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极端风况下兆瓦级风力机动力学特性研究

中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4417-4425,I0020页

作者：李治国高志鹰张立茹汪建文内蒙古工业大学机械工程学院内蒙古自治区呼和浩特市010051 内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古自治区呼和浩特市010051

鉴于强湍流和风向突变等极端风况导致风电机组事故频发的现状,该文提出一种适用于各种复杂风况的大型兆瓦级风力机动力学响应计算方法。将叶素动量理论、混合梁理论、有限单元法、修正的Newmark-β法及Lanczos解耦技术相结合,考虑柔性... 详细信息

鉴于强湍流和风向突变等极端风况导致风电机组事故频发的现状,该文提出一种适用于各种复杂风况的大型兆瓦级风力机动力学响应计算方法。将叶素动量理论、混合梁理论、有限单元法、修正的Newmark-β法及Lanczos解耦技术相结合,考虑柔性风轮的非定常入流效应、剪切变形和离心刚化效应、气动-结构阻尼影响、柔性部件结构耦合及非线性大变形等特性,探究极端连续阵风和极端湍流风况下风力机的动力学特性。研究发现,风向角会引起冲击载荷效应致使叶片和塔筒位移在趋于稳定前出现较大突变现象;叶片挥舞变形受极端湍流脉动特性影响较大,纵向湍流分量导致塔筒前后方向振动剧烈。结果可为极端风况下风力机气弹稳定性能判定、风电机组整机刚柔耦合动力学仿真技术实现提供一定参考。

关键词：兆瓦级风力机极端风况动态响应动力学特性

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镜面积尘物化特性及其对菲涅耳高倍聚光光伏及光热系统的影响

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光学学报 2024年第5期44卷 101-111页

作者：王亚辉苏日力格赵宁赵晓燕邱云峰内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051

针对菲涅尔高倍聚光光伏及光热系统的镜面因暴露于自然环境,其表面积尘对系统输出特性产生较大影响这一问题,参考测试点自然积尘成分和地表情况,选取6种典型积尘颗粒,采用X射线衍射分析仪、能谱仪和扫描电镜等设备,研究其颗粒形貌、物... 详细信息

针对菲涅尔高倍聚光光伏及光热系统的镜面因暴露于自然环境,其表面积尘对系统输出特性产生较大影响这一问题,参考测试点自然积尘成分和地表情况,选取6种典型积尘颗粒,采用X射线衍射分析仪、能谱仪和扫描电镜等设备,研究其颗粒形貌、物质和元素组成;并开展菲涅耳高倍聚光光伏及光热系统实验研究,利用灰色关联度法处理实验数据,分析积尘物化性质对系统电热输出性能的影响。结果表明,积尘成分复杂,岩石类颗粒中碳酸钙、碳酸镁钙、钙钠长石含量较多,煤矸石和焦炭颗粒中包含大量的硅酸盐;各类型积尘对系统电热输出影响不同,其中镜面积尘煤矸石粉末每增加1 g/m^(2),系统综合性能下降15%,影响最大;积尘物质组成对系统电功率(E)影响关联度排序为E_(SiO_(2)>E_(Fe_(2)O_(3)>E_(CaCO_(3)>E_(CaMg)(CO_(3)_(2),对系统热功率(T)的影响大小排序为T_(SiO_(2)>T_(CaCO_(3)>T_(Fe_(2)O_(3)>T_(CaMg(CO_(3)_(2);颗粒元素对系统电热输出(P)的影响相同,大小排序为P_(O)>P_(Al)>P_(Ca)>P_(Mg)>P_(Fe)>P_(Si)>P_(C)。

关键词：测量菲涅耳系统积尘颗粒物质组成颗粒元素电热输出性能

Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金物相结构及力学稳定性第一性原理计算和试验研究

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稀有金属 2024年第5期48卷 671-681页

作者：吴亚楠韩春霞刘瑞赵二俊崔亚强李泽刘景顺内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学理学院内蒙古呼和浩特010051

高熵合金因其独特的组织结构和多种效应展现出良好的力学性能,近年来成为广泛研究的焦点。采用第一性原理计算和试验相结合的方法,研究了Al_(x)CoCrFeNi(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0;摩尔分数)系高熵合金的物相结构和力学性能,探究不同Al... 详细信息

高熵合金因其独特的组织结构和多种效应展现出良好的力学性能,近年来成为广泛研究的焦点。采用第一性原理计算和试验相结合的方法,研究了Al_(x)CoCrFeNi(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0;摩尔分数)系高熵合金的物相结构和力学性能,探究不同Al含量对高熵合金组织结构及力学性能的影响。采用虚拟晶体近似(VCA)法计算发现:随Al含量增加,合金的晶格常数呈增大趋势,密度逐渐减小;合金共价键特性增强,塑性降低,原子间平均成键能力和变形抗力逐渐增强,不易发生弹性变形。采用真空电弧熔炼法制备出系列合金试样并对其进行研究分析,结果表明:Al元素加入使合金发生晶格畸变,其晶体结构由单一面心立方(fcc)结构先转变为fcc+体心立方(bcc)混合结构,随后转变为单一bcc结构。同时,Al含量的增加会使合金硬度和弹性模量值升高,延展性降低。理论预测值与试验结果吻合良好,进而证明VCA法用于Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金物相结构及力学性能预测具有较高的准确性,可为设计开发新型高熵合金提供参考依据。

关键词： Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金第一性原理计算虚拟晶体近似(VCA) 物相结构力学性能

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粉煤灰对高强混凝土力学性能及孔隙结构影响

排灌机械工程学报 2024年第4期42卷 410-417页

作者：韩长君周海龙陈岩张雪鹏内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018

为探究粉煤灰替代水泥比例对机制砂高强混凝土(MSC)和天然砂高强混凝土(NSC)的强度影响以及内部孔隙结构变化,设计粉煤灰替代水泥比例分别为0,10%,15%,20%和25%配制C80高强混凝土,借助核磁共振技术(NMR)分析混凝土孔隙演变规律,利用X射... 详细信息

为探究粉煤灰替代水泥比例对机制砂高强混凝土(MSC)和天然砂高强混凝土(NSC)的强度影响以及内部孔隙结构变化,设计粉煤灰替代水泥比例分别为0,10%,15%,20%和25%配制C80高强混凝土,借助核磁共振技术(NMR)分析混凝土孔隙演变规律,利用X射线衍射(XRD)、差热-热重综合仪、场发射扫描电镜(SEM)技术分析胶凝材料水化产物形态和微观形貌.结果表明:MSC工作性能略低于NSC,各龄期下MSC强度均高于NSC,前期强度随粉煤灰掺量的增加而降低,后期10%粉煤灰混凝土强度最高;10%粉煤灰促进水泥水化进程,填充凝胶孔隙,降低裂隙生成,从而优化混凝土内部结构孔隙,提升混凝土整体密实度;考虑细骨料形貌参数及粉煤灰掺量对混凝土强度的影响,基于可压缩堆积理论建立了粉煤灰混凝土28 d抗压强度预测模型,模型精度良好.研究可为粉煤灰高强混凝土高质量应用提供一定参考.

关键词：粉煤灰机制砂高强混凝土核磁共振可压缩堆积理论

亏缺灌溉对河套灌区向日葵土壤微生物群落结构多样性的影响

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排灌机械工程学报 2024年第1期42卷 71-78页

作者：赵莎李为萍冯梁池曌男张家鹏吴怡萱王佳爽内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018

为明确亏缺灌溉对向日葵生育期内土壤微生物群落的影响,在河套灌区开展田间试验.以当地灌水水平为对照CK(330 mm),设置2个水分亏缺处理:轻度水分亏缺W1(210 mm)和重度水分亏缺W2(120 mm),分析亏缺灌溉对向日葵各生育期土壤表层(0~20 cm... 详细信息

为明确亏缺灌溉对向日葵生育期内土壤微生物群落的影响,在河套灌区开展田间试验.以当地灌水水平为对照CK(330 mm),设置2个水分亏缺处理:轻度水分亏缺W1(210 mm)和重度水分亏缺W2(120 mm),分析亏缺灌溉对向日葵各生育期土壤表层(0~20 cm)微生物群落和理化性质的影响,并揭示土壤微生物与理化性质的内在联系.结果表明:处理W1提高了土壤微生物多样性及土壤细菌中变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、真菌中被孢霉门等优势菌门的相对丰度.与CK相比,W1的土壤pH值平均降低了0.13,温度和硝态氮质量比分别平均提高了1.44℃和14.2%.Pearson相关性分析表明土壤含水率、温度、pH,EC、硝态氮是影响细菌多样性的主要因子;温度、铵态氮和硝态氮是影响真菌多样性的主要因子.冗余分析表明土壤含水率、EC和温度是影响细菌群落结构的主要因子;含水率、EC和铵态氮是影响真菌群落结构的主要因子.综上,轻度水分亏缺(W1)是适宜微生物生长的水分条件.

关键词：向日葵亏缺灌溉土壤理化性质微生物群落结构高通量测序

基于Sentinel-2影像的黄河南岸典型改良示范区土壤含盐量反演模型

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农业机械学报 2024年第4期55卷 290-299,439页

作者：王宇璇屈忠义白燕英刘霞刘全明刘琦内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 内蒙古科技大学能源与环境学院包头014010

土壤盐渍化严重制约农田土壤环境的循环发展,高效准确地监测土壤盐分动态变化对盐碱地改良利用具有重要意义。为及时、有效地监测盐渍化土壤含盐量,以内蒙古黄河南岸灌区的4个典型盐碱化耕地改良示范区为例,利用Sentinel-2多光谱遥感影... 详细信息

土壤盐渍化严重制约农田土壤环境的循环发展,高效准确地监测土壤盐分动态变化对盐碱地改良利用具有重要意义。为及时、有效地监测盐渍化土壤含盐量,以内蒙古黄河南岸灌区的4个典型盐碱化耕地改良示范区为例,利用Sentinel-2多光谱遥感影像,同步采集示范区内表层土壤的含盐量数据,通过相关性分析筛选敏感光谱指标,基于偏最小二乘回归(PLSR)、逐步回归(SR)、岭回归(RR)3种简单机器学习模型和深度学习Transformer模型建模,最后进行精度评价并优选出最佳含盐量反演模型。结果表明:示范区土壤反射率的可见光、红边、近红外波段反射率均与土壤含盐量呈正相关,短波红外波段反射率与土壤含盐量呈负相关,引入光谱指数能够有效提升Sentinel-2遥感影像与示范区表层土壤含盐量的相关性(相关系数绝对值不小于0.32);对比不同模型发现深度学习Transformer模型优于简单机器学习模型,验证集决定系数R~2和均方根误差(RMSE)分别为0.546和2.687 g/kg;含盐量反演结果与实地结果相吻合,为更精准反演内蒙古黄河南岸灌区盐渍化程度提供了参考。

关键词：土壤盐渍化含盐量反演遥感 Sentinel-2 光谱指数 Transformer

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钢纤维类型对玄武岩纤维混凝土力学性能的影响

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排灌机械工程学报 2024年第6期42卷 598-604页

作者：张紫键姚占全马快乐广西职业师范学院土木建筑工程学院广西南宁530000 内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018

为探究钢纤维类型及掺量对玄武岩纤维混凝土(BFRC)力学性能产生的影响,在BFRC中加入3种类型的钢纤维(端钩型、波浪型、镀铜型),钢纤维体积掺量分别为0,0.8%,1.0%,1.2%.通过建立灰色理论GM(1,9)和BP神经网络2种模型预测混凝土抗压强度并... 详细信息

为探究钢纤维类型及掺量对玄武岩纤维混凝土(BFRC)力学性能产生的影响,在BFRC中加入3种类型的钢纤维(端钩型、波浪型、镀铜型),钢纤维体积掺量分别为0,0.8%,1.0%,1.2%.通过建立灰色理论GM(1,9)和BP神经网络2种模型预测混凝土抗压强度并对比其可靠性,结合核磁共振试验测试混凝土内孔隙变化规律.结果表明:随着钢纤维体积掺量的增加,BFRC抗压强度呈现先增大后减小趋势,其中抗压强度最优组为体积掺量1.0%的端钩型钢纤维组,14 d抗压强度为44.51 MPa.由于钢纤维表面锈蚀,28 d抗压强度减少至43.13 MPa;建立灰色理论GM(1,9)模型和BP神经网络模型,2种模型预测精度均可达到要求.但BP神经网络的预测精度更高、稳定性更好,平均相对误差为3.81%,灰色理论模型平均相对误差为7.55%;随着钢纤维体积掺量增加,混凝土中胶凝孔、毛细孔占比先增加后减小,因此合理加入钢纤维可使BFRC中孔隙结构得到优化,混凝土抗压强度得到提升.

关键词：玄武岩纤维混凝土钢纤维灰色理论 BP神经网络核磁共振

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典型立式轻工业建筑结构抗震性能实例研究

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1240-1250页

作者：吴斌杨悦姚仰平王凇晗姜雪薇许立言内蒙古工业大学土木工程学院呼和浩特010051 北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

立式轻工业建筑结构存在大跨度、高空重载及竖向质量分布不均匀等特点,为研究该结构形式的振动响应特征,以某典型立式轻工业生产车间为背景,建立了精细化三维非线性计算模型,通过有限元仿真技术对该结构形式开展抗震性能研究。结果表明... 详细信息

立式轻工业建筑结构存在大跨度、高空重载及竖向质量分布不均匀等特点,为研究该结构形式的振动响应特征,以某典型立式轻工业生产车间为背景,建立了精细化三维非线性计算模型,通过有限元仿真技术对该结构形式开展抗震性能研究。结果表明:通过合理设计,立式轻工业建筑结构能满足结构抗震设计要求,结构损伤呈由外及里的发展过程,塑性铰分布规律表现为高层多,低层少,重载层多,非重载层少的特点,在抗震设计过程中,应将重载楼层视为薄弱层予以加固,对外侧抗风柱应设置水平及垂直支撑,以延缓内部承载构件的损伤破坏,提高结构的整体抗震性能。此外,当结构存在大质量比可变荷载时,应该考虑其质量变化对结构动力特性的影响;当设备质量占比较小时,可忽略设备与结构之间的相互作用,抗震分析时可采用设备-结构固结模型进行简化计算。

关键词：立式轻工业建筑大跨度高空重载抗震性能时程分析

城镇污水厂各工序段对微塑料去除率差异特性分析

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3122-3131页

作者：米家辉卢俊平刘廷玺刘禹张琦石震宇刘莹慧内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院内蒙古呼和浩特010018 内蒙古自治区水资源保护与利用重点实验室内蒙古呼和浩特010018

污水处理厂被认为是微塑料的主要排放与储存场所.为探究城镇污水处理厂不同处理工序段对污水中微塑料的去除效率差异特性,以内蒙古某污水处理厂为研究对象,通过采用体式显微镜观察,并借助LAS X软件统计分析的方法展开研究,结果表明:污... 详细信息

污水处理厂被认为是微塑料的主要排放与储存场所.为探究城镇污水处理厂不同处理工序段对污水中微塑料的去除效率差异特性,以内蒙古某污水处理厂为研究对象,通过采用体式显微镜观察,并借助LAS X软件统计分析的方法展开研究,结果表明:污水厂中微塑料的主要存在形态以纤维状为主(61.8%),其次为碎片状与薄膜状,微塑料的尺寸主要集中在0.25-0.50mm(32.9%).一级处理工序中对微塑料去除效果最好的构筑物分别是:粗格栅、细格栅和初沉池,尤其对尺寸小于0.25mm微塑料颗粒的去除效果最好.旋流沉砂池对纤维、碎片和薄膜状微塑料均没有起到积极的去除效果,二级处理工序中的二沉池对微塑料的去除起到了关键作用,其次为纤维生物转盘,其对尺寸介于0.50~1.00mm的微塑料去除效率最高.一级处理工序对3种形状微塑料的去除效率均为正值,且去除效率与微塑料尺寸呈负相关关系.一级处理工序中的构筑物对小尺寸微塑料的去除效率比较稳定,而对大尺寸微塑料的去除效率波动较大,对不同形状微塑料的去除率随污水在各处理构筑物流动方向沿程呈下降趋势.二级处理工序对3种形状微塑料的去除率均呈现为负值,而仅对尺寸小于0.50mm的微塑料去除率为正值.本研究旨在为污水厂提升微塑料去除率的运行管理提供理论指导作用.

关键词：微塑料污水处理厂去除效果赋存形态去除贡献率