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喷嘴参数对超临界水热燃烧特性影响的模拟

化工学报 2024年第6期75卷 2190-2200页

作者：王芝安兰忠马学虎大连理工大学化工学院辽宁省化工资源清洁利用重点实验室辽宁大连116024

反应器喷嘴的作用是维持水热火焰在复杂流场中保持稳定。建立内预热式蒸腾壁反应器(IPTWR)内甲醇超临界水热燃烧过程计算流体力学模型,分析了喷嘴的材料热物性和结构参数对进料混合特性及火焰结构的影响规律。结果表明,喷嘴材料传热特... 详细信息

反应器喷嘴的作用是维持水热火焰在复杂流场中保持稳定。建立内预热式蒸腾壁反应器(IPTWR)内甲醇超临界水热燃烧过程计算流体力学模型,分析了喷嘴的材料热物性和结构参数对进料混合特性及火焰结构的影响规律。结果表明,喷嘴材料传热特性的提高使水热火焰朝高温和广域的方向发展;氧气-辅热混合段直径由18 mm减小到14 mm,反应器轴向温度峰值由954.84 K升高到981.60 K,火焰位置向远端移动;随着喷嘴缩进深度减小,水热火焰逐渐向喷嘴出口聚拢,表现为火焰收缩现象。在此喷嘴结构参数范围内小直径的短氧气-辅热混合流道有助于水热火焰的温度升高和聚拢稳定。结果可为内预热式蒸腾壁反应器的喷嘴设计提供理论指导。

关键词：喷嘴反应器超临界水水热火焰计算流体力学

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机器学习方法预测含硼材料能隙

化学学报 2024年第4期82卷 387-395页

作者：李珺卿宋千禧刘子义王东琪大连理工大学精细化工国家重点实验室辽宁省碳资源催化转化重点实验室化学学院化工学院大连116024

近年来,含硼材料在新能源、催化等领域日益受到重视,然而,对于高附加值的含硼材料发展还存在很高的技术壁垒.因此,亟需深入研究含硼材料微观性质间的关联关系,推动高端含硼材料的研发.本工作面向材料研究从传统的试错法向数据驱动的研... 详细信息

近年来,含硼材料在新能源、催化等领域日益受到重视,然而,对于高附加值的含硼材料发展还存在很高的技术壁垒.因此,亟需深入研究含硼材料微观性质间的关联关系,推动高端含硼材料的研发.本工作面向材料研究从传统的试错法向数据驱动的研究范式转变的需求,通过特征选择、网格搜索优化以及特征重要性分析,探索了多种重要的机器学习算法在含硼材料能隙预测中的应用.结果表明,采用随机森林算法的能隙预测模型决定系数(R^(2))可达0.84,并发现含硼材料的总磁化强度(total magnetization)特征与能隙存在显著的负相关关系,即材料的总磁化强度越小,其能隙越大.本工作表明机器学习方法可用于定向设计具有特定能隙的含硼材料.同时,结果也表明,作为一种集成学习模型,随机森林具有较好的学习能力与稳定的预测性能,可以应用到其它类型材料体系的能隙以及其它材料属性的预测,加速材料性能的设计与优化过程,对新型功能材料的快速筛选与高性能预测具有重要的科学意义.

关键词：含硼材料能隙总磁化强度机器学习

水下高压抗润湿V型槽分级铜纳米线簇超疏水表面的减阻研究

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高校化学工程学报 2024年第4期38卷 558-565页

作者：张祺瑞李启迅阮达刘渊博马学虎辽宁化学资源清洁利用重点实验室大连理工大学化工学院化学工程研究所辽宁大连116024

针对水下减阻超疏水表面气层稳定性差的问题,提出了在金属铜基底上使用两步电化学沉积法,制备了一种具有V型槽结构、区室化簇状结构和微纳分级结构的铜纳米线超疏水表面,进行了水下高压气层稳定性测试和减阻测试。结果表明,该表面最高可... 详细信息

针对水下减阻超疏水表面气层稳定性差的问题,提出了在金属铜基底上使用两步电化学沉积法,制备了一种具有V型槽结构、区室化簇状结构和微纳分级结构的铜纳米线超疏水表面,进行了水下高压气层稳定性测试和减阻测试。结果表明,该表面最高可在0.45 MPa水压下维持76%的未润湿区域。同时,该表面在平板流变仪层流减阻测试中可取得高达56%的减阻率,具有优异的减阻性能。V型槽分级铜纳米线簇超疏水表面兼具水下高压气层稳定性和减阻效果,可应用到实际船舶航行领域,为解决超疏水表面减阻应用的瓶颈问题提供方案。

关键词：超疏水表面减阻分级结构气层稳定性铜纳米线

全球气象预报驱动流域水文预报研究进展与展望

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水科学进展 2024年第1期35卷 156-166页

作者：赵铜铁钢张弛田雨李昱陈泽鑫陈晓宏中山大学水资源与环境研究中心广东广州510275 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024 中国水利水电科学研究院北京100038

全球气象模型及新兴人工智能模型为流域水文预报提供了日、次季节、季节等不同时间尺度的海量气象预报数据。与此同时,基于气象预报开展水文预报,涉及到数据获取、模型构建、评估检验等技术问题。本文以全球气象预报相关的研究计划为切... 详细信息

全球气象模型及新兴人工智能模型为流域水文预报提供了日、次季节、季节等不同时间尺度的海量气象预报数据。与此同时,基于气象预报开展水文预报,涉及到数据获取、模型构建、评估检验等技术问题。本文以全球气象预报相关的研究计划为切入点,调研现有的1 d至2周小时尺度中短期天气预报、1~60 d次季节尺度气象预报、1~12个月季节尺度气象预报以及新兴的人工智能气象预报;梳理气象预报驱动下流域水文预报模型方法,阐述气象预报订正、水文模型设置和预报评估检验等技术环节。基于全球气象预报生成实时和回顾性流域水文预报,定量检验不同预见期下预报精度以评估相关模型方法的预报性能,为水利工程预报-调度实践应用打下坚实的基础。

关键词：全球气象模型气象预报流域水文模型水文预报实时预报回顾性预报预报检验

Co-YPO_(4)双功能催化剂促进乙醇高值转化制丁二烯

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第1期56卷 166-175页

作者：周百川李文翠王嘉孙丹卉向诗煜高新芊陆安慧大连理工大学化工学院辽宁省低碳资源高值化利用重点实验室精细化工国家重点实验室辽宁大连116024

丁二烯是重要的化工原料,主要用于生产树脂、合成橡胶、丁二醇和己二腈等大宗化学品,还可以用于制备蒽醌、四氢苯酐等精细化学品.目前,工业上制备丁二烯的方法主要是乙烯副产抽提法.近年来,随着生物乙醇技术大力发展,催化乙醇制丁二烯... 详细信息

丁二烯是重要的化工原料,主要用于生产树脂、合成橡胶、丁二醇和己二腈等大宗化学品,还可以用于制备蒽醌、四氢苯酐等精细化学品.目前,工业上制备丁二烯的方法主要是乙烯副产抽提法.近年来,随着生物乙醇技术大力发展,催化乙醇制丁二烯成为很有吸引力的生产丁二烯的路线之一.目前催化乙醇制丁二烯的催化剂种类较多,合理设计具有活性位点结构和功能的催化新材料是提升催化剂活性的关键.稀土金属元素如Y,La和Ce等具有独特的电子层结构,并且具有中等强度的Lewis酸性,本文尝试将稀土磷酸盐与具有乙醇脱氢活性的过渡金属位点结合起来,设计过渡金属改性的稀土磷酸盐催化剂并用于乙醇转化制丁二烯.本文开发了Co-YPO_(4)双功能催化剂,应用于乙醇转化制丁二烯反应,所制材料表现出较高的催化活性与稳定性.在YPO4催化剂上,乙醇主要发生脱水反应,生成大量的乙烯和乙醚,且丁二烯选择性不超过5%;而在Co-YPO_(4)催化剂上,乙醇转化产物分布出现明显改变,丁二烯选择性增加.在乙醇重时空速和反应温度分别为1.0 gC2H5OH×gCat.‒1×h^(‒1)和350℃的条件下,乙醇转化率为78.2%,丁二烯选择性为68.5%.原位紫外-可见漫反射光谱、X射线光电子能谱以及H_(2)^(-)程序升温还原表征结果表明,Co2+中心与PO_(4)^(3‒)基团存在强的配位相互作用,形成稳定且高度分散的[Co-O-P]物种.通过NH_(3)^(-)程序升温脱附(TPD)和吡啶探针分子吸附红外对YPO4和Co-YPO4进行酸性表征,结果表明,YPO_(4)和Co-YPO4表面均是典型的Lewis酸性位点;结合CO_(2)-TPD表征发现,Co^(2+)与YPO4表面部分Y3+位点发生置换,即引入适量的Co会减弱酸性同时增强表面碱性.进一步通过停留时间、乙醇程序升温表面反应和原位乙醇吸附反应漫反射红外光谱测试对反应机理进行详细研究.结果表明,乙醇首先在Co^(2+)位发生脱氢生成乙醛和H_(2),随后乙醛迁移至Y^(3+)位点吸附活化,两分子乙醛依次发生C‒C偶联、加氢以及脱水反应生成丁二烯.动力学测试结果表明,乙醇脱氢是整个反应过程的关键步骤,整体反应路径如下:乙醇→乙醛→丁烯醛→丁烯醇→丁二烯.综上所述,以乙醇作为平台分子合成丁二烯能够丰富可持续发展的新能源结构体系.本文揭示了磷酸根基团通过配位作用稳定Co^(2+)物种,Co^(2+)和Y^(3+)位点协同催化乙醇选择性生成丁二烯,为乙醇高值转化催化剂设计提供了新思路.

关键词：乙醇丁二烯脱氢碳碳偶联磷酸盐

磺酰氯促进金属氯化物插层石墨以实现高效钠存储

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新型炭材料（中英文） 2024年第3期39卷 538-548页

作者：兰淑琴任伟成王钊于畅余金河刘迎宾谢远洋张秀波王健健邱介山大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室辽宁大连116024 山东农业大学化学与材料科学学院山东泰安271018 北京化工大学化工学院化学资源工程国家重点实验室北京100029

金属氯化物-石墨插层化合物具有导电性优异,石墨层间距大等特点,可用作钠离子电池负极材料。然而,在传统金属氯化物插层石墨过程中,不可避免地用到氯气,既增加了实验操作的风险,也对实验设备提出更高要求。基于上述原因,本文创新性地使... 详细信息

金属氯化物-石墨插层化合物具有导电性优异,石墨层间距大等特点,可用作钠离子电池负极材料。然而,在传统金属氯化物插层石墨过程中,不可避免地用到氯气,既增加了实验操作的风险,也对实验设备提出更高要求。基于上述原因,本文创新性地使用SO_(2)Cl_(2)作为氯源来促进BiCl_(3)插层石墨。该方法不仅有效提高了BiCl_(3)插层效率,也避免了直接使用氯气带来的安全性风险。采用该方法所合成的三氯化铋-石墨插层化合物(BiCl_(3)-GICs)的层间距为1.26 nm,BiCl_(3)插层含量高达42%。以其为负极材料,组装的钠离子电池具有高的比容量(213 mAh g^(-1)at 1 A g^(-1))和优异的倍率性能(170 mAh g^(-1)at 5 A g^(-1))。此外,原位拉曼光谱测试结果表明,首圈放电后石墨与插层的BiCl_(3)相互作用减弱,该过程有效促进了钠离子在石墨层内的存储。采用该方法可成功制备多种类型金属氯化物-石墨插层化合物,为开发高性能储能材料提供了可行思路。

关键词：磺酰氯金属氯化物-石墨插层化合物插层强化过程负极材料钠离子电池

基于BP-DEMATEL的山西省冬小麦水足迹影响因素识别

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水资源保护 2024年第2期40卷 9-15页

作者：韩宇平马伏枥贾冬冬黄会平张庚辰苗浩东华北水利水电大学水资源学院河南郑州450045 华北水利水电大学河南省黄河流域水资源节约集约利用重点实验室河南郑州450045

针对山西省冬小麦水足迹历史演变及关键影响因素识别问题,分析了1993—2021年山西省冬小麦水足迹历史演变规律,利用BP神经网络-决策实验室(BP-DEMATEL)模型对冬小麦水足迹演变的关键影响因素进行识别,将其分为驱动型因素及特征型因素,... 详细信息

针对山西省冬小麦水足迹历史演变及关键影响因素识别问题,分析了1993—2021年山西省冬小麦水足迹历史演变规律,利用BP神经网络-决策实验室(BP-DEMATEL)模型对冬小麦水足迹演变的关键影响因素进行识别,将其分为驱动型因素及特征型因素,并揭示了影响因素之间的作用机制。结果表明:1993—2021年山西省冬小麦水足迹及单位水足迹均呈下降趋势;2021年山西省冬小麦总水足迹为27亿m^(3)(蓝水占比57%),单位水足迹为1 122 m^(3)/t,与前期高点相比分别下降38%(较1994年)和21%(较1993年);气温、相对湿度和灌溉面积为冬小麦水足迹演变的关键驱动型因素,化肥施用量和农业机械总动力为关键特征型因素。

关键词： BP神经网络-决策实验室模型水足迹冬小麦山西省

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基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法

水资源保护 2024年第1期40卷 71-78页

作者：崔豪江善虎任立良朱永卫杜树平严登华河海大学水灾害防御全国重点实验室江苏南京210098 河海大学水文水资源学院江苏南京210098 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100038

为了科学评估自然-社会系统影响下非平稳水文干旱,考虑气候变化(降水、气温)和人类活动(取用水、水库)四元要素的影响,通过基于四元驱动的GAMLSS模型构建非平稳标准化径流指数(NSRI),提出了基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法。黄河... 详细信息

为了科学评估自然-社会系统影响下非平稳水文干旱,考虑气候变化(降水、气温)和人类活动(取用水、水库)四元要素的影响,通过基于四元驱动的GAMLSS模型构建非平稳标准化径流指数(NSRI),提出了基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法。黄河流域非平稳水文干旱实例评估结果表明:黄河流域花园口站径流序列呈现出明显的非平稳特征,径流量1961—2020年发生显著下降,并在1990年发生突变;基于四元驱动的非平稳水文干旱评估方法能够更好地对径流数据进行非平稳概率分布拟合;对于历史干旱事件的识别,NSRI识别的干旱过程与实际更加接近,NSRI比标准化径流指数(SRI)识别效果更好,可以更好地反映变化环境下的水文干旱演变趋势。

关键词：标准化径流指数自然-社会系统 GAMLSS模型非平稳四元驱动

考虑换电需求响应的换电站参与电能量-调频市场竞价策略

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电力系统自动化 2024年第8期48卷 207-215页

作者：李咸善詹梓澳李飞张磊梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室(三峡大学) 湖北省宜昌市443002 三峡大学电气与新能源学院湖北省宜昌市443002

电动汽车(EV)大规模发展会加大电网的调峰调频压力。通过换电站市场化运营,可有效激励换电站利用EV换电需求和换电站电池灵活性资源,缓解电网调峰调频压力。为此,提出了换电站参与电能量市场和调频辅助服务市场的协同竞价策略及其两阶... 详细信息

电动汽车(EV)大规模发展会加大电网的调峰调频压力。通过换电站市场化运营,可有效激励换电站利用EV换电需求和换电站电池灵活性资源,缓解电网调峰调频压力。为此,提出了换电站参与电能量市场和调频辅助服务市场的协同竞价策略及其两阶段优化模型。第1阶段依据调频市场需求制定换电价格,引导EV调整换电需求,优化冗余电池数量及时序,以便与调频需求趋势一致,进而提升换电站调频服务收益;第2阶段考虑换电站需求响应和市场调峰调频需求,制定换电站竞价策略。所提出竞价策略在优先满足EV换电需求的同时,可降低换电站充电成本、提升调频服务收益,并助力电网调峰调频。算例仿真结果验证了所提策略的有效性。

关键词：电动汽车(EV) 换电站电力市场调频辅助服务竞价策略