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CO和CO_(2)在UO_(2)(111)表面吸附和解离的第一性原理和分子动力学研究

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稀有金属材料与工程 2024年第4期53卷 933-946页

作者：李俊炜贾维敏刘崇李沛尧李正操清华大学材料学院北京100084 西安高科技研究所陕西西安710025

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,在计算中加入Hubbard项进行校正,探究了CO和CO_(2)分子在UO_(2)(111)表面的吸附和解离,分析了不同构型下的静态和动态吸附机理,吸附位点包括顶位、空位、桥位。在静态计算中,探究了吸附过程中多... 详细信息

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,在计算中加入Hubbard项进行校正,探究了CO和CO_(2)分子在UO_(2)(111)表面的吸附和解离,分析了不同构型下的静态和动态吸附机理,吸附位点包括顶位、空位、桥位。在静态计算中,探究了吸附过程中多种吸附参数的变化,如吸附构型、吸附能、电荷转移等。利用第一性原理分子动力学(AIMD),探究了特定构型下CO_(2)分子的解离过程及差分电荷密度变化。结果表明,CO分子的吸附可分为2种类型:(1)自发吸附,包括化学和物理吸附;(2)非自发吸附。CO_(2)分子的吸附仅表现为自发吸附的化学吸附及非自发吸附,无物理吸附。CO和CO_(2)分子的最优吸附构型均为短桥位垂直(B-short-Ver)吸附。此外,0 K下CO_(2)分子在UO_(2)(111)表面的B-short-Ver和长桥位垂直吸附构型吸附后会自发解离。AIMD模拟结果表明,这2种构型在300 K下均发生解离。

关键词：二氧化铀化学吸附 DFT+U 桥位垂直

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基于生物网络的中医药学原理探索

科学通报 2024年第1期69卷 17-29页

作者：谌攀吴博文张鹏李梢清华大学自动化系清华大学北京市中医药交叉研究所北京信息科学与技术国家研究中心北京100084

中医药生物学基础不清、方剂作用机制不明、缺乏符合中医药整体特点的研究方法学体系是中医药现代化研究面临的关键瓶颈.随着信息学与系统生物学等新兴学科的发展,以生物网络为切入点开展中医药学与人工智能、大数据、信息学等前沿科学... 详细信息

中医药生物学基础不清、方剂作用机制不明、缺乏符合中医药整体特点的研究方法学体系是中医药现代化研究面临的关键瓶颈.随着信息学与系统生物学等新兴学科的发展,以生物网络为切入点开展中医药学与人工智能、大数据、信息学等前沿科学技术的交叉研究,成为探索中医药科学原理、促进中医药现代化的重要途径.基于生物网络的“网络靶标”理论有望突破宏微观内在关联解析的鸿沟,实现还原论和整体论的有机融合,架起传统中医与现代医学研究桥梁,成为探索中医药学原理的突破口之一.“寒、热”等中医药核心诊疗概念、治未病等中医特色理论的科学内涵阐明是解读中医药学原理的重要组成部分.本文基于李梢课题组的研究,综述了基于生物网络的中医药研究理论与技术方法,及其应用于“寒、热”“治未病”等中医特色理论的病证结合科学原理探索所取得的进展,以期为利用现代科学技术解读中医药学原理,促进中医药现代化提供参考.

关键词：中医药学原理生物网络寒热证候治未病网络靶标

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理学功夫论的反思

广东社会科学 2024年第3期 66-69页

作者：杨儒宾台湾清华大学哲学研究所

在整体儒学史中,宋明理学所占的时间不算短,其思想特色也颇为明显。比起之前的汉魏六朝或隋唐阶段,或之后的清代儒学,理学家显然拥有更深层的精神生活。清儒常批判“性与天道”是孔子所罕言,理学家却热衷于这一领域,因而造成了对日用伦... 详细信息

在整体儒学史中,宋明理学所占的时间不算短,其思想特色也颇为明显。比起之前的汉魏六朝或隋唐阶段,或之后的清代儒学,理学家显然拥有更深层的精神生活。清儒常批判“性与天道”是孔子所罕言,理学家却热衷于这一领域,因而造成了对日用伦常的忽略,甚至引发了家国覆亡的悲剧。清儒对理学家的刻板印象显然不合事实,作为历史上存在的理学体系自然有它的限制,凡存在即是体现也是限制,理学也不例外。问题是批判理学之限制性的考据学知识是否有足够的底气。

关键词：汉魏六朝刻板印象清儒考据学理学儒学史限制性

中国城市电力生产总碳强度的时空演变及影响因素

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地理学报 2024年第3期79卷 712-731页

作者：马诗萍谢永顺陈宏阳张文忠清华大学能源环境经济研究所北京100084 清华大学环境学院北京100084 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

电力部门是中国实现碳达峰、碳中和目标的关键部门,剖析城市尺度电力生产总碳强度的时空特征及影响因素,对于细化电力生产减排政策、引导区域协同降碳具有重要意义。本文利用21543座6000 kW及以上电厂的微观数据,结合能源、经济、社会... 详细信息

电力部门是中国实现碳达峰、碳中和目标的关键部门,剖析城市尺度电力生产总碳强度的时空特征及影响因素,对于细化电力生产减排政策、引导区域协同降碳具有重要意义。本文利用21543座6000 kW及以上电厂的微观数据,结合能源、经济、社会多源统计数据,核算了2003年、2010年和2017年中国城市电力生产总碳强度,并运用探索性空间数据分析、IDALMDI分解、STIRPAT模型等方法,揭示了城市尺度电力生产总碳强度的时空演化规律及影响因素。结果表明:(1) 2003—2017年中国整体电力生产总碳强度加速下降,但内部差异持续扩大;城市尺度空间分异明显,“博台线”东北半壁长期高于西南半壁;空间集聚程度显著提升,东北和华北地区是总碳强度下降的关键点。(2)火电能耗因子是前期电力生产总碳强度下降的主导因素,后期发电结构因子成为重要影响因素,其他电力系统因素影响较小但空间差异明显。(3)各社会经济因素对电力生产总碳强度的影响随时间变化,通过作用于电力需求、电力政策、电力技术、清洁电力发展空间的复杂系统引起电力系统特征变化。(4)电力生产总碳强度与人均GDP在2003年和2010年存在倒“U”型曲线关系,2017年呈线性正相关关系,这是由于新能源电力快速发展突破了适用于火力发电的环境库兹涅茨曲线传统解释框架。未来电力生产部门减排工作应充分考虑空间异质性,并需持续关注新兴电力技术突变对传统理论框架的影响。

关键词：电力生产总碳强度城市尺度环境库兹涅茨曲线时空格局影响因素

环境权益交易中的碳减排效益重复计算风险及应对

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气候变化研究进展 2024年第1期20卷 85-96页

作者：马国淞段茂盛清华大学能源环境经济研究所北京100084

环境权益交易能够帮助以较低的成本实现既定的温室气体减排目标,在我国“双碳”目标的实现中扮演着重要角色。目前,我国有多种与碳减排相关的环境权益交易机制在同时运行,它们之间的交叉重叠和不完善的核算规则体系可能导致巨大的碳减... 详细信息

环境权益交易能够帮助以较低的成本实现既定的温室气体减排目标,在我国“双碳”目标的实现中扮演着重要角色。目前,我国有多种与碳减排相关的环境权益交易机制在同时运行,它们之间的交叉重叠和不完善的核算规则体系可能导致巨大的碳减排效益重复计算风险,从而影响环境完整性。文中系统分析了我国与碳减排相关的环境权益交易机制及其可能导致碳减排效益重复计算的机理。为避免碳减排效益的重复计算风险,应该加强顶层设计,从建立统一的管理平台、加强信息共享、完善碳排放统计核算体系、明确各种机制的定位与边界、避免不同机制的交叉和冗余等方面入手,加强机制之间的协调,优化总体的规则设计。

关键词：环境权益交易碳减排双重计算碳核算

大型游乐设施多姿态假人下肢省力驱动设计研究

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机械工程学报 2024年第1期60卷 352-360页

作者：李永辉卢文秀清华大学机械工程系北京100084 北京宇航系统工程研究所北京100076

为解决大型游乐设施传统检测方法可靠性低,进口假人与测试场景不匹配的问题,基于我国人体特征设计了多姿态假人下肢模型,以准确评估危险运行区间。对不同驱动模型进行运动学和动力学分析,基于Lagrange方程和动态静力分析法建立了驱动力... 详细信息

为解决大型游乐设施传统检测方法可靠性低,进口假人与测试场景不匹配的问题,基于我国人体特征设计了多姿态假人下肢模型,以准确评估危险运行区间。对不同驱动模型进行运动学和动力学分析,基于Lagrange方程和动态静力分析法建立了驱动力矩与腿部转动角度之间的关系,确定了下肢仿人1:1模型的低力矩驱动方案;利用传感器获取角度数据,分析了人体姿态调整规律,从而确定了下肢模型的运动参数,进一步通过微控制单元实时获取和调整模型姿态数据,实现了假人站姿和坐姿的转变。实验结果表明:间接驱动机构的驱动力矩约为直接驱动力矩的1/4,实现了低力矩电机驱动大力矩下肢模型;间接驱动模型主动构件运动非线性,通过轨迹规划结合PID控制实现了姿态调整过程的非线性驱动和平滑启停。

关键词：假人下肢模型力矩动态静力分析仿生机构轨迹规划

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掺氢天然气的管道输运特性仿真与分析

化工进展 2024年第1期43卷 390-399页

作者：封德彬王文马凡华上海交通大学制冷与低温技术研究所上海200241 清华大学车辆与运载学院北京100084

掺氢天然气(HCNG)输送是利用现有天然气管线实现氢气长距离运输的一种可行方案,天然气中因氢气的加入使得输运气体的物性发生明显变化,从而对管道的输运特性造成一定影响。本文对掺氢混合气的流动及换热过程进行了分析建模,对天然气掺... 详细信息

掺氢天然气(HCNG)输送是利用现有天然气管线实现氢气长距离运输的一种可行方案,天然气中因氢气的加入使得输运气体的物性发生明显变化,从而对管道的输运特性造成一定影响。本文对掺氢混合气的流动及换热过程进行了分析建模,对天然气掺氢管道的运行特性进行了计算分析,并在计算中使用物性快速计算公式代替BWRS方程进行物性求解以提高计算效率。根据计算结果,氢气与天然气混合气体的黏度、密度、体积热值和焦耳-汤姆逊效应系数随着掺氢比例的增加而下降,比热容和压缩因子随掺氢比例的增加而增加;在管道运行中,管输体积流量随掺氢比例的增加而上升,管道压降和管道管存随之下降,管道的能量流量先下降后在大掺氢比后略有回升;管道能量流量恒定时,管道出口压力先降低后略有升高;氢气的加入会削弱长输管线压降导致的温度降低;地面温度对于管输流量和能量流量影响较小。

关键词：氢掺氢天然气管道输送掺氢比数值模拟

基于异质边增强时空图注意力网络的自动驾驶换道轨迹规划

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中国公路学报 2024年第3期37卷 147-156页

作者：董晴中野公彦杨波季学武刘亚辉清华大学车辆与运载学院北京100084 东京大学生产技术研究所东京153-8505

轨迹规划仍然是自动驾驶技术大规模应用所面临的关键难题之一。例如,自动驾驶中的换道轨迹规划算法通常被构建为一个针对代价函数的优化过程。然而,为适应多样化的交通场景而手动调整代价函数中的特征权重,是一项极具挑战性的任务。针... 详细信息

轨迹规划仍然是自动驾驶技术大规模应用所面临的关键难题之一。例如,自动驾驶中的换道轨迹规划算法通常被构建为一个针对代价函数的优化过程。然而,为适应多样化的交通场景而手动调整代价函数中的特征权重,是一项极具挑战性的任务。针对这一问题,提出了一种基于异质边增强时空图注意力网络(Heterogeneous Edge-enhanced Spatial-Temporal Graph ATtention network, HEST-GAT)的新型换道轨迹规划方法。首先,采用逆强化学习技术,从大量专家级换道示范中提取代价函数的特征权重向量,构建了一个专家级换道示范数据集。然后,将交通场景构建为一个异质有向图,其中,交通参与者的位置定义为节点属性,交通参与者间的相对位置作为边属性,交通参与者之间的关联类型则定义为边类型。边的属性和类型组合,形成了边的特征表示。为捕获交通场景中的空间和时间信息,采用HEST-GAT网络进行特征提取,并计算了各场景下代价函数的特征权重。接着构建了一个结合轨迹特征和特征权重的代价函数,并通过优化过程生成最终的换道轨迹规划。为验证所提出方法的实用性,在真实驾驶数据集上进行了多轮换道轨迹规划测试和评估。研究结果显示:与基于时空图卷积网络方法相比,基于HEST-GAT的换道轨迹规划在模拟专家示范轨迹方面的误差显著减少。纵向舒适性、纵向效率、横向舒适性和安全性4项关键指标的误差分别降低了5.5%、5.4%、1.4%和6.0%。结果表明提出的方法能够生成与人类驾驶行为高度一致的换道轨迹,具有卓越的场景适应能力。

关键词：汽车工程换道轨迹规划逆强化学习图注意力网络代价函数权重自动驾驶

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月面巡视器附近月尘静电迁移特性的数值模拟

宇航学报 2024年第4期45卷 613-624页

作者：钱啸宇张易阳方筑杨剑锋方延玮李水清清华大学能源与动力工程系北京100084 清华大学核能与新能源技术研究院北京100084 上海宇航系统工程研究所上海201109

针对月尘在月面巡视器附近的鞘层内的迁移和在设备表面的沉积过程开展数值模拟研究。首先,基于质点网格方法获得了巡视器附近的月表鞘层电场分布。在此基础上,分别探究了月表扬起月尘和静电悬浮月尘在鞘层电场内的迁移和在巡视器表面的... 详细信息

针对月尘在月面巡视器附近的鞘层内的迁移和在设备表面的沉积过程开展数值模拟研究。首先,基于质点网格方法获得了巡视器附近的月表鞘层电场分布。在此基础上,分别探究了月表扬起月尘和静电悬浮月尘在鞘层电场内的迁移和在巡视器表面的沉积。研究表明,巡视器对鞘层电场的扰动作用增强了附近的电场,促进了月尘扬起和向巡视器表面的迁移沉积。当太阳天顶角较小或适中时,月尘只有达到临界行驶速度才能迁移至巡视器表面。

关键词：数值模拟质点网格法鞘层电场静电扬起静电迁移