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机械工程学报 2024年第5期60卷 183-195页

作者：陈益丽柳军梁爽西南石油大学机电工程学院成都610500 成都大学机械工程学院成都610106

当钻头钻进时,环空内的钻井液因混合大量岩屑会表现出较强的非牛顿流变性,对钻柱振动行为产生较大影响。采用Hamilton变分原理建立了转盘钻井钻柱纵-横-扭耦合(Axial-lateral-torsional coupling,ALTC)非线性动力学模型,模型充分考虑了... 详细信息

当钻头钻进时,环空内的钻井液因混合大量岩屑会表现出较强的非牛顿流变性,对钻柱振动行为产生较大影响。采用Hamilton变分原理建立了转盘钻井钻柱纵-横-扭耦合(Axial-lateral-torsional coupling,ALTC)非线性动力学模型,模型充分考虑了钻柱结构阻尼、钻井液非牛顿流变阻尼、钻头-岩石互作用及钻柱-井壁接触等因素的影响。提出一种瑞利阻尼矩阵计算方法,采用纵、横、扭、纵-横、横-扭、纵-扭阻尼矩阵联合求得纵-横-扭耦合阻尼矩阵,实现了在钻柱ALTC振动阻尼中考虑钻井液的影响。采用有限元法结合Newmark-β法实现了系统非线性振动模型的离散及求解,并借助现场实测数据验证了模型的有效性。利用模型探究了钻井液流变参数对钻柱ALTC振动响应的影响机理,结果表明:较大的钻井液屈服应力和稠度系数(τ_(Hy)=7,k=5),及较小的幂律指数(n=0.2)可更好地抑制钻柱系统纵向振动,降低跳钻风险;较大的钻井液屈服应力和稠度系数(τ_(Hy)=7,k=5),幂律指数n=0.8可更好地抑制钻柱系统横向振动,保持井眼直径;较大的稠度系数和幂律指数(k=5,n≥0.8)可更好抑制钻柱系统粘滑振动,提高机械钻速。研究结果可为优化钻柱及钻井液参数,降低钻柱有害振动,提高钻井效率提供理论支撑。

关键词：转盘钻井钻柱振动耦合振动钻井液流变性粘滑振动

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蛇形机器人研究综述及在核电中的应用展望

核电子学与探测技术 2024年第3期44卷 555-572页

作者：柳炳琦左裕琳张峻山赵冰郑瑞成都大学成都610106

随着“双碳”目标的提出,核能行业迎来多用途利用的爆发期,同时核电安全也成为不容忽视的重点。智能机器人参与核环境作业能更好地提升核电安全水平,但传统机器人的灵巧性不够,且大多缺乏感知功能。蛇形机器人是新型仿生机器人,通过借... 详细信息

随着“双碳”目标的提出,核能行业迎来多用途利用的爆发期,同时核电安全也成为不容忽视的重点。智能机器人参与核环境作业能更好地提升核电安全水平,但传统机器人的灵巧性不够,且大多缺乏感知功能。蛇形机器人是新型仿生机器人,通过借鉴蛇的生物学特征及运动特征,使机器人在复杂环境中实现多步态运动,可用于核事故现场环境检测以及区域监测、清除放射性污染物、核管道检修等。从仿生学原理出发,综述了蛇形机器人实体及理论发展现状,包括其在核能领域的应用前景,将蛇形机器人实体分为刚性、刚-柔、柔性三大类型进行了研究和分析,对蛇形机器人建模方法、运动控制、导航定位等理论研究情况进行梳理分析。特别地,对蛇形机器人在核电领域的潜在应用进行展望,强调了其未来发展的一些关键问题。旨在为蛇形机器人的研究和应用提供参考,特别是在核技术领域的创新应用。

关键词：蛇形机器人核电领域建模方法运动控制导航定位

基于PBM的离心式叶轮内气泡破碎合并数值模拟

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化工学报 2024年第5期75卷 1816-1829页

作者：师毓辉邢继远姜雪晗叶爽黄伟光中国科学院上海高等研究院上海201210 中国科学院大学北京100049 上海科技大学2060研究院上海201210

针对利用离心泵制备微气泡时叶轮内气泡尺寸较大且分布不均问题探究不同入口含气率(IGVF)和转速对离心泵叶轮内气泡直径和分布的影响,采用欧拉-欧拉非均匀双流体模型与群体平衡模型进行耦合,求解离心泵叶轮内气液两相旋转流场,并且结合... 详细信息

针对利用离心泵制备微气泡时叶轮内气泡尺寸较大且分布不均问题探究不同入口含气率(IGVF)和转速对离心泵叶轮内气泡直径和分布的影响,采用欧拉-欧拉非均匀双流体模型与群体平衡模型进行耦合,求解离心泵叶轮内气液两相旋转流场,并且结合涡识别方法、Luo破碎合并模型对离心泵叶轮内气泡分布规律进行分析。结果表明:①叶片前缘以及吸力面附近存在的涡旋导致气体聚集,引起流道内局部含气率增大,此处气泡合并效应占主导;②流量和转速一定时,随IGVF的增加,流道内湍流强度增加,旋涡后移导致气相聚集区域同样向后延伸,吸力面的高局部含气率区域增大面积显著高于压力面,因此吸力面气泡合并行为更为显著,气泡直径更大;③IGVF和流量一定时,小范围内提升转速可以使气泡破碎效应增强,获得更小直径的气泡。

关键词：气液两相流计算流体力学群体平衡模型微气泡粒度分布

生物育种技术进步下的法律调整与响应:应对跨越生物边界

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分子植物育种 2024年第1期22卷 138-143页

作者：雷舒雅成都大学成都610000

随着生物技术的飞速进步,特别是生物育种技术的创新,人类正面临着前所未有的生物边界挑战。这些技术不仅在科学上突破了生物的传统边界,还对现有的法律框架提出了严峻的挑战。本研究深入探讨了技术与法律之间的紧密互动,强调了法律在面... 详细信息

随着生物技术的飞速进步,特别是生物育种技术的创新,人类正面临着前所未有的生物边界挑战。这些技术不仅在科学上突破了生物的传统边界,还对现有的法律框架提出了严峻的挑战。本研究深入探讨了技术与法律之间的紧密互动,强调了法律在面对技术进步时需要具备的前瞻性和灵活性。在全球化背景下,倡导建立一个开放和合作的法律框架显得尤为重要,它可以促进技术的全球交流和传播,同时确保技术的安全、合规应用。本研究还提出了未来的研究方向,强调了跨学科合作的重要性,旨在为未来技术进步中的法律挑战提供策略性建议。

关键词：生物育种技术生物边界法律响应技术与法律互动全球法律框架

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核环境机器人研究综述及应用展望

核电子学与探测技术 2024年

作者：柳炳琦韩庸左裕琳张峻山任米鑫赵冰甘露萍郑瑞成都大学

随着核能技术的快速发展，核安全成为不可忽视的重点问题，核环境机器人在核安全中扮演着重要的角色。本文以核环境机器人的应用需求为背景，综述了其实体及理论发展现状，并分析了其发展趋势。首先，将核环境机器人根据应用环境分为陆... 详细信息

随着核能技术的快速发展，核安全成为不可忽视的重点问题，核环境机器人在核安全中扮演着重要的角色。本文以核环境机器人的应用需求为背景，综述了其实体及理论发展现状，并分析了其发展趋势。首先，将核环境机器人根据应用环境分为陆上、水下和空中等类别，并通过实际案例分别阐述不同类别机器人的具体应用；然后，针对核环境机器人的辐射防护、可靠通信、辐射监测以及智能控制等技术进行了分析总结；最后，对核环境机器人的应用进行了展望，结合仿生机器人技术提出新思路。

关键词：核环境机器人辐射防护可靠通信辐射监测智能控制

水分子在ZrCo(110)表面聚集与解离的理论研究

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高等学校化学学报 2024年第8期45卷 108-118页

作者：汤茹但琪叶荣兴兰越景王劲川谌晓洪宋江锋周琳森西华大学理学院成都610039 中国工程物理研究院材料研究所绵阳621907

储氚材料锆钴合金(ZrCo)与气体中的水分子发生氧化反应,会导致材料表面的毒化失活,对聚变堆的安全运行产生极大影响.本文利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,研究了不同水分子团簇在ZrCo(110)表面的吸附-解离行为.研究发现,... 详细信息

储氚材料锆钴合金(ZrCo)与气体中的水分子发生氧化反应,会导致材料表面的毒化失活,对聚变堆的安全运行产生极大影响.本文利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,研究了不同水分子团簇在ZrCo(110)表面的吸附-解离行为.研究发现,6个水分子形成的水团簇在表面通过氢键作用形成环状的吸附构型,随着团簇尺寸的增大,由于表面空间效应,新增分子的吸附能逐渐减小,水团簇逐渐演变成复杂的双层水分子吸附构型;由于水团簇存在氢键作用,质子能够在不同水分子之间发生快速的转移.并且水分子容易在ZrCo(110)表面活性位点发生化学键断裂,其产物OH主要与表面Zr原子存在相互作用,而产物H吸附在Zr2Co空位.因此,氢键作用在水分子氧化腐蚀ZrCo(110)表面过程中扮演着非常重要的角色.

关键词：水团簇锆钴合金吸附-解离第一性原理计算

不同退化程度高寒草地土壤碳氮磷含量及生态化学计量特征

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生态学杂志 2024年第6期43卷 1612-1620页

作者：其曼古丽·帕拉提刘丹毛军乔福生王长庭西南民族大学青藏高原研究院成都610041

以未退化(ND)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)和重度退化(SD)高寒草地为研究对象,调查土壤有机碳(SOC)、氮(N)、磷(P)、碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)和氮磷比(N∶P),明确不同退化程度高寒草地土壤碳氮磷含量及生态化学计量特征。结果表明:... 详细信息

以未退化(ND)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)和重度退化(SD)高寒草地为研究对象,调查土壤有机碳(SOC)、氮(N)、磷(P)、碳氮比(C∶N)、碳磷比(C∶P)和氮磷比(N∶P),明确不同退化程度高寒草地土壤碳氮磷含量及生态化学计量特征。结果表明:土壤SOC、N、P含量均随退化程度的加剧呈下降趋势;C∶N、C∶P和N∶P均随退化程度加剧呈“N”字型的变化,C∶N、C∶P和N∶P的平均值均小于全球水平;相关分析表明,土壤SOC、N、C∶P、N∶P与土壤pH、土壤容重显著负相关(P0.05);土壤C∶N与土壤pH和容重呈显著正相关(P<0.01),而与土壤含水率呈显著负相关(P<0.01);结构方程模型进一步表明,草地退化直接影响土壤理化性质,进而影响土壤SOC、N、P含量及其生态化学计量比。综上,草地退化通过降低土壤含水率,增加pH和容重改变了土壤微环境,导致SOC、N、P含量下降。

关键词：高寒草地退化生态化学计量比垂直分布

高寒草甸植物生态化学计量特征的空间格局及其影响因素

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生态学报 2024年第9期44卷 3660-3675页

作者：毛军其曼古丽·帕拉提乔福生胡雷刘丹王长庭西南民族大学青藏高原研究院成都610225

植物碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比反映了植物对环境变化的适应。然而,目前关于不同植物功能群如何调节C、N、P含量及其生态化学计量比以适应海拔梯度的变化还不清楚。在青藏高原东南缘高寒草甸选取了60个样点,对不同功能... 详细信息

植物碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量比反映了植物对环境变化的适应。然而,目前关于不同植物功能群如何调节C、N、P含量及其生态化学计量比以适应海拔梯度的变化还不清楚。在青藏高原东南缘高寒草甸选取了60个样点,对不同功能群(禾本科、莎草科、豆科和杂类草)C、N、P含量及其生态化学计量比(质量比)沿着海拔梯度(3300—3500 m、3500—3700 m、3700—3900 m、3900—4100 m和4100—4300 m)的变化规律及其关键驱动因子进行研究。结果表明:1)不同植物功能群具有一定的生态化学计量学内稳性,各功能群C含量,莎草科和豆科N含量,禾本科、莎草科和杂类草P含量,以及除莎草科C∶P之外的不同功能群C∶P和N∶P随海拔升高变化不显著(P>0.05)。2)禾本科和杂类草植物通过增加N含量适应高海拔环境,即海拔3900—4100和4100—4300 m它们的N含量显著高于其他海拔。4100—4300 m豆科植物P含量显著低于3700—3900 m(P<0.05)是由年平均降水量下降引起的。3)4个功能群C∶N整体上随着海拔增加而下降,表明海拔升高引起植物N素利用效率下降;同时,各植物功能群N∶P均大于16,植物生长受P限制。4)与非豆科植物相比,豆科植物N含量和N∶P高,而C含量和C∶N低。5)冗余分析(RDA)和结构方程模型(SEM)表明,海拔和纬度共同驱动的年平均气温和降水量变化是调控不同植物功能群C、N、P含量及其生态化学计量比的关键因子。综上,海拔梯度上,植物具有增加、降低或保持自身C、N、P含量及其生态化学计量比稳定的生态适应性策略,这种差异因植物功能群的不同而异,因此在构建植物C、N、P生物地球化学模型中应考虑海拔梯度上植物生态适应性策略的差异。

关键词：不同海拔梯度生态化学计量植物功能群高寒草甸空间格局

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实现稳定光电化学水分解的自修复机制

Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 158-170页

作者：冯超李严波电子科技大学基础与前沿研究院四川成都610054

随着全球经济的持续增长,人类社会对能源的需求也在不断攀升.然而,传统的化石燃料无法再生,并且由于其过度消耗而引发的环境问题日益凸显,这使得寻找清洁、可持续的能源替代品成为当务之急.其中,通过人工光合作用对太阳能进行转化和储... 详细信息

随着全球经济的持续增长,人类社会对能源的需求也在不断攀升.然而,传统的化石燃料无法再生,并且由于其过度消耗而引发的环境问题日益凸显,这使得寻找清洁、可持续的能源替代品成为当务之急.其中,通过人工光合作用对太阳能进行转化和储存是一个理想的能源替代方案.光电化学(PEC)水分解技术可以将太阳能直接转化为氢能,并且在氢燃料的生产和燃烧过程中水是唯一的原料和产物,实现了“零碳”排放的紧密氢循环,整个过程被认为是绿色、可持续的.在过去几十年里,大量关于PEC水分解的研究被报道,尤其是在提高太阳能到氢气(STH)转换效率方面取得了较大的进展.然而,光电极在工况下的长期稳定性问题仍然是制约PEC水分解商业化的主要障碍.为了应对这一挑战,催化领域引入了自修复的概念,并将其扩展应用于提高光电极的稳定性,这为解决其稳定性问题提供了新的策略.因此,有必要对实现稳定PEC水分解的自修复机制进行综述.本文系统综述了不同半导体光吸收体、保护层和助催化剂在工况下的衰减机制.首先,重点探讨了窄带隙半导体材料,如硅基(n-Si或p-Si)或III-V族半导体(GaAs,InP等)在工况下的衰减机制.这些材料受到电解液化学腐蚀的影响,导致其理化性质不稳定.特别是在光照或外加偏压的作用下,腐蚀作用会进一步加剧,严重影响其性能.然后,分析了具有合适带隙的半导体材料的衰减机制.受热力学因素影响,非氧化物半导体,如金属硫化物/硒化物、氮化物、氧氮化物、磷化物等,容易被光生空穴氧化;而金属氧化物半导体,如Cu_(2)O,则容易被光生电子还原.此外,热力学上相对稳定的金属氧化物半导体,如BiVO_(4),受动力学因素影响易发生光腐蚀,导致光吸收物种的溶解和晶格结构的破坏.除了半导体材料本身,表面保护层受到寄生光吸收和针孔现象的限制,导致其保护效果降低.助催化剂同样面临着活性衰减和寄生光吸收带来的挑战,这些因素影响了光电极的整体效率和稳定性.为了应对这些挑战,本文总结了一系列具有自修复机制的损伤修复策略,包括光吸收材料和助催化剂中活性组分的内在自修复、半导体中缺陷位点的内在自修复、保护层中的外在自修复以及表面改性层中自修复薄膜的厚度自限性特征.实现这些自修复机制通常需要结合PEC水分解工况下提供的偏压或光电压,并在电解液中添加失活物种的离子源或额外的修复剂.工况下提供的偏压大小以及添加到电解质中的物种数量和浓度将直接决定PEC水分解的自修复能力.综上,自修复作为维持易腐蚀光电极稳定性的理想方式,具有极大的应用潜力.通过利用更先进的原位分析技术能够更深入地揭示光电极/电解质界面在工况下的动态演变规律,从而更好地从本质上了解PEC水分解系统的损伤机制.针对运行状态下损伤部位的针对性修复,可以建立动态稳定的损伤-修复机制,为实现人工光合作用系统的高效和长期稳定运行提供有力保障.展望未来,需要进一步深入剖析并完善自修复机制,使其成为催化系统开发的一般性设计原则,此外,还应积极探索将自修复机制扩展至更广泛的应用平台和场景中,为推动清洁能源领域的进一步发展贡献更多的解决方案.

关键词：自修复光电化学水分解稳定性半导体光吸收层保护层助催化剂