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光伏幕墙辅助双源热泵系统在不同地区的多目标优化配置

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太阳能学报 2024年第5期45卷 297-305页

作者：常莎莎冯国会黄凯良张磊刘馨王茜如沈阳建筑大学市政与环境工程学院沈阳110168

为克服单一可再生能源应用的局限性,提出一种光伏幕墙辅助双源热泵系统。利用TRNSYS建立仿真模型,以系统能耗和生命周期成本为目标函数,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),对不同地区系统配置规模进行多目标优化设计,并利用加权和法确定... 详细信息

为克服单一可再生能源应用的局限性,提出一种光伏幕墙辅助双源热泵系统。利用TRNSYS建立仿真模型,以系统能耗和生命周期成本为目标函数,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),对不同地区系统配置规模进行多目标优化设计,并利用加权和法确定均衡解。结果表明:哈尔滨、长春、沈阳3个地区优化后的系统运行能耗比优化前分别增加5.9%、5.0%和3.9%,生命周期成本降低13.6%、17.1%和12.9%;与单目标优化相比,多目标优化在兼顾性能的前提下能明显降低生命周期成本,具有明显的优势。

关键词：热泵系统光伏组件多目标优化光伏幕墙生命周期决策

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干湿循环下复合激发膏体充填材料宏-细-微观强化与损伤特性

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第2期55卷 665-676页

作者：王贻明刘树龙吴爱祥王志凯张敏哲北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

为探明盐-碱复合激发膏体充填材料的性能变化规律及干湿循环作用下充填体结构多尺度损伤机制,对以脱硫石膏和水泥熟料为复合激发剂的膏体充填材料进行多目标优化,并对最优配比下的充填体试块进行0~25次干湿循环,开展抗压强度、X射线衍射... 详细信息

为探明盐-碱复合激发膏体充填材料的性能变化规律及干湿循环作用下充填体结构多尺度损伤机制,对以脱硫石膏和水泥熟料为复合激发剂的膏体充填材料进行多目标优化,并对最优配比下的充填体试块进行0~25次干湿循环,开展抗压强度、X射线衍射(XRD)、低场核磁共振(NMR)、扫描电镜(SEM)试验,揭示充填体宏观力学行为和微细观结构演化规律。研究结果表明:充填材料最优配比是矿渣掺量为50%,脱硫石膏与水泥熟料质量比为3:7,硅灰掺量为2.5%。随着干湿循环次数的增加,充填体宏观表现为抗压强度的折减及累积电导率升高,干湿循环10次时出现拐点,质量损失率和强度损失率分别达极小值-1.91%和-8.36%;在细观尺度上,T2谱反演良好,干湿循环作用10次后,横向弛豫时间逐渐右移且谱面积增大,表明膏体充填材料孔隙尺寸及数量随着干湿循环次数增加而增大;微观尺度上,钙矾石、石膏和方解石等侵蚀产物的膨胀结晶应力加速了微观孔隙结构的发育,反复干湿循环作用削减了C-S-H凝胶的黏聚力,由最初的堆叠蜂窝状劣化为小块状。综合宏、细、微观结构演变规律可知,孔隙结构的损伤演化与力学性能的劣化特征具有较好的同步性。

关键词：膏体充填材料多目标优化干湿循环力学性能水化产物损伤机制

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非等压应力场下充填钻孔主应力差分布规律

中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1743-1756页

作者：刘春康王洪江李浩北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为了探究非等压应力场下充填钻孔主应力差分布规律并评估其稳定性,采用理论分析、数值模拟和工程实例方法,分析了不同钻孔直径、垂直主应力σV、最大水平主应力σH、水平主应力比λ′下钻孔主应力差和塑性区的分布规律。结果表明:平行... 详细信息

为了探究非等压应力场下充填钻孔主应力差分布规律并评估其稳定性,采用理论分析、数值模拟和工程实例方法,分析了不同钻孔直径、垂直主应力σV、最大水平主应力σH、水平主应力比λ′下钻孔主应力差和塑性区的分布规律。结果表明:平行于最小水平主应力σh方向的钻孔内壁处均是主应力差最大区域;建立了不同λ′下钻孔主应力差最大位置计算模型,可为预测不同围岩深度下钻孔破裂发展方位提供理论指导;钻孔主应力差分布的数值模拟结果与理论计算结果基本一致,验证了理论分析的正确性。当围岩参数一定时,不同钻孔直径、σH、σV下主应力差分布均为类“8”字形,不同λ′下主应力差的分布形态转变历程为圆形→椭圆形→类“8”字形;围岩塑性区先出现在主应力差最大方位,即平行σh方向,后向平行σH方向发展;塑性区的存在可能导致围岩失稳,并使得钻孔横截面由圆形向椭圆形发展。以国外某铜矿充填钻孔为例,分析了围岩主应力差和塑性区分布规律,并计算了钻孔加固的最小泥浆压力,可为提高钻孔稳定性提供工程指导。

关键词：充填钻孔非等压应力场主应力差稳定性最小泥浆压力

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堆浸体系内微细颗粒在孔隙内迁移和附着规律

工程科学学报 2024年第6期46卷 994-1003页

作者：陈威唐惠阳尹升华北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

在堆浸过程中,堆浸体系内游离的颗粒会随着溶液的流动而移动,从而对浸出的速度和效率产生影响.对于粒径较小的微细颗粒,虽然难以对矿石颗粒间孔隙产生堵塞,但其在孔隙壁表面的大量附着也会影响溶液对矿石的内渗从而降低浸出效率.本文基... 详细信息

在堆浸过程中,堆浸体系内游离的颗粒会随着溶液的流动而移动,从而对浸出的速度和效率产生影响.对于粒径较小的微细颗粒,虽然难以对矿石颗粒间孔隙产生堵塞,但其在孔隙壁表面的大量附着也会影响溶液对矿石的内渗从而降低浸出效率.本文基于真实的孔隙结构使用Fluent软件开展仿真模拟实验,从粒径、颗粒密度和流体流速三个方面探究它们对微细颗粒在孔隙内迁移和附着行为的影响.模拟结果表明,当颗粒粒径为1×10^(-6) m时几乎没有颗粒会沉积附着在孔隙内.而随着粒径的增大,在1×10^(-6)~1×10^(-4) m的粒径范围内,附着在孔隙壁表面的颗粒数量会呈现先增多后减少的趋势,且对于不同密度的颗粒,其附着数量在峰值处的占比均超过了90%.观察发现颗粒的主要附着部位为弯孔隙的外壁以及流速较小、坡度较缓的小孔隙内.分析认为粒径和密度越大的颗粒,其重力和惯性对其运动轨迹的影响越大,而流体对其轨迹运动的影响越小,在迁移过程中更容易靠近孔隙壁从而导致颗粒附着.且大粒径、大密度的颗粒主要在大孔隙内迁移,轨迹较为集中.而小粒径、低密度的颗粒,在高流速流体内迁移时,其水平运动幅度更大,迁移轨迹分布更加分散,更容易进入小孔隙内迁移.

关键词：堆浸微细颗粒孔隙迁移附着

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取向硅钢不同常化工艺下组织及抑制剂的变化

金属学报 2024年第5期60卷 605-615页

作者：杨伟阳黎先浩赵鹏飞于海彬赵松山罗海文北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 首钢智新迁安电磁材料有限公司迁安064404

常化是高磁感取向硅钢生产中的重要环节,通常认为通过控制常化工序中900℃开始的缓冷阶段,可实现γ→α相变来促进抑制剂的弥散析出进而改善磁性能,而本工作在系统研究了高磁感取向硅钢常化工艺中的升温速率、固溶温度、相变等温温度与... 详细信息

常化是高磁感取向硅钢生产中的重要环节,通常认为通过控制常化工序中900℃开始的缓冷阶段,可实现γ→α相变来促进抑制剂的弥散析出进而改善磁性能,而本工作在系统研究了高磁感取向硅钢常化工艺中的升温速率、固溶温度、相变等温温度与时间、相变后冷却速率等参数对常化组织和抑制剂的影响后,对此有不同的发现。常化前的初始组织由以珠光体为主的富C片层和片层之间大量分布的铁素体所组成,在常化的加热与固溶过程中,只有碳化物片层区发生奥氏体相变,且提高固溶温度、延长固溶时间可形成更多奥氏体,但在1120℃固溶3 min依然无法完全溶解碳化物且不同区域内所形成奥氏体C浓度不均匀,奥氏体水冷后转变为马氏体和残余奥氏体。组织观察、原位膨胀实验结果与热力学计算结果均表明,在1120℃固溶后冷却至900~950℃相变温度保温时继续发生奥氏体化,而非普遍认为的γ→α相变,因此此时并不能通过该相变促进抑制剂析出。取向硅钢中细小抑制剂有2种来源:一是在铁素体区域由于降温导致抑制剂形成元素的固溶度下降而析出;二是900℃以下空冷时发生珠光体相变时析出。另外,提高加热速率和固溶温度均可溶解更多已形成的抑制剂,从而可在冷却时再析出更多的细小抑制剂。常化后抑制剂的类型主要为AlN、AlN与MnS的复合析出物及TiN。

关键词：取向硅钢常化组织演变抑制剂相变

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新型钢抛光液中磨料的种类及其性能研究进展

表面技术 2024年第3期53卷 88-100,122页

作者：陈倚张偲淼屈蔚然郑书佳孙一嘉弓爱君北京科技大学化学与生物工程学院北京100083 北京科技大学功能分子与晶态材料科学与应用北京市重点实验室北京100083

磨料在抛光液中主要起机械作用,磨料的理化性质,如硬度、粒径、浓度等,是影响化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)性能的重要因素,对抛光效率有较大影响。针对我国抛光液对外依赖、需求量大,但精度等指标达不到市场要求等... 详细信息

磨料在抛光液中主要起机械作用,磨料的理化性质,如硬度、粒径、浓度等,是影响化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)性能的重要因素,对抛光效率有较大影响。针对我国抛光液对外依赖、需求量大,但精度等指标达不到市场要求等问题,同时由于磨料在抛光液的抛光性能中起着至关重要的作用,因此寻求效果更好的改性磨料或新型磨料材料,以促进化学机械抛光技术的发展势在必行。故此,归纳汇总近年来国内外研制出的新型钢抛光液,聚焦于抛光液磨料这一重要组分中不同物质的物化性质及其作用,对抛光性能(如材料去除率、表面粗糙度和光泽度等)的影响等,分类别阐述了不同物质的优劣势、复配协同作用以及在现有抛光液中的效果,为之后抛光液配方研究中磨料的选择提供参考。归纳总结发现,混合与复合磨料较单一磨料有较大的提升,稀土掺杂、核/壳结构等改进存在较大的研究价值,组分间的复配协同作用对抛光性能的提升有一定作用。最后,基于目前钢抛光液应用中存在的问题以及现有的具有前景的技术,对钢抛光液中磨料的发展进行了展望。

关键词：化学机械抛光抛光液钢磨料抛光机理

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碳酸岩研究进展

岩石学报 2024年第3期40卷 1003-1022页

作者：尹淑苹谢玉玲侯增谦曲云伟北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 中国地质科学院地质研究所北京100037

碳酸岩(carbonatite)一词自首次被提出至今已有一百多年的历史,它是一种神秘而颇具争议的岩石类型。碳酸岩富含碳酸盐矿物,通常与基性、超基性或碱性硅酸盐岩伴生形成碳酸岩-硅酸盐岩杂岩体,具有独特的化学成分和矿物学特征并具有承载... 详细信息

碳酸岩(carbonatite)一词自首次被提出至今已有一百多年的历史,它是一种神秘而颇具争议的岩石类型。碳酸岩富含碳酸盐矿物,通常与基性、超基性或碱性硅酸盐岩伴生形成碳酸岩-硅酸盐岩杂岩体,具有独特的化学成分和矿物学特征并具有承载重要经济矿床的能力。在过去的几十年里,碳酸岩的研究在岩石成因及岩浆起源、地球化学与地质年代学、高温高压实验、与碳酸岩相关的经济矿产、碳酸岩型稀土矿床中稀土元素的富集分异及成矿机理等领域取得了巨大进步。本文从碳酸岩的定义与分类、成岩背景与时空分布、岩石学特征及矿物组成、岩浆起源及演化过程以及与碳酸岩相关的矿产资源等方面对碳酸岩的研究进展进行了综述与评论,提出从成因角度探索碳酸岩分类方案的必要性,总结和梳理了我国目前发现的碳酸岩的产地和分布特征,并认为碳酸岩岩浆与硅酸盐岩浆演化具有差异性,应重视对碳酸岩岩浆演化过程中熔体-流体过渡阶段的研究。最后从文献计量学角度利用大数据和可视化手段对来自Scopus数据库的近十年以“carbonatite”为检索词的近千篇文献进行了可视化分析,总结归纳了碳酸岩现阶段的研究热点,并对未来碳酸岩的研究趋势进行了展望。

关键词：碳酸岩定义与分类时空分布岩石矿物学特征岩浆经济矿产

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地震多发区尾矿抗液化强度与动力变形特性试验

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工程科学学报 2024年第10期46卷 1728-1738页

作者：刘春康王洪江尚向凡李浩北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083

为了研究地震多发区尾矿的抗液化强度和动力变形特性,以某上游法尾矿库中尾矿为研究对象,首先探究沉积固结方式与尾矿细粒含量(FC)的关系;此外,通过开展动三轴试验研究FC对尾矿抗液化性能和动力变形特性的影响,并从尾矿的微观结构特征出... 详细信息

为了研究地震多发区尾矿的抗液化强度和动力变形特性,以某上游法尾矿库中尾矿为研究对象,首先探究沉积固结方式与尾矿细粒含量(FC)的关系;此外,通过开展动三轴试验研究FC对尾矿抗液化性能和动力变形特性的影响,并从尾矿的微观结构特征出发,分析FC对尾矿动力变形特性的作用机制.结果表明:上层尾矿主要经历淋滤固结和化学固结,下层尾矿主要经历自重固结,而FC随取样深度非线性增加.对数坐标下的动剪应力随动循环次数增加近似线性减小,而有效固结围压(σ′_(3c))增大使尾矿颗粒接触更加紧密,导致尾矿结构破坏需要更强的动载荷.尾矿的抗液化强度随FC增加先降低后升高,FC越小,尾矿的抗液化强度越高、循环应力比衰减越快,而FC变化对动孔隙水压比的影响较小.尾矿的动孔隙水压比–振次比曲线呈现“减速增长—稳定增长—加速增长”的3阶段发展趋势,而较大的固结压力能够在一定程度上抑制动孔隙水压增长,此外,基于三参数动孔隙水压模型,得到了适用于本文尾矿的两参数动孔隙水压简化模型.随着FC增大,尾矿的动剪切模量先减小后增大、阻尼比先增大后减小,尾矿的动力变形特性逐渐由粗颗粒控制向细颗粒控制转变,该过程细粒含量存在临界值.研究结果可为地震多发区尾矿库稳定性评价及尾矿动力分析提供理论依据.

关键词：地震多发区尾矿细粒含量(FC) 抗液化强度动力变形特性

磁处理对铁磁材料残余应力调控规律及机理研究

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机械工程学报 2024年

作者：宋和川周晓敏张清东熊青霞张勃洋北京科技大学顺德创新学院北京科技大学机械工程学院

磁处理应力调控技术因能耗低、效率高、无污染等优点而广受关注，但目前磁处理过程中材料磁特性与其内部应力的作用机理及交互规律尚未明晰，磁处理参数与应力松弛间的关联关系仍有待深入研究。因此，借助试验平台揭示磁处理参数对典型... 详细信息

磁处理应力调控技术因能耗低、效率高、无污染等优点而广受关注，但目前磁处理过程中材料磁特性与其内部应力的作用机理及交互规律尚未明晰，磁处理参数与应力松弛间的关联关系仍有待深入研究。因此，借助试验平台揭示磁处理参数对典型铁磁性材料硅钢残余应力动态演变的影响规律及其作用机制，探究外张力作用对应力调控效果的增益效应，剖析磁处理对铁磁性与非铁磁性材料应力调控效果及其机理的差异性。结果表明，硅钢残余应力调控效果随时间呈正弦波动，磁感应强度未达到饱和时，可有效驱动残余应力松弛，超过饱和状态时残余应力不降反升；外张力影响材料的磁化状态，较大的外张力会促使材料中新、旧畴壁完成动态重构，对磁处理应力调控效果产生增益效应；磁处理可调控非铁磁材料残余应力，但其主导机制与铁磁性材料不同；磁致振动与局部应力的叠加大于虑及磁致塑性效应的位错阻力时，残余应力松弛方可启动。研究结果为磁处理调控铁磁及非铁磁材料残余应力提供理论依据与技术支撑。

关键词：磁处理残余应力张力机理非铁磁性