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祁连造山带中生代古地磁新结果及其地质意义

地球物理学报 2024年第7期67卷 2744-2760页

作者：谭金生王彬段亮孟庆任刘萍西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室西安710069 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

祁连造山带位于青藏高原北部,保存了古特提斯洋和新特提斯洋关闭过程的远程构造响应记录.为了确定祁连造山带多期次构造响应事件的变形特征,本文在南祁连构造带天峻县中三叠世及北祁连构造带祁连县早白垩世地层中进行了详细的古地磁学... 详细信息

祁连造山带位于青藏高原北部,保存了古特提斯洋和新特提斯洋关闭过程的远程构造响应记录.为了确定祁连造山带多期次构造响应事件的变形特征,本文在南祁连构造带天峻县中三叠世及北祁连构造带祁连县早白垩世地层中进行了详细的古地磁学及岩石磁学研究.实验结果显示,三叠纪样品分离出了稳定的高温特征剩磁并在样品水平下通过了倒转检验,白垩纪样品分离出的高温特征剩磁通过了褶皱检验.代表了岩石形成时的原生磁化,相对应的古地磁极为:(T2:82.3°N, 223.6°E,A95=4.8°;K1:65.9°N, 188.3°E,A95=6.2°).对比同时代阿拉善、华北古地磁数据表明:中三叠世之后,天峻地区相对于阿拉善参考极发生了20.2±6.8°的顺时针旋转.早白垩世之后,祁连地区相对于华北参考极没有发生明显的块体旋转(0.3±8.6°).结合前人的研究成果,我们认为晚侏罗世-早白垩世拉萨/欧亚碰撞的远程效应造成祁连造山带东西两侧发生差异性构造缩短活动(西段以逆冲推覆构造缩短为主,东段以走滑活动为主),从而造成祁连整体发生顺时针旋转.早白垩世之后,祁连西段阿尔金断裂附近及东段西宁—兰州盆地发生区域性构造旋转,祁连主体以NE向构造缩短为主.

关键词：中生代构造旋转祁连造山带古地磁学

深层地热能丛式多分支U型井采热技术及传热算法

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工程地质学报 2024年第4期32卷 1397-1411页

作者：李守定张苏鹏徐涛张召彬郑博马世伟孔彦龙张文秀赫建明庞忠和李晓中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院深地资源装备技术工程实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029

深层地热能是一种分布广、资源量大具有发展前景的可再生新能源,当前的主要开采方法有增强型地热系统(EGS)、环绕式井筒换热系统(AGS)、断层带流体循环开采和同轴套管开采法,但存在采热功率不稳定、地震风险高和采热效率低等难题。针对... 详细信息

深层地热能是一种分布广、资源量大具有发展前景的可再生新能源,当前的主要开采方法有增强型地热系统(EGS)、环绕式井筒换热系统(AGS)、断层带流体循环开采和同轴套管开采法,但存在采热功率不稳定、地震风险高和采热效率低等难题。针对当前深层地热开采技术面临的瓶颈问题,本文以开采过程只有能量交换而没有物质交换为原则,以深层干热岩地热规模化可持续稳定开发为目标,提出了深层地热能丛式多分支U型井采热方法(UMW-DGS)及关键技术,在此基础上建立了井筒轴对称热传导模型,以青海共和盆地恰卜恰深部干热岩储层为背景,提出了高温高压岩石热导率测试新方法,计算了在定井径条件下井周温度场和采热功率的时空演化规律,分析了温度差、热导率和井径等3个敏感因素对采热功率的影响。此外,针对UMW-DGS定解问题,研发了基于有限体积法(FVM)的三维热流固耦合数值算法,研究了UMW-DGS单水平井段换热效率和在不同泵注量条件下温度场时空演化。通过分析不同流量的有效换热量、换热时长和功率发现:泵注流量的增加会导致有效换热能量和有效换热时长的降低,并且使有效换热功率先增加后减少。研究结果表明,深层地热能开发需要在平衡换热温度和功率的条件下设计注入排量,从而得到最优的换热效果。

关键词：深层地热丛式多分支U型井高温高压岩石热导率储层-工质流固耦合热传导算法

进气温度和含湿量对湿空气透平循环燃烧室实现柔和燃烧的影响研究（英文）

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推进技术 2024年第6期 136-151页

作者：朱子儒刘志刚熊燕张哲巅中国科学院工程热物理研究所先进能源动力重点实验室中冶南方工程技术有限公司中国科学院大学工程科学学院

本文基于甲烷柔和燃烧的简化化学反应器网络模型，研究了空气进气温度和含湿量对湿空气透平（HAT）循环燃烧室内实现柔和燃烧的影响。针对HAT循环三种典型工况的研究结果表明：空气进口温度和燃烧室头部温度越高越容易实现柔和燃烧。空... 详细信息

本文基于甲烷柔和燃烧的简化化学反应器网络模型，研究了空气进气温度和含湿量对湿空气透平（HAT）循环燃烧室内实现柔和燃烧的影响。针对HAT循环三种典型工况的研究结果表明：空气进口温度和燃烧室头部温度越高越容易实现柔和燃烧。空气含湿量对实现柔和燃烧的临界回流比的影响可以忽略，但空气含湿量的增加会引起点火延迟时间的延长，该影响持续至蒸汽含量达到其临界值，这有利于未燃反应物与烟气的充分掺混。当空气进口温度从381 K上升到881 K时，实现柔和燃烧的临界回流比下降了70%。空气加湿抑制NOx生成效果随着空气进口温度升高变得更加显著。随着空气进口温度的升高，由于热力型NO占主导地位，增加含湿量使得热力型NO迅速下降，而加湿引起快速型NO增加的效果不显著，从而使得整体NOx下降。针对模型柔和燃烧室的实验结果表明：绝热火焰温度在1 650～2 050 K内，热负荷36～59 k W条件下，不同含湿量（Ω=0～0.2 kg/kg）和不同空气进口温度（381,503,640 K）的NOx排放均低于1×10-5@15%O2，而CO排放在含湿量0～0.1 kg/kg范围内同样能保持1×10-5@15%O2以下。上述结果表明，该模型燃烧器能够在不同空气含湿量和空气进口温度下均保持较低的污染物排放。

关键词：燃气轮机燃烧室柔和燃烧湿空气透平 NOx排放蒸汽稀释

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中国大规模盐穴储氢需求与挑战

岩土力学 2024年第1期45卷 1-19页

作者：杨春和王贵宾施锡林朱施杰郑铸颜刘伟范金洋中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049 重庆大学煤矿灾害动力学与控制全国重点实验室重庆400044

氢能是来源广泛且低碳清洁的能源,大力发展氢能产业是实现双碳目标和应对全球能源转型的重要举措。在氢能“制备―储存―运输―应用”全产业链中,储氢难问题长期制约着氢能产业高质量发展。盐穴储氢具有成本低、规模大、安全性高和储氢... 详细信息

氢能是来源广泛且低碳清洁的能源,大力发展氢能产业是实现双碳目标和应对全球能源转型的重要举措。在氢能“制备―储存―运输―应用”全产业链中,储氢难问题长期制约着氢能产业高质量发展。盐穴储氢具有成本低、规模大、安全性高和储氢纯度高等突出优势,是未来氢能大规模储备的重要发展方向,也是我国能源低碳转型的重大战略需求。综合调研了我国制氢产业和氢能消费现状,分析了我国盐穴储氢的需求。调研了国外利用盐穴储存天然气和氢气的技术及工程现状,总结了我国盐穴储气库发展和建设历程。对比了利用盐穴储存天然气、氦气、压缩空气和氢气的异同点,提出我国盐穴储氢面临三大科技挑战:层状盐岩氢气渗透与生化反应、盐穴储氢库井筒完整性管控、储氢库群灾变孕育与防控。研究成果明确了我国氢气储备需求的快速增长趋势和大规模盐穴储氢的重点攻关方向。

关键词：盐穴储氢层状盐岩氢岩反应井筒完整性库群灾变

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宽波段响应硅雪崩光电探测器研究

红外与毫米波学报 2024年第4期43卷 464-471页

作者：彭红玲卫家奇宋春旭王天财曹澎陈剑邓杰 ZHUANG Qian-Dong 郑婉华中国科学院半导体研究所固态光电信息技术实验室北京100083 中国科学院大学电子与通信工程学院北京101408 西南技术物理研究所四川成都610041 Physics Department Lancaster UniversityLancaster LA14YBU.K.

本文基于目前对宽波段探测器的应用需求,设计了一种在250~1100 nm范围有较高响应的硅雪崩光电探测器(Si APD),不需要拼接即可实现紫外-可见-近红外波段光的高效探测。分别对硅的紫外增强和(近)红外增强进行了分析,在此基础上,为获得宽... 详细信息

本文基于目前对宽波段探测器的应用需求,设计了一种在250~1100 nm范围有较高响应的硅雪崩光电探测器(Si APD),不需要拼接即可实现紫外-可见-近红外波段光的高效探测。分别对硅的紫外增强和(近)红外增强进行了分析,在此基础上,为获得宽波段响应Si APD,对器件结构进行模拟设计,采用光背入射等方式,提高短波吸收,同时保证近红外吸收。模拟优化的Si APD器件峰值波长940 nm左右,在250 nm和1100 nm处响应光电流均超过峰值的15%,这种结构的器件适用于多光谱及未来高精度探测等应用领域。

关键词：硅雪崩光电探测器宽波段响应探测器紫外增强近红外增强

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地球宜居性的深部驱动机制

科学通报 2024年第2期69卷 169-183页

作者：徐义刚黄小龙王强王煜李高军刘耘毛河光倪怀玮朱茂炎中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 南京大学地球科学与工程学院南京210023 中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550081 北京高压科学研究中心北京100094 中国科学技术大学中国科学院壳幔物质与环境重点实验室合肥230026 中国科学院南京地质古生物研究所现代古生物和地层学国家重点实验室南京210080

除与太阳之间的距离和行星的大小有关外,地球之所以宜居的一个重要因素是其拥有动力十足的地球内部.与地球宜居性是地球表生作用结果的传统认识不同,本文认为地球深部驱动着对宜居环境至关重要的外部层圈,并提出地球内外层圈间的联动机... 详细信息

除与太阳之间的距离和行星的大小有关外,地球之所以宜居的一个重要因素是其拥有动力十足的地球内部.与地球宜居性是地球表生作用结果的传统认识不同,本文认为地球深部驱动着对宜居环境至关重要的外部层圈,并提出地球内外层圈间的联动机制是地球系统科学研究的突破口.在调研和评述的基础上,本文建议未来研究需要关注早期地球、地磁场、深地挥发分循环、超级火山、深地新化学反应和地质空调器等方向,围绕地球宜居性的深部驱动机制这一主题,开展地球固体层圈与流体层圈的整合研究,助力我国地球科学研究从单一学科研究向多学科交叉融合研究的转变,推动我国固体地球科学从跟踪前沿向开拓前沿的跨越式发展.

关键词：地球宜居性深部引擎深地过程层圈相互作用地球系统科学

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惯性空间TDI相机长弧段星源主动扫描设计

光学精密工程 2024年第11期32卷 1686-1700页

作者：闫安东付宗强曾疏桐常琳杨秀彬中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039 中国科学院天基动态快速光学成像技术重点实验室吉林长春130033 山东大学物理学院山东济南250100

为了有效扩大惯性空间观测的幅宽范围和成像信噪比,提出了一种基于星等与光学多参量的映射函数的卫星与载荷姿频协同补偿的TDI相机长弧段星源主动扫描设计方法。首先,基于黑体辐射能量密度公式,构造TDI光学参量与极限探测星等之间的映... 详细信息

为了有效扩大惯性空间观测的幅宽范围和成像信噪比,提出了一种基于星等与光学多参量的映射函数的卫星与载荷姿频协同补偿的TDI相机长弧段星源主动扫描设计方法。首先,基于黑体辐射能量密度公式,构造TDI光学参量与极限探测星等之间的映射函数;然后,采用齐次坐标变换和欧拉轴最优路径规划方法,建立惯性空间卫星恒速机动和载荷动态实时补偿的长弧段星源扫描成像模型,完成动态星源无拖尾高信噪比成像。最后,基于平行实验理论,搭建由TDI相机和动态星源模拟器组成的实验系统,并完成了扫描成像实验和误差分析。实验结果表明,本体坐标系相对惯性坐标系的欧拉角速率为8.5(°)/s时,积分级数为96,TDI相机行频为1 kHz,成像时长10 s,TDI相机成像过程中星图成像信噪比最大值为7.325,扫描区域立体角为5.4232 rad。惯性空间TDI相机长弧段星源主动扫描可实现对星源高信噪比成像,并大幅拓展了成像观测范围。

关键词：空间遥感 TDI相机信噪比长弧段欧拉轴主动扫描

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基于激光复合的甲烷泄漏遥测模型及算法仿真研究

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光学学报 2024年

作者：朱首正刘世界王森远唐国良李春来王建宇中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院中国科学院上海光学精密机械研究所中国科学院大学中国科学院上海技术物理研究所空间主动光电技术重点实验室

本研究提出了一种基于激光遥测仪的复合厂区甲烷泄漏率量化和泄漏源定位观测模型，并结合改进的高斯烟羽气团扩散模型进行泄漏率量化和定位算法仿真研究。该观测模型和算法利用小型化、连续化定点厂区监测设备优势，针对实际观测中的样... 详细信息

本研究提出了一种基于激光遥测仪的复合厂区甲烷泄漏率量化和泄漏源定位观测模型，并结合改进的高斯烟羽气团扩散模型进行泄漏率量化和定位算法仿真研究。该观测模型和算法利用小型化、连续化定点厂区监测设备优势，针对实际观测中的样本浓度、风速、风向、采样点坐标和采样点数误差对反演的泄漏率和泄漏源坐标进行灵敏度分析。仿真过程较好的对提出的模型和优化算法进行了验证，对实际观测中的各种误差影响进行量化表征。该观测模型和泄漏率量化和泄漏源定位算法研究可为目前厂区的甲烷泄漏源量化和定位观测提供参考。

关键词：遥感与传感器甲烷泄漏定位算法仿真误差分析激光遥测

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焊前预处理对钛合金厚板焊接残余应力的影响

金属学报 2024年第8期60卷 1064-1078页

作者：周牧王倩王延绪翟梓融何伦华李昺马英杰雷家峰杨锐中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心沈阳110016 上海科技大学智造系统工程中心上海201210 散裂中子源科学中心东莞523803 中国科学院物理研究所北京国家凝聚态物理学实验室北京100190

焊接残余应力是影响焊接成型及焊接部件服役的重要因素。为了优化焊接工艺和焊接接头微观结构,有效地减小焊接残余应力,本工作研究了焊前预处理工艺对电子束焊接钛合金厚板焊接接头组织、性能和残余应力的影响机制。对不同预处理工艺制... 详细信息

焊接残余应力是影响焊接成型及焊接部件服役的重要因素。为了优化焊接工艺和焊接接头微观结构,有效地减小焊接残余应力,本工作研究了焊前预处理工艺对电子束焊接钛合金厚板焊接接头组织、性能和残余应力的影响机制。对不同预处理工艺制备的钛合金焊接接头进行组织形貌表征,发现焊前预热显著增宽了焊接接头的熔合区和热影响区,粗化了两区域内的α片层,提高了焊接接头的强韧性匹配。采用中子衍射法、深孔法和轮廓法检测钛合金厚板电子束焊接头残余应力,对3种方法的检测结果进行对比分析,获得了焊接接头不同区域沿不同方向的残余应力分布。另外,对比了2种预热工艺焊接接头采用深孔法获得的残余应力结果,发现焊前预热可以显著降低焊接接头的残余应力。采用数值模拟计算了不同预热温度下温度场和应力场的变化情况,获得了不同预热温度条件下热应力的动态变化规律,揭示了预热降低残余应力的内在机理。对比2种预处理工艺焊接接头熔合区和热影响区的显微组织、元素分布和晶粒取向,进一步阐明了预热可以通过促进元素扩散和诱发变体选择降低β→α相变产生的应力集中。

关键词：钛合金残余应力中子衍射显微组织力学性能