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遗传算法精确调谐的双通道光子晶体滤波器

光学学报 2024年第11期44卷 196-204页

作者：王海燕张明达费宏明曹斌照刘欣杨毅彪太原理工大学物理学院山西太原030024 太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室山西太原030024

针对多通道一维光子晶体滤波器不易精确调谐的问题,设计了一种以BaTiO_(3)材料为缺陷层的光子晶体双通道滤波器,通过分别改变两层BaTiO_(3)的外置电压来调节材料的折射率,从而实现双通道频率精确调谐,并引入遗传算法提高调谐效率。模拟... 详细信息

针对多通道一维光子晶体滤波器不易精确调谐的问题,设计了一种以BaTiO_(3)材料为缺陷层的光子晶体双通道滤波器,通过分别改变两层BaTiO_(3)的外置电压来调节材料的折射率,从而实现双通道频率精确调谐,并引入遗传算法提高调谐效率。模拟结果表明:遗传算法在保证透射峰的透射率大于78%的条件下,可以在400代左右的计算进程中给出符合滤波目标的调谐电压组合;利用传输矩阵计算得出的分布曲面与拟合调谐函数对遗传算法给出的电压数据进行验证,证明了遗传算法的准确性与高效性。所设计的滤波器也可通过调节空气层厚度,实现双通道在(S,L)、(E,C)和(C,L)等波段的跨越式调谐。遗传算法的引入使得所设计模型易于实现调谐程序的自动化,可为微纳米滤波器的设计与调谐应用提供一定的参考。

关键词：光学设计滤波器遗传算法精准调谐光子晶体传输矩阵

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Cu-ZSM-5催化分解NO的机理

燃料化学学报（中英文） 2024年第6期52卷 831-838页

作者：张欢刘梁史一林乔晓磊金燕太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024

Cu-ZSM-5催化分解NO具有潜在的应用前景。为揭示NO在Cu-ZSM-5催化剂的催化分解机理,基于密度泛函模拟了NO在Cu-ZSM-5催化剂中短距离Cu+对上的吸附,并提出副产物N_(2)O、NO_(2)辅助催化分解NO的反应路径。计算结果表明,双核铜氧物种是Cu... 详细信息

Cu-ZSM-5催化分解NO具有潜在的应用前景。为揭示NO在Cu-ZSM-5催化剂的催化分解机理,基于密度泛函模拟了NO在Cu-ZSM-5催化剂中短距离Cu+对上的吸附,并提出副产物N_(2)O、NO_(2)辅助催化分解NO的反应路径。计算结果表明,双核铜氧物种是Cu基催化剂的重要活性中心。催化分解NO过程中,副产物NO_(2)在双核铜氧物种上的分解需要的活化能最高(为171.39 kJ/mol),N_(2)O分解需要86.92 kJ/mol的活化能垒,表明NO_(2)在活性位的分解难于N_(2)O的分解。N_(2)、O_(2)的解析分别吸收28.43、100.78 kJ/mol的热量,限速步骤为O_(2)的脱附。NO既作为反应物,同时又是催化过程中CuZSM-5催化剂活性中心实现氧化还原循环的关键还原剂。

关键词： Cu-ZSM-5 催化分解双核铜氧物种氧化还原循环

AZ31B镁合金板材纵波与平辊轧制宏观织构演变

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稀有金属材料与工程 2024年第7期53卷 1928-1936页

作者：郑仁辉刘江林贾睿杨冬冬杨磊张健壮梁建国太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心山西太原030024

为探究纵波轧制(LR)对AZ31B镁合金板材基面织构的影响,对AZ31B镁合金板材进行400℃/20min和450℃/20 min热处理以及振幅0.35 mm,周期4 mm的纵波波纹辊和平辊轧制。采用XRD对热处理及轧制后的板材进行宏观织构表征,运用极图及ODF对织构... 详细信息

为探究纵波轧制(LR)对AZ31B镁合金板材基面织构的影响,对AZ31B镁合金板材进行400℃/20min和450℃/20 min热处理以及振幅0.35 mm,周期4 mm的纵波波纹辊和平辊轧制。采用XRD对热处理及轧制后的板材进行宏观织构表征,运用极图及ODF对织构演变进行了分析,同时对金属在轧制变形区的变形行为进行了仿真分析。结果表明:板材热处理后,400℃下的{0002}极图中极密度最大值由11.21降到8.41,450℃下降到7.08,450℃下热处理后的织构强度弱于400℃;LR后板材的基面织构显著弱化,大量晶粒向RD、TD方向发生了偏转,其中向RD方向最多偏转30°,向TD方向最多偏转40°,400℃下的{0002}峰值织构强度降到4.33,450℃下降到5.62,400℃下LR的织构弱化效果比450℃更明显;二道次轧制后的板材,450℃下的基面织构强度要弱于400℃。分析表明:LR使得晶粒的c轴取向由ND向TD、RD方向发生了偏转,这是由于LR过程中存在类似于异步轧制过程中的“搓轧区”,其中产生的剪切力使晶粒沿RD方向发生偏转,弯曲和挤压复合变形下金属流动和剪切促进晶粒TD取向。

关键词： AZ31B镁合金板材纵波-平辊轧制有限元宏观织构

一类附加斜弹簧支撑的悬臂梁碰撞系统的全局动力学

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振动工程学报 2024年第8期37卷 1308-1319页

作者：张绎沣徐慧东张建文太原理工大学数学学院山西太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024

本文研究了双侧非对称刚性约束下附加斜弹簧支撑的悬臂梁碰撞系统的次谐分岔和混沌的全局动力学。由于斜弹簧支撑结构的刚度项为超越函数,给解析研究系统混沌和次谐分岔造成很大的困难。本文近似拟合了该系统的刚度项,并对比分析了近似... 详细信息

本文研究了双侧非对称刚性约束下附加斜弹簧支撑的悬臂梁碰撞系统的次谐分岔和混沌的全局动力学。由于斜弹簧支撑结构的刚度项为超越函数,给解析研究系统混沌和次谐分岔造成很大的困难。本文近似拟合了该系统的刚度项,并对比分析了近似系统和原系统的同宿轨道及其内部的次谐轨道。将Melnikov方法发展应用于非光滑的碰撞悬臂梁系统,给出了发生同宿混沌和次谐分岔的阀值条件。利用光滑流形的特征乘子结合碰撞函数分析了碰撞次谐轨道的稳定性,并分析了次谐分岔与混沌的关系。基于阀值条件研究了阻尼、激励频率、激励幅值以及碰撞恢复系数对混沌和次谐分岔的影响,进一步验证了理论分析的正确性。

关键词：非线性振动碰撞悬臂梁同宿混沌次谐分岔 Melnikov方法

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仿生偏振光罗盘太阳位置检测方法

中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 548-559页

作者：杨江涛王明凯刘思拓梁磊刘志郭越太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024 太原科技大学先进控制与装备智能化山西省重点实验室山西太原030024

针对偏振光导航对天空中特征点精确位置信息的需求,提出一种基于全天域偏振模式成像系统对太阳位置进行精确检测的方法。与传统的基于光斑的太阳位置检测方法相比,该方法利用大气中固有的偏振信息完成对太阳位置的精确测量,具有检测方... 详细信息

针对偏振光导航对天空中特征点精确位置信息的需求,提出一种基于全天域偏振模式成像系统对太阳位置进行精确检测的方法。与传统的基于光斑的太阳位置检测方法相比,该方法利用大气中固有的偏振信息完成对太阳位置的精确测量,具有检测方法简单、精度高且适用范围广等特点。搭建的光学采集系统由三个微小型的大视场摄像头模组和偏振片构成,使得结构更加紧凑,体积更小,高度更低。从原理出发,仿真分析太阳位置求解算法,采用搭建的光学采集系统对本算法在3种天气(晴天、遮挡、气溶胶)环境下进行验证。结果显示:当天气晴朗时,在同一天不同时刻,测量的太阳高度角和方位角的精度分别为0.024°和0.03°;当太阳被高层建筑物遮挡时,太阳的高度角和方位角的测量精度分别为0.08°和0.05°;当太阳被树木的枝叶遮挡时,太阳的高度角和方位角的测量精度分别为0.3°和0.1°。研究发现当气溶胶的浓度超过一定量时就会破坏偏振光的Rayleigh分布模式,进而会影响太阳位置的检测精度。实验结果表明,这种新型的检测方法不仅能够满足偏振光导航对太阳位置精确信息的需求,还能为喜欢探索宇宙奥秘的爱好者提供一种新的探索思路。

关键词：大气光学大气偏振模式太阳空间位置光学CCD

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一种纤维素基导电稳定柔性薄膜的制备及性能研究

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林产化学与工业 2024年第2期44卷 42-48页

作者：侯敏杰太原工业学院材料工程系山西太原030008

将多巴胺(DA)分子通过酰胺化反应引入纤维素纳米纤丝(CNF)表面,制得DA改性的纤维素纳米纤丝(DCF),然后将DCF和蒙脱土(MMT)结合得到高透明度的DCF/MMT薄膜材料,进一步将银纳米线(AgNWs)和氧化石墨烯(GO)通过真空抽滤的方式沉积在薄膜上,... 详细信息

将多巴胺(DA)分子通过酰胺化反应引入纤维素纳米纤丝(CNF)表面,制得DA改性的纤维素纳米纤丝(DCF),然后将DCF和蒙脱土(MMT)结合得到高透明度的DCF/MMT薄膜材料,进一步将银纳米线(AgNWs)和氧化石墨烯(GO)通过真空抽滤的方式沉积在薄膜上,制备了纤维素基透明导电薄膜(DMAG)。测试结果表明:DA分子的接枝并没有对CNF的形貌和晶态结构造成影响,制备出的MMT用量30%时DCF/MMT(DCF/MMT-30)薄膜保持了高的透光率(82.4%),并且在相对湿度100%环境下拉伸强度达49.5 MPa,相较于CNF/MMT薄膜,提高了64%。以此为基材组装的导电薄膜具有良好的透明性、导电性和导电稳定性。经历水浸泡或在高湿度环境(相对湿度90%),DMAG膜表现出稳定的高导电性,其方块电阻分别为32和38Ω。该导电薄膜的制备可为透明电子器件的组装提供新思路。

关键词：纳米纤维素蒙脱土抗湿强度透明导电膜

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污泥燃烧过程中Pb迁移特性研究及机理

煤炭学报 2024年第9期49卷 3993-4005页

作者：史一林王彦霖乔晓磊贾里李艳红张欢金燕太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024 山西大学电力与建筑学院山西太原030013

污泥在燃烧过程中Pb污染排放问题一直受到人们广泛关注。通过试验研究和模拟计算相结合的方法,借助电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、比表面及孔隙度分析仪(BET)和X射线衍射(XRD)等试验测试方法分析了污泥燃烧过程中Pb的迁移转化特性,探... 详细信息

污泥在燃烧过程中Pb污染排放问题一直受到人们广泛关注。通过试验研究和模拟计算相结合的方法,借助电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)、比表面及孔隙度分析仪(BET)和X射线衍射(XRD)等试验测试方法分析了污泥燃烧过程中Pb的迁移转化特性,探讨了添加CaO、水分和酸性气体等因素对Pb挥发和固相富集的影响,结合密度泛函理论揭示了PbCl_(2)分子在不同表面吸附的活性强弱。试验结果表明,污泥在900℃燃烧后,Pb残留率增加到61.37%,主要是受熔融作用的影响。在燃烧温度为700~900℃时,添加4%CaO后不利于Pb在固相产物中的富集,而在1000℃高温下,添加4%CaO后Pb在固相产物中的残留率提高了7.82%。当污泥含水率为20%时,Pb残留率与燃烧干污泥相比减少了28.43%;酸性气体的存在有利于Pb的固定,但其促进作用随体积分数的变化不一致。CO_(2)对Pb的固定有明显的促进作用,体积分数越大越有利于Pb的富集,当模拟烟气中通入30%CO_(2)后,Pb的残留率提高了23.37%;而SO_(2)对Pb的固定有微弱的促进作用,且随着SO_(2)体积分数的增大,Pb的残留率先增大后减小,在通有0.15%SO_(2)的燃烧工况中,Pb残留率增大程度最佳,仅为4.82%。负载4%CaO的污泥分别在20%H_(2)O/20O_(2)/80N_(2)、20CO_(2)/20O_(2)/60N_(2)和0.15CO_(2)/20O_(2)/79.85N_(2)的工况下燃烧后Pb的残留率分别增大了−3.61%、8.77%和7.65%。模拟计算表明,PbCl_(2)分子在洁净CaO(001)表面吸附后,Pb原子和O_(surf)原子发生轨道杂化作用,而在预吸附有CO_(2)、SO_(2)和H_(2)O的CaO(001)表面上,PbCl_(2)分子的Pb原子会和O_(H)、O_(C)和O_(S)原子发生轨道杂化,这使得在预吸附有CO_(2)、SO_(2)和H_(2)O的CaO(001)表面上PbCl_(2)分子的吸附能较洁净表面相比分别增大了90.069、−13.458和−55.836 kJ/mol。综上所述,控制燃烧温度和添加适量的CaO可以有效提高Pb的残留率,水分存在会抑制Pb的固定,而CO_(2)和SO_(2)气氛有利于Pb在固相产物中的富集。

关键词：污泥含水率酸性气体 Pb CaO DFT PbCl_(2)

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基于超图正则化的域适应偏最小二乘多工况软测量模型

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 396-406页

作者：霍海丹阎高伟王芳任密蜂程兰李荣太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024

针对流程工业中,因多工况导致数据分布变化引起传统软测量模型预测性能恶化问题,本文提出一种基于超图正则化的域适应多工况软测量回归模型框架.首先,采用非线性迭代偏最小二乘回归算法为基模型,在潜变量空间利用历史工况数据重构当前... 详细信息

针对流程工业中,因多工况导致数据分布变化引起传统软测量模型预测性能恶化问题,本文提出一种基于超图正则化的域适应多工况软测量回归模型框架.首先,采用非线性迭代偏最小二乘回归算法为基模型,在潜变量空间利用历史工况数据重构当前工况数据,以增强工况间的相关性,有效减小数据分布差异;同时,对重构系数施加低秩稀疏约束,保留了数据的局部和全局子空间结构;其次,通过超图拉普拉斯正则项对域适应潜变量求解过程进行约束,避免在寻找潜变量过程中破坏数据结构.最后,利用交替方向乘子法优化求解模型参数.在多个数据集上的实验表明,本文方法在多工况环境下可有效提高软测量模型的预测精度和泛化性能.

关键词：多工况超图结构保持域适应软测量

超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的强化行为及模型

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第4期34卷 1136-1149页

作者：石晓辉张琪荆镇范智渊刘江林乔珺威太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

基于XRD、OM、SEM和TEM分析,研究超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的组织演变及强化行为。结果表明,位错强化和析出强化效应对该合金的屈服强度影响较大。冷轧+再结晶+冷轧+双时效组合工艺可获得1518 MPa的最高屈服强度,这主要归因... 详细信息

基于XRD、OM、SEM和TEM分析,研究超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的组织演变及强化行为。结果表明,位错强化和析出强化效应对该合金的屈服强度影响较大。冷轧+再结晶+冷轧+双时效组合工艺可获得1518 MPa的最高屈服强度,这主要归因于显微组织中的高密度残存位错及密集而细小的次生α相。建立复合强化模型,其预测误差在16.6%以内。此外,研究发现次生α相体积分数的增加可以不断强化晶内区域,这使得沿晶断裂开始出现并逐渐占据整个断裂面。

关键词：强化模型超高强强化行为钛合金 Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si