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核电阀门管系高保真动力学模型修正技术研究

核动力工程 2024年第1期45卷 130-138页

作者：薛睿渊张永楠张希恒俞树荣孟晓桥余建平兰州理工大学石油化工学院兰州730050

高保真动力学模型是在役核电阀门管系抗震裕度分析、抗震性能监测、抗震设计持续改进的基础,然而其建立过程面临着难度大、效率低的问题。基于某实际阀门管系高保真动力学模型对各类管系反共振频率特性开展研究,结果表明:核电阀门管系... 详细信息

高保真动力学模型是在役核电阀门管系抗震裕度分析、抗震性能监测、抗震设计持续改进的基础,然而其建立过程面临着难度大、效率低的问题。基于某实际阀门管系高保真动力学模型对各类管系反共振频率特性开展研究,结果表明:核电阀门管系的原点反共振频率与共振频率交替出现,在低频区域,各类管系原点反共振频率的理论值与测量值匹配较好;在阀门与管道连接位置,不同结构参数对原点反共振频率和共振频率有较为接近的灵敏度,实际工程中应优先在此位置布置测点。以此为理论基础,以共振频率与反共振频率共同作为目标函数,提出了结合高斯径向基响应面与自适应遗传算法的有限元模型修正方法。实际算例表明,提出的方法克服了试验数据不足、收敛速度慢的难点,能够高精度、高效率地识别阀门管系中的未知结构参数,建立其高保真动力学模型。研究成果为核电阀门管系抗震设计经济性和安全性的进一步提升提供了可能。

关键词：核级阀门管系反共振频率频响函数模型修正

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离子液体热合成法制备钒酸铁及其电化学性能

精细化工 2024年第6期41卷 1354-1361页

作者：赵鹬李忠英雷福红张宇婷李世友兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑酸溴盐([Bmim]Br)为反应溶剂,采用离子液体热合成法制备了钒酸铁前驱体,通过煅烧和后处理成功地合成了粒径均一、排布密集的FeVO_(4)纳米颗粒。采用SEM、XRD、XPS、TEM、N_(2)吸附-脱附对材料的结构和形貌... 详细信息

以离子液体1-丁基-3-甲基咪唑酸溴盐([Bmim]Br)为反应溶剂,采用离子液体热合成法制备了钒酸铁前驱体,通过煅烧和后处理成功地合成了粒径均一、排布密集的FeVO_(4)纳米颗粒。采用SEM、XRD、XPS、TEM、N_(2)吸附-脱附对材料的结构和形貌进行了表征。以FeVO_(4)纳米颗粒为负极材料构建了锂离子电池,采用恒流充电放电测试、循环伏安法(CV)和电化学阻抗对电池进行了电化学性能评价。结果表明,Fe VO_(4)电极作为锂离子电池负极材料在高电流密度下表现出优异的循环性能和电化学性能,其在300 mA/g电流密度下的初始放电比容量为1471.58 mA·h/g,在300 mA/g下循环100次后,仍获得783.00 mA·h/g的高比容量,其优异的电化学性能可能归因于电极材料的纳米级尺寸。

关键词：钒酸铁离子液体热合成法锂离子电池负极材料有机电化学

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浸渍石墨在陶瓷摩擦副下的摩擦腐蚀行为研究

摩擦学学报（中英文） 2024年第6期44卷 775-788页

作者：宋伟李凯民丁雪兴马荣荣陈昊翔兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

研究不同介质环境中浸渍石墨的摩擦腐蚀特性,采用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜分别表征了表面磨痕形貌、磨痕轮廓和磨损体积,通过分析在纯水与海水中的开路电位、极化曲线与电化学阻抗图及其相关参数,对浸渍石墨与2种陶瓷对偶球的... 详细信息

研究不同介质环境中浸渍石墨的摩擦腐蚀特性,采用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜分别表征了表面磨痕形貌、磨痕轮廓和磨损体积,通过分析在纯水与海水中的开路电位、极化曲线与电化学阻抗图及其相关参数,对浸渍石墨与2种陶瓷对偶球的摩擦磨损情况与机理进行评估分析.结果表明:浸渍石墨与陶瓷球Si_(3)N_(4)相对摩擦时自腐蚀电流密度更低,容抗弧度与相位角较大,极化电阻值更高,具有更好的耐腐蚀性能和耐磨性.随着载荷的增大,开路电位负移耐腐蚀性增强.纯水中石墨磨损表面存在明显的犁沟现象,以摩擦磨损为主.海水中腐蚀产物与磨屑混合在接触表面形成转移膜,表现较为光滑.摩擦过程中磨损体积、摩擦耗散能与载荷呈正相关性,而磨损率与载荷呈负相关性.海水中黏着现象较为明显,伴有磨粒磨损和轻微的氧化磨损.纯水中接触区以磨粒磨损为主,伴有轻微的黏着磨损和疲劳磨损.

关键词：浸渍石墨电化学腐蚀摩擦磨损磨损机制转移膜

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仿生太阳能驱动界面蒸发器的进展与挑战

精细化工 2024年第4期41卷 740-749页

作者：李吉焱刘美辰罗雯雯邢郭宇孙寒雪兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

太阳能驱动界面蒸发(SDIE)作为一种高效、可持续的水资源获取方法,近年来受到了广泛的关注。基于仿生原理设计的太阳能驱动界面蒸发器在提高能源转换效率、降低盐结晶和抗污染等方面展现了巨大的潜力,在解决淡水资源紧缺和能源短缺等问... 详细信息

太阳能驱动界面蒸发(SDIE)作为一种高效、可持续的水资源获取方法,近年来受到了广泛的关注。基于仿生原理设计的太阳能驱动界面蒸发器在提高能源转换效率、降低盐结晶和抗污染等方面展现了巨大的潜力,在解决淡水资源紧缺和能源短缺等问题上发挥重要作用。该文梳理了近年来的仿生学在SDIE领域的应用,对比了仿生太阳能驱动界面蒸发器的结构、性能和仿生机理,探讨了不同类型仿生太阳能驱动界面蒸发器的优缺点,分析了仿生太阳能驱动界面蒸发器所面临的共性问题,并提出了未来的研究挑战。

关键词：仿生设计光热材料太阳能驱动界面蒸发蒸发器水处理

锂离子电池硬炭负极的储锂机理及储锂性能优化进展

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材料导报 2024年第13期38卷 1-10页

作者：舒琦琪连斐梁陈利张庆堂兰州理工大学石油化工学院兰州730050

硬炭负极因其高比容量、高倍率快充和不析锂无膨胀等特性而具有良好的研究价值和应用前景,其对锂离子电池(LIBs)的性能起到关键作用。近年来,众多学者对硬炭负极展开了大量研究,尤其是硬炭的储锂机理和储锂性能的优化策略。本文首先概... 详细信息

硬炭负极因其高比容量、高倍率快充和不析锂无膨胀等特性而具有良好的研究价值和应用前景,其对锂离子电池(LIBs)的性能起到关键作用。近年来,众多学者对硬炭负极展开了大量研究,尤其是硬炭的储锂机理和储锂性能的优化策略。本文首先概述了硬炭的形成过程和储锂机理,为设计高性能硬炭负极提供理论基础和科学依据;其次分别基于生物质和聚合物两类前驱体,综述了硬炭负极在制备工艺、结构调控、形貌设计和杂原子掺杂等改性策略上的最新进展,并提出共轭微孔聚合物硬炭有望作为未来硬炭储锂性能优化的方向之一;最后探讨了硬炭作为LIBs负极面临的挑战和未来的研究方向。

关键词：锂离子电池硬炭负极储锂机理性能优化

基于位置特征和螺旋方向的柱面气膜密封槽型控漏能力评价

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工程科学与技术 2024年第2期56卷 268-276页

作者：张伟政任娅南赵志宏兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050 兰州理工大学温州泵阀工程研究院浙江温州325105

为探究轴套侧开槽新型柱面气膜密封在控制泄漏方面的能力,首先,采用有限差分法对不同位置特征和螺旋方向的新型柱面气膜密封槽型建立数值模型,通过对比各槽型气膜压力分布和密封性能参数,揭示位置特征和螺旋方向对不同槽型密封特性的影... 详细信息

为探究轴套侧开槽新型柱面气膜密封在控制泄漏方面的能力,首先,采用有限差分法对不同位置特征和螺旋方向的新型柱面气膜密封槽型建立数值模型,通过对比各槽型气膜压力分布和密封性能参数,揭示位置特征和螺旋方向对不同槽型密封特性的影响机理。然后,针对反向“人”字槽型进行了参数化分析,探究螺旋槽角度、槽长坝长比、槽宽台宽比、槽深比对反向“人”字槽泄漏量、浮升力、摩擦力等密封性能参数的影响规律,同时对特定结构参数组合的反向“人”字槽逆流泵送控制泄漏的能力进行评价。结果表明:气膜厚度阶梯变化和偏心收敛楔效应在密封面形成高压气膜区域,有效阻止轴向泄漏,实现轴套侧开槽柱面气膜密封主泄漏通道的密封,且随着转速的增加,新型柱面气膜密封沿轴向间隙的泄漏量呈现下降趋势,该特性对于泄漏控制具有重要意义,特别是在高速运转的工况下。此外,通过合理的槽型参数调控可以使压差流造成的沿轴向间隙密封气体泄漏正好被反向“人”字槽逆流泵送作用导致的密封气体流动补偿,从而实现反向“人”字槽型柱面气膜密封的气体零泄漏甚至负泄漏,为柱面气膜密封槽型结构设计提供理论参考。

关键词：新型柱面气膜密封不同槽型泵送特性性能分析

金属氧化物/炭复合材料抑制锂硫电池穿梭效应的研究进展

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新型炭材料（中英文） 2024年第2期39卷 201-222页

作者：周志强王惠民杨璐彬马成王际童乔文明凌立成华东理工大学化工学院上海200237

锂硫电池因理论能量密度高、生产成本低和环境友好等优点被认为是最有前途的下一代电化学储能装置之一。然而,硫和硫化锂的低导电性、严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学等问题阻碍了锂硫电池的大规模商业化应用。炭材料因高比表面积,良... 详细信息

锂硫电池因理论能量密度高、生产成本低和环境友好等优点被认为是最有前途的下一代电化学储能装置之一。然而,硫和硫化锂的低导电性、严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学等问题阻碍了锂硫电池的大规模商业化应用。炭材料因高比表面积,良好导电性与结构多样性而备受关注,然而非极性炭材料难以与极性多硫化物紧密结合,导致活性材料大量损失和严重的穿梭效应。金属氧化物具有极性强和丰富吸附位点的优点,将过渡金属氧化物与炭材料结合,有助于增强对多硫化物的化学吸附和电化学反应活性。本文首先介绍了锂硫电池的基本原理和存在的主要问题,然后讨论了近年来过渡金属氧化物/炭复合材料在合成方法和结构设计(1D,2D,3D)方面的研究进展。此外,详细介绍了异质结构设计、空位工程和晶面调控策略的代表性工作并讨论了其机理。最后,对过渡金属氧化物/炭复合材料用于锂硫电池中的发展进行了总结和展望。

关键词：过渡金属氧化物炭材料调控方案穿梭效应锂硫电池

手性金属有机骨架构筑的电化学传感器对色氨酸对映体的识别

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化学通报 2024年第1期87卷 104-109页

作者：韩雨佳赵睿韩莎闫思梦牛小慧李红霞王坤杰兰州理工大学石油化工学院兰州730050

本文以Cu(Ⅱ)、1,10-菲咯啉(Phen)和L-谷氨酸(L-Glu)为原料,通过一锅法合成了手性金属有机骨架L-Glu-Phen-Cu(Ⅱ),其作为一种新型的电化学传感界面具有良好的对映体选择性(I_(L)/I_(D)=2.24),被用于色氨酸(Trp)对映体的手性识别。Cu(Ⅱ)... 详细信息

本文以Cu(Ⅱ)、1,10-菲咯啉(Phen)和L-谷氨酸(L-Glu)为原料,通过一锅法合成了手性金属有机骨架L-Glu-Phen-Cu(Ⅱ),其作为一种新型的电化学传感界面具有良好的对映体选择性(I_(L)/I_(D)=2.24),被用于色氨酸(Trp)对映体的手性识别。Cu(Ⅱ)和L-Glu配位实现了L-Glu-Phen-Cu(Ⅱ)立体选择性的构建,Cu(Ⅱ)和Phen配位增强了电化学信号。本研究不仅为高效的Trp对映体检测提供了一种易于调节、低成本的传感界面,而且为直接合成用于手性识别的手性MOFs提供了一种可行的新思路。

关键词：金属有机骨架手性识别配位结合对映体检测电化学传感器

微孔几何轮廓对浮环气膜密封动压润滑特性分析

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表面技术 2024年

作者：王世鹏丁雪兴丁俊华张兰霞江安迪兰州理工大学石油化工学院

目的为了充分发掘微织构几何轮廓对浮环气膜密封润滑特性的影响，以期调节微尺度流动，提高密封综合性能，为气膜浮环密封的优化设计提供理论基础。方法基于气膜润滑理论，建立了表面织构化浮环密封的润滑模型，以圆形、正方形、椭圆形... 详细信息

目的为了充分发掘微织构几何轮廓对浮环气膜密封润滑特性的影响，以期调节微尺度流动，提高密封综合性能，为气膜浮环密封的优化设计提供理论基础。方法基于气膜润滑理论，建立了表面织构化浮环密封的润滑模型，以圆形、正方形、椭圆形和三角形四种轮廓微织构孔作为研究对象，采用有限差分法对流体动压控制方程进行数值求解，获得了密封间隙内气膜压力分布，试验验证理论模型的正确性和有效性，并考察了不同几何轮廓的微织构孔对浮环密封性能的影响规律。结果微织构孔均可产生显著的流体动压效应，具有三角形轮廓特征的微织构孔在综合密封性能上表现出最佳效果，其次是椭圆形、正方形，最后是圆形。相同工况条件下，不同几何轮廓的微织构孔对密封性能参数影响具有相似的变化规律。其中，转速、压力和偏心率的增大均都可提高气膜浮升力；泄漏率随着压力和偏心率的增加而迅速升高，随着转速的升高而缓慢下降；气体摩擦力随着转速、压力和偏心率的升高而升高。结论在轴套表面合理设计微纹理，并对不同几何轮廓微孔所适应的工况参数进行最优研究，明确了不同工况下的织构类型的选择和优化。研究结果可为浮环气膜密封的轴套加工制造提供了理论依据，具有实际应用价值。

关键词：浮环密封表面微织构气膜润滑密封性能有限差分法