测

仪器仪表学报 2024年第3期45卷 315-325页

作者：邓诗卓滕达李晓红陈佳祺陈东岳东北大学信息科学与工程学院沈阳110819 东北大学佛山研究生创新学院佛山528311

异常检测作为视觉领域中一项独特而关键的任务,在医疗、安保等领域具有广泛的前景。异常检测目前受限于大规模异常数据标注,因此现有方法集中在单类分类和弱监督学习,深度支持向量描述(Deep SVDD)是实现单类分类的常见方法。然而,传统De... 详细信息

异常检测作为视觉领域中一项独特而关键的任务,在医疗、安保等领域具有广泛的前景。异常检测目前受限于大规模异常数据标注,因此现有方法集中在单类分类和弱监督学习,深度支持向量描述(Deep SVDD)是实现单类分类的常见方法。然而,传统Deep SVDD在开展异常检测时往往面临球体崩塌。针对这一问题,提出了基于球面正则化的SVDD异常检测算法,通过引入软间隔损失与支持向量的思想,优化模型学习流程。进一步地,面向可标注样本,提出了基于SVDD的弱监督异常检测方法。在公开数据集MNIST和CIFAR-10上进行消融和对比实验,实验证明,相比于有监督算法,在MNIST数据集上,SR-WSVDD的性能提高了3.7%,而在CIFAR-10数据集上则提高了16.7%。此外,与其他弱监督算法相比,SR-WSVDD在CIFAR-10数据集上提升了1.8%。所提出的SR-SVDD异常检测算法,弥补Deep SVDD容易发生球体崩塌的缺陷,使模型异常检测结果更加准确。

关键词：计算机视觉单类分类弱监督学习异常检测自编码器支持向量

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基于激光超声的轨道钢表面裂纹双侧扫描检测

中国激光 2024年第14期51卷 134-143页

作者：冯沐祺徐启明战宇刘常升东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819 东北大学理学院辽宁沈阳110819

为实现轨道钢表面裂纹的快速原位定位定量检测,提出基于激光超声技术的双侧扫描成像方法。在裂纹两侧进行了激光超声线扫描检测,采用小波包变换的方法对波形数据进行了降噪处理,对降噪后的数据进行B扫描成像处理,并对整体裂纹进行了成... 详细信息

为实现轨道钢表面裂纹的快速原位定位定量检测,提出基于激光超声技术的双侧扫描成像方法。在裂纹两侧进行了激光超声线扫描检测,采用小波包变换的方法对波形数据进行了降噪处理,对降噪后的数据进行B扫描成像处理,并对整体裂纹进行了成像。针对线扫描成像法检测裂纹长度误差较大的问题,提出了绘制扫查位置-最大幅值差图的方法以确定裂纹的起始和终止位置,从而实现裂纹长度信息的获取,提高裂纹长度检测的精度。结果表明,双侧扫描成像法可直观地得到裂纹的位置、长度和宽度信息。其中,该方法检测裂纹位置的相对误差不超过0.83%,检测裂纹宽度的相对误差为1.56%,检测裂纹长度的相对误差为8%。绘制扫查位置-最大幅值差图的方法检测裂纹长度的相对误差不超过4%,明显高于双侧扫描成像法。所提方法在金属表面裂纹的快速成像检测方面具有可行性,且为激光超声检测裂纹长度提供了更精确的数据处理方案。

关键词：测量激光超声缺陷检测 B扫描小波包降噪

Al/Fe_(2)O_(3)铝热剂粉尘着火敏感性

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东北大学学报（自然科学版） 2024年第3期45卷 415-421,438页

作者：李刚马艳英刘宗阳南相莉东北大学资源与土木工程学院辽宁沈阳110819 东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

为明确铝热剂反应的着火特性,利用最低着火温度(minimum ignition temperature,MIT)和最小点火能(minimum ignition energy,MIE)测试装置,结合TG-DSC方法对4种Al粉与Fe_(2)O_(3)质量比为1∶4,1∶3,1∶2,1∶1的层状和云状Al/Fe_(2)O_(3)铝热剂进行了着火敏感性研究.结果表明,4种配比试样的粉尘层、粉尘云MIT均超出相关标准常规测试范围,在空气中质量比为1∶3铝热剂的反应触发温度为888℃,活化能为248.49 kJ/mol,说明铝热反应不容易触发;相同质量比的Al/Fe_(2)O_(3)粉尘云的MIE远高于粉尘层,层状MIE最低值为0.7 J,着火敏感性较强,这是因为Fe_(2)O_(3)在粉尘云状态的反应中充当惰化剂,而在粉尘层状态反应中为反应提供了活性氧自由基.

关键词： Al/Fe_(2)O_(3)铝热剂铝热反应粉尘层粉尘云着火敏感性

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基于目标迁移和条件替代的高维多目标进化算法

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控制与决策 2024年第8期39卷 2530-2540页

作者：田瑾然刘建昌张伟刘圆超谭树彬东北大学信息科学与工程学院沈阳110819

尽管许多高维多目标进化算法已被提出,但大多仍无法有效处理具有不规则Pareto前沿的高维多目标优化问题.鉴于此,提出基于目标迁移和条件替代的高维多目标进化算法(MaOEA-OTCR),在环境选择过程中利用目标迁移策略和条件替代准则协作逐一... 详细信息

尽管许多高维多目标进化算法已被提出,但大多仍无法有效处理具有不规则Pareto前沿的高维多目标优化问题.鉴于此,提出基于目标迁移和条件替代的高维多目标进化算法(MaOEA-OTCR),在环境选择过程中利用目标迁移策略和条件替代准则协作逐一选择收敛性和多样性好的个体进入下一代.前者首先选择位于Pareto前沿边界的极值解进入下一代,以确定Pareto前沿的范围,同时选择收敛性最好的若干个体进入下一代,以加速种群收敛;然后迁移已选解集且利用迁移解集和未迁移解集的最大距离来选择收敛性和多样性好的个体进入下一代.后者利用基于角度和收敛性评估的条件取代准则来防止前者过度强调多样性.此外,提出一个多标准决策的匹配选择策略,旨在增加具有良好收敛性和多样性种群个体结合的概率,进一步提升算法的搜索效率.为了验证MaOEA-OTCR的有效性,在3个测试集上与8个先进的高维多目标进化算法进行对比实验.实验结果表明,MaOEA-OTCR在处理高维多目标优化问题时不仅能够获得较强的竞争性能,而且有能力处理具有不规则Pareto前沿的高维多目标优化问题.

关键词：高维多目标优化进化算法目标迁移条件取代