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火焰喷雾热解制备锂离子电池三元正极材料研究进展

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化工进展 2024年第2期43卷 971-983页

作者：陈国徽王君雷李世龙李金宇徐运飞罗俊潇王昆天津大学先进内燃动力全国重点实验室天津300072

电化学储能技术的发展与电动汽车的大规模应用可有效降低碳排放;锂离子电池能量密度高,循环寿命长,是锂电储能技术与电动汽车的核心部件,其容量的提升主要受到正极材料的限制;锂离子电池三元正极材料具有污染小、成本低、性能高、容量... 详细信息

电化学储能技术的发展与电动汽车的大规模应用可有效降低碳排放;锂离子电池能量密度高,循环寿命长,是锂电储能技术与电动汽车的核心部件,其容量的提升主要受到正极材料的限制;锂离子电池三元正极材料具有污染小、成本低、性能高、容量大等方面的优点。传统液相法和高温固相法制备三元正极材料步骤烦琐、耗时长,不利于工业放大;火焰喷雾热解方法(flame spray pyrolysis,FSP)可一步制备三元正极材料,合成效率高,合成过程中无废液产生,对环境友好且易于工业化放大生产,近年来受到广泛关注。本文综述了近几年FSP方法制备三元正极材料的研究进展,首先简要介绍了FSP的发展简史、基本原理、典型装置和主要优势,其次展开分析了前体溶液组成、温度条件以及退火条件等制备条件对三元正极材料组成、结构、微观形貌以及电化学性能的影响,然后简述了FSP在三元正极材料改性和沉积技术方面的最新研究进展,最后展望了FSP制备三元正极材料的未来发展趋势。

关键词：火焰喷雾热解锂离子电池三元正极材料电化学性能

考虑静态端部效应的城轨交通用同心笼次级直线双馈电机矢量控制

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电工技术学报 2024年

作者：葛健包振徐伟唐一融廖凯举高密度电磁动力与系统重点实验室(中国科学院电工研究所) 强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学)

同心笼次级直线双馈电机是由同心笼转子无刷双馈电机演变而来的一种新型直线电机，具有功率因数可调、可靠性高、中高速区平均推力下降较小、轨道建设成本较低等优点。然而，因物理结构特殊、工作原理复杂等，迄今对同心笼次级直线双馈... 详细信息

同心笼次级直线双馈电机是由同心笼转子无刷双馈电机演变而来的一种新型直线电机，具有功率因数可调、可靠性高、中高速区平均推力下降较小、轨道建设成本较低等优点。然而，因物理结构特殊、工作原理复杂等，迄今对同心笼次级直线双馈电机的静态端部效应控制方法等研究仍不够深入，严重限制了该类电机的进一步发展和应用。为此，该文提出了一种带静态端部效应补偿的功率绕组电压定向矢量控制策略：首先，分析了静态端部效应作用规律和补偿方法，建立了考虑静态端部效应的三相静止坐标系数学模型和简化的两相旋转坐标系数学模型；然后，推导了功率绕组电压定向条件下的初、次级电流数学关系，实现了电磁推力方程中两套初级绕组的解耦控制；最后，大量的仿真和实验分析表明，新方法可通过静态端部效应补偿有效提升电机驱动性能，实现平稳运行。

关键词：直线双馈电机静态端部效应矢量控制城轨交通

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基于机器学习的寒区渠道冰情的遥感监测方法

农业工程学报 2024年第4期40卷 194-203页

作者：管光华熊发京武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072

寒区渠道冬季运行时常出现冰情,控制平封的封冻过程会大幅降低渠道输水能力,调控不当甚至可能产生冰塞、冰坝等灾害。国内外开展了大量渠道冰情研究,以期提升渠道冰期输水能力,但受限于观测资料的时空密度,数值模拟结果难以验证,调度决... 详细信息

寒区渠道冬季运行时常出现冰情,控制平封的封冻过程会大幅降低渠道输水能力,调控不当甚至可能产生冰塞、冰坝等灾害。国内外开展了大量渠道冰情研究,以期提升渠道冰期输水能力,但受限于观测资料的时空密度,数值模拟结果难以验证,调度决策缺少依据。遥感技术因其具有监测范围大、时效性高的特性,在渠道冰情监测中具有较大的应用潜力。为探索适用于寒区渠道冰情遥感监测的方法,该研究以南水北调中线京石段明渠段为研究区,基于Sentinel-2影像的11个波段反射率构建了完全特征、优选特征和组合特征3类特征空间数据集,作为支持向量机(support vector machine,SVM)、最大似然估计(maximum likelihood estimation,MLE)、随机森林(random forest,RF)分类算法输入,训练得到了9个地物分类器,用于渠道结冰范围识别,并采用北拒马闸前影像渠道结冰范围提取试验,对比不同分类算法和输入特征组合下的分类性能。结果表明:在渠道结冰范围识别中,近红外、可见光和短波红外是关键波段。在样本数量有限的条件下,SVM算法结冰范围识别精度最高,不同特征输入下制图精度(producer’s accuracy,PA)可达85.10%~87.91%,错分误差(commission error,CE)为10.84%~16.08%;RF算法在完全特征和优选特征输入下分类精度与SVM接近,PA为84.67%~86.61%,CE为13.76%~14.41%,但其在组合特征下分类结果严重偏离实际;MLE算法在3类特征下的分类精度均较低,不适宜作为渠道结冰范围识别算法。综合来看,SVM算法对特征空间敏感性较低,在不同的特征输入下均能实现渠道结冰范围的高精度提取;RF算法对特征空间敏感性较高,当输入特征发生变化时,结冰范围识别精度不稳定。最后以完全特征下的SVM算法为例,进行了分类器的时空泛化性验证,结果表明模型在不同时间、不同渠段下,制图精度不低于82.09%,错分误差不高于13.82%,分类模型精度均较好,能有效识别渠道结冰范围。该研究方法可为寒区输水工程冰情监测提供新思路,亦可为类似工作提供参考。

关键词：遥感冰寒区渠道机器学习细小水体 Sentinel-2

基于高阶广义积分器的改进型直线振荡电机无位置传感器控制

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电工技术学报 2024年

作者：廖光钰廖凯举徐伟葛健张茂鑫强电磁技术全国重点实验室(华中科技大学) 高密度电磁动力与系统重点实验室(中国科学院电工研究所)

针对现有直线振荡电机（LOM）无位置传感器控制受直流分量影响严重，导致行程观测精度低、系统可靠性不高等问题，本文设计了一种基于高阶广义积分器（HOGI）的改进型无位置传感器活塞行程观测方法。首先，对比分析了纯积分器、低通滤... 详细信息

针对现有直线振荡电机（LOM）无位置传感器控制受直流分量影响严重，导致行程观测精度低、系统可靠性不高等问题，本文设计了一种基于高阶广义积分器（HOGI）的改进型无位置传感器活塞行程观测方法。首先，对比分析了纯积分器、低通滤波器以及二阶广义积分器（SOGI）对直流分量的抑制效果，总结出不同滤波方法的局限性。其次，针对现有滤波方法无法完全消除直流分量，行程观测精度难以提升的问题，设计高性能HOGI代替传统纯积分器，利用HOGI的多重滤波特性完全消除直流分量的干扰，以提升观测器性能。此外，基于前向欧拉法设计了HOGI的离散化实现方法，具有计算简便、易实现等优点。最后，将传统SOGI与HOGI进行实验对比分析，验证了所提方法的有效性与优越性。

关键词：直线振荡电机无位置传感器控制高阶广义积分器直流分量抑制前向欧拉法

Geldart C类脱硫灰颗粒在环流耦合提升管内稳定流动特性

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化工学报 2024年第4期75卷 1485-1496,F0004页

作者：王成秀宋大山李之辉杨潇蓝兴英高金森徐春明中国石油大学(北京)重质油全国重点实验室北京102249

我国CO_(2)的排放中70%来自工业领域,故工业过程的碳捕集对实现“双碳目标”十分关键。工业烟气中往往含有的硫氧化物会腐蚀设备并使后续脱碳等过程使用的催化剂中毒。因此,工业烟气的深度脱硫技术对后续的CO_(2)捕集或提纯过程至关重... 详细信息

我国CO_(2)的排放中70%来自工业领域,故工业过程的碳捕集对实现“双碳目标”十分关键。工业烟气中往往含有的硫氧化物会腐蚀设备并使后续脱碳等过程使用的催化剂中毒。因此,工业烟气的深度脱硫技术对后续的CO_(2)捕集或提纯过程至关重要。循环流化床半干法烟气脱硫因具有脱硫效率高、无污染、停留时间可控等优点受到广泛关注。循环流化床脱硫工艺中作为脱硫剂的脱硫灰颗粒为典型Geldart C类颗粒。由于C类颗粒的强黏附性,其在循环流化床操作中容易结块,从而影响装置稳定运行。为了强化脱硫灰颗粒在循环流化床内的流动稳定性,提出了环流强化的耦合提升管反应器的概念,并自行设计搭建了一套导流筒内径100 mm、高度300 mm,外筒内径160 mm、高度760 mm,输送段内径75 mm、总高度12.6 m的环流耦合提升管。在U_(g)=4 m/s、G_(s)=45 kg/(m^(2)·s),U_(g)=7 m/s、G_(s)=25 kg/(m^(2)·s)的操作条件下,考察了环流段的压力分布、标准差以及功率谱密度。当环隙区气速为0.4 m/s时,环流流动能够实现稳定、连续的密相环流流动。在C类颗粒形成稳定流动基础上,讨论了环流耦合提升管内的流动特性分布规律,包括固含率和颗粒速度。实验发现,环流流动的设计可以强化C类颗粒的流动特性,大幅提高耦合反应器内C类颗粒脱硫灰固含率,并实现了C类颗粒循环流态化装置的稳定运行。同时,这些研究结果可以为C类颗粒新型循环流态化反应器设计提供参考。

关键词：循环流化床多相反应器流体力学脱硫灰颗粒 Geldart C颗粒环流反应器

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电内加热Pt/NPC催化剂高效催化甲基环己烷脱氢反应研究

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化工学报 2024年第1期75卷 292-301,F0001页

作者：王雪杰崔国庆王文涵杨扬王淙恺姜桂元徐春明中国石油大学(北京)重质油全国重点实验室北京102249

高效储氢技术研发是实现氢能规模化应用的关键。甲基环己烷(MCH)作为理想的有机液体储氢介质,具有质量储氢密度高、储运安全方便等优势,但其脱氢过程仍存在反应温度高、效率低等难题,开发高效脱氢催化剂并引入有效的过程强化是解决上述... 详细信息

高效储氢技术研发是实现氢能规模化应用的关键。甲基环己烷(MCH)作为理想的有机液体储氢介质,具有质量储氢密度高、储运安全方便等优势,但其脱氢过程仍存在反应温度高、效率低等难题,开发高效脱氢催化剂并引入有效的过程强化是解决上述问题的关键。以不同焙烧温度得到的氮掺杂多孔碳(NPC)作为载体,通过浸渍法制备了系列NPC负载Pt的催化剂(Pt/NPC),在新型电内加热(IEH)模式下,研究了其对MCH脱氢反应性能的影响规律。研究结果表明,随着NPC焙烧温度的升高,Pt^(2+)占比先增加后减少,并在550℃达到最大值。在MCH脱氢反应中,Pt^(2+)占比与反应速率呈近似线性正相关。在优化的Pt/NPC催化剂上,IEH模式下的释氢速率约为传统外加热(CEH)模式的3倍。组合温度测量、反应热与传热计算、性能评价和原位红外表征结果阐明了IEH模式下高的加热速率与传热速率,以及增强的MCH吸附是提升催化性能的重要原因。本研究可为新型电内加热反应方式及与之相匹配高效催化剂的设计研发提供指导。

关键词：甲基环己烷脱氢氢载体催化剂电内加热

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斜激波冲击下层合壁板-空腔系统流-固-声耦合动力学分析

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力学学报 2024年第6期56卷 1752-1761页

作者：刘昊瞿叶高孟光上海交通大学机械系统与振动全国重点实验室上海200240

斜激波作用下复合材料壁板-空腔系统气动弹性问题涉及非线性气动力、壁板大变形振动和声腔流体声波的强耦合作用,是高速飞行器弹性壁板设计中关注的重要问题.以往研究主要分析声腔恒定压力对壁板颤振特性的影响,忽略了声场与结构之间的... 详细信息

斜激波作用下复合材料壁板-空腔系统气动弹性问题涉及非线性气动力、壁板大变形振动和声腔流体声波的强耦合作用,是高速飞行器弹性壁板设计中关注的重要问题.以往研究主要分析声腔恒定压力对壁板颤振特性的影响,忽略了声场与结构之间的动态耦合特性.为了弥补这一研究缺陷,文章提出一种隐式分区计算方法实现对高速可压缩流体、大变形壁板和声腔流体声波3个物理场进行强耦合计算.基于任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian Eulerian,ALE)框架的有限体积法求解可压缩黏性流体Navier-Stokes方程,采用高阶剪切锯齿理论和有限元方法建立复合材料壁板非线性动力学模型,采用波动方程描述空腔内可压缩声学流体.揭示了空腔物理参数(声学流体密度、平均压力和空腔深度等)对壁板-空腔系统气动弹性响应的影响规律,发现了若干新现象:改变空腔物理参数可导致壁板运动从定点稳定静变形转变到周期极限环颤振;空腔内声学流体的“弹簧效应”导致壁板表面声压载荷反相位作用于壁板运动;特定空腔深度比下,空腔声模态变化会改变声压脉动与壁板振动的相位关系,导致壁板临界颤振动压降低.

关键词：流-固-声耦合非线性壁板颤振壁板-空腔系统气动弹性

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等离子体绕流场电磁波传输特性分析

电波科学学报 2024年第1期39卷 18-25页

作者：宁超邓浩川满良韦笑散射辐射全国重点实验室北京100854

本文分析了等离子体绕流场中电磁波传输特性随几个主要物理参数的变化规律,包括电子密度、谐振频率、碰撞频率等。通过时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法进行了仿真,结果表明在典型仿真输入条件下,在米波至毫米波... 详细信息

本文分析了等离子体绕流场中电磁波传输特性随几个主要物理参数的变化规律,包括电子密度、谐振频率、碰撞频率等。通过时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法进行了仿真,结果表明在典型仿真输入条件下,在米波至毫米波波段,随着谐振频率升高,等离子体绕流场反射率升高、透射率降低;在米波至厘米波波段,随着碰撞频率升高,等离子体绕流场反射率降低、透射率规律性不显著;在毫米波波段以上,等离子体绕流场的反射率和透射率与碰撞频率关系不大,而且反射很弱,以透射为主。目标飞行高度在30~50 km且速度在5 000 m/s以上时,目标驻点处等离子体绕流场对S、C、X波段有显著的衰减作用,影响雷达探测或产生黑障现象。开展了基于高焓激波风洞的等离子绕流场电磁特性测量实验,获取了C、X波段雷达散射截面(radar cross section,RCS)数据和绕流场电子密度数据,并利用其验证了仿真结果的正确性。

关键词：等离子体电磁波反射率透射率雷达散射截面(RCS)

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物理、数据先验认识融合的叠前解耦分步反演

石油地球物理勘探 2024年第2期59卷 250-259页

作者：张繁昌吴继安兰南英深层油气全国重点实验室(中国石油大学(华东)) 山东青岛266580

AVA三参数反演在地层弹性参数预测中发挥着重要作用。由于AVA理论公式(即物理先验认识)中的角度不易确定,加之大型稀疏矩阵的病态性,导致常规叠前反演过程不稳定。为此,提出物理、数据先验认识融合的叠前解耦分步反演方法。首先,基于物... 详细信息

AVA三参数反演在地层弹性参数预测中发挥着重要作用。由于AVA理论公式(即物理先验认识)中的角度不易确定,加之大型稀疏矩阵的病态性,导致常规叠前反演过程不稳定。为此,提出物理、数据先验认识融合的叠前解耦分步反演方法。首先,基于物理先验认识构建非稀疏正演框架,以增加参数反演的稳定性,为解耦分步反演奠定基础;然后,以井资料为数据先验认识,将物理、数据先验认识融合,对叠前地震数据进行解耦,以得到更准确的叠前地震属性数据;最后,对解耦后的叠前地震属性进行反演得到地层弹性参数。该方法通过井数据先验认识修正反演过程,可以避免因物理先验认识中角度不准带来的误差。实际数据测试结果表明,相比于业界三参数AVA反演方法,本方法的反演结果具有更高的精度,其中拉梅参数、剪切模量和密度的精度分别提高14.1%、13.6%和11.9%。

关键词：解耦分步反演物理先验认识数据先验认识叠前地震属性