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功能化MXene在锂硫电池中应用研究进展

材料导报 2024年第12期38卷 8-16页

作者：姜宇杨蓉张乾伟樊潮江董鑫蒋百铃燕映霖西安理工大学复合材料及其产品智能制造技术国际联合研究中心西安710048 西安理工大学材料科学与工程学院西安710048

MXene作为新兴的二维导电材料,在储能器件的电极和电解质设计及应用等方面引起了科研人员的兴趣。近年来,在锂硫电池研究中,MXene材料优异的导电性及对多硫化物的吸附作用使锂硫电池的性能明显提升。功能化设计可避免MXene材料自堆叠等... 详细信息

MXene作为新兴的二维导电材料,在储能器件的电极和电解质设计及应用等方面引起了科研人员的兴趣。近年来,在锂硫电池研究中,MXene材料优异的导电性及对多硫化物的吸附作用使锂硫电池的性能明显提升。功能化设计可避免MXene材料自堆叠等缺陷,调控其对多硫化物的吸附强度,并赋予MXene催化多硫化物氧化还原反应的功能。本文综述了功能化MXene材料目前主要的制备方式及其对表面官能团的影响,分析了功能化MXene对多硫化物的吸附作用和对穿梭效应的抑制机制及对氧化还原反应动力学的提升机理,讨论了MXene材料在锂硫电池应用中可能存在的问题和改性前景。

关键词： MXene材料制备锂硫电池穿梭效应催化

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阀板尾迹对离心泵性能的影响

农业工程学报 2024年第2期40卷 217-227页

作者：刘博星卢金玲冯建军王维朱国俊戈振国杨沁源西安理工大学水利水电学院西安710048 西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 陕西省渭河生态区保护中心西安710004

离心泵进水管路通常布置阀门供检修时切断水流,这会导致离心泵入流畸变。该研究旨在分析泵前检修阀所诱发的非定常尾迹特征及其对大流量工况离心泵运行特性的影响机理。试验对比了均匀来流和畸变来流条件下离心泵的外特性,数值模拟研究... 详细信息

离心泵进水管路通常布置阀门供检修时切断水流,这会导致离心泵入流畸变。该研究旨在分析泵前检修阀所诱发的非定常尾迹特征及其对大流量工况离心泵运行特性的影响机理。试验对比了均匀来流和畸变来流条件下离心泵的外特性,数值模拟研究了阀板尾迹涡的流动特征及其对离心泵非稳态内流场的影响,分析了阀板尾迹涡诱发的叶轮径向力。结果表明:两种来流条件下数值模拟与试验得到的离心泵外特性误差在5%以内;对离心泵性能产生主要影响的尾迹涡主要来自阀门阀板一侧的边界层分离与卷吸,入流畸变导致大流量工况下离心泵效率相较于均匀入流下降9.15%,扬程降低1.2 m;阀板尾迹在离心泵入口产生1.9倍转频的脉动频率;尾迹涡的周期性入流导致两个叶片前缘的最大相对液流角由30°分别增大至43°和39°,这两个叶片的压力面脱流加剧,产生逐渐向下游耗散的失速团,叶片承受2倍转频的非稳态激振力;尾迹涡的周期性吸入导致叶轮上的时均径向力增大至均匀入流的4.5倍左右,最大径向力达到均匀入流的7倍左右,径向力矢量发生偏移,离心泵断轴风险加剧。研究结果可为工业现场中离心泵运行稳定性的改善提供理论依据。

关键词：离心泵涡流非定常流动入流畸变径向力

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联合语义分割的自监督单目深度估计方法

计算机研究与发展 2024年第5期61卷 1336-1347页

作者：宋霄罡胡浩越宁靖宇梁莉鲁晓锋黑新宏西安理工大学计算机科学与工程学院西安710048 人机共融智能机器人陕西省高校工程研究中心(西安理工大学) 西安710048

研究深度估计和语义分割的图像之间的互利关系,提出了一种联合语义分割的自监督单目深度估计方法USegDepth.语义分割和深度估计任务通过共享编码器,实现语义引导.为了进一步提高编码器的跨多任务性能,设计了多任务特征提取模块,堆叠该... 详细信息

研究深度估计和语义分割的图像之间的互利关系,提出了一种联合语义分割的自监督单目深度估计方法USegDepth.语义分割和深度估计任务通过共享编码器,实现语义引导.为了进一步提高编码器的跨多任务性能,设计了多任务特征提取模块,堆叠该模块构成共享编码器,解决有限感受野和缺乏跨通道交互导致的模型特征表示能力欠佳问题,进一步提升模型精度.同时,提出跨任务交互模块,通过双向的跨域信息交互细化特征表示,提升深度估计表现,特别是光度一致性监督有限的弱纹理区域和物体边界.通过在KITTI数据集上的训练和全面评估,实验结果显示所提的USegDepth模型方法的均方相对误差相比于SGDepth降低了0.176个百分点,在阈值为1.253的阈值精度达到了98.4%,证明了USegDepth在深度预测上具有较高的准确率.

关键词：自监督深度学习深度估计语义分割多任务联合共享编码器

结合NCEP再分析资料优化的6S模式大气校正方法

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光学学报 2024年第6期44卷 79-91页

作者：王雪丹王玉峰刘凯彭志青刘晶晶狄慧鸽宋跃辉华灯鑫西安理工大学机械与精密仪器工程学院激光雷达大气遥感研究中心陕西西安710048

以我国高光谱遥感卫星——环境1号卫星为例,开展结合NCEP再分析资料辅助优化的6S大气校正方法的分析。首先,考虑到高光谱图像缺少标准反射率产品的问题,利用最优化估计方法构建高光谱反射率曲线,并作为标准曲线,用于大气校正结果的验证... 详细信息

以我国高光谱遥感卫星——环境1号卫星为例,开展结合NCEP再分析资料辅助优化的6S大气校正方法的分析。首先,考虑到高光谱图像缺少标准反射率产品的问题,利用最优化估计方法构建高光谱反射率曲线,并作为标准曲线,用于大气校正结果的验证。其次,基于6S大气校正理论,开展了大气校正的敏感性分析,确定了气溶胶光学厚度的敏感因素以及气溶胶类型、大气模式和大气温湿度对大气校正系数的敏感性。在此基础上,提出了NCEP再分析资料辅助优化的6S大气校正方法,利用NCEP再分析资料提供的大气温湿度廓线、水平能见度反演的550 nm气溶胶光学厚度等数据资料,优化6S模式的输入参数,得到准确的大气校正系数X_(a)、X_(b)和X_(c),获得大气校正后的不同地物反射光谱曲线。最后,选取西安作为试验区,以水体为例,进行波谱曲线对比,利用标准曲线对校正结果进行精度评价。对比分析结果表明,NCEP再分析资料辅助优化的6S模式校正的地面反射率结果明显优于6S的大气校正结果,与标准曲线具有一致的反射率变化趋势,二者的相关系数达到0.8596,标准差低于0.0685,各波段地面反射率逐像元误差的平均值和标准差接近0.02,反映了利用NCEP辅助数据优化的6S模式对大气校正有着明显的改善作用,可提高6S大气校正的地物反射率反演精度。

关键词：大气光学高光谱图像大气校正 6S 气溶胶 NCEP

激光遥感斜程能见度探测技术研究进展(特邀)

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光学学报 2024年第6期44卷 1-11页

作者：王玉峰华灯鑫西安理工大学机械与精密仪器工程学院激光雷达大气遥感研究中心陕西西安710048

以斜程能见度精确探测为目标,综述了激光遥感在斜程能见度测量中的主要技术及其研究进展,分析了现有探测技术在斜程能见度测量中的不足与局限性,重点介绍了一种新型的激光雷达结合辐射传输模式的斜程能见度测量方法,剖析了基于拉曼-米... 详细信息

以斜程能见度精确探测为目标,综述了激光遥感在斜程能见度测量中的主要技术及其研究进展,分析了现有探测技术在斜程能见度测量中的不足与局限性,重点介绍了一种新型的激光雷达结合辐射传输模式的斜程能见度测量方法,剖析了基于拉曼-米散射激光雷达的气溶胶精细探测技术、基于辐射传输模式的大气散射辐射亮度解析方法以及大气散射辐射亮度校正的斜程能见度测量技术与应用案例,突破了当前白天斜程能见度测不准的技术瓶颈。最后,展望了激光遥感技术在全球斜程能见度测量中的应用潜力。

关键词：大气光学激光遥感斜程能见度辐射传输模式散射辐射亮度

基于径流侵蚀功率的长江典型流域能沙关系模型及改进

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农业工程学报 2024年第5期40卷 128-140页

作者：贾路李占斌于坤霞李鹏徐国策丛佩娟李斌斌西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 西安理工大学旱区生态水文与灾害防治国家林业和草原局重点实验室西安710048 水利部水土保持监测中心北京100053

基于径流侵蚀功率概念建立流域能沙关系模型,可为长江流域泥沙变化精准模拟与水土保持规划提供技术支撑。该研究以长江典型流域及其典型小流域为研究对象,通过收集1965—2018年金沙江流域、嘉陵江流域和湘江流域3个典型流域逐日水沙数... 详细信息

基于径流侵蚀功率概念建立流域能沙关系模型,可为长江流域泥沙变化精准模拟与水土保持规划提供技术支撑。该研究以长江典型流域及其典型小流域为研究对象,通过收集1965—2018年金沙江流域、嘉陵江流域和湘江流域3个典型流域逐日水沙数据以及万安和李子口2个典型小流域2014—2020年场次降水径流泥沙数据,采用径流侵蚀功率、径流量和降雨侵蚀力对比分析不同时空尺度水沙(径流量和输沙量)、雨沙(降雨侵蚀力和输沙量)和能沙(径流侵蚀功率和输沙量)关系的优劣性,解析能沙关系优越性,并识别能沙关系非一致性变化,从而改进能沙关系模型提高流域输沙量模拟精度。结果表明:1)长江流域3个典型流域及2个典型小流域,在绝大部分情况下能沙关系的表现总是优于水沙关系和雨沙关系,在场次、月和年尺度修正的决定系数最大值分别可达到0.94、0.87和0.54。2)对于不同时间尺度,其流量序列中任意2个流量乘积与输沙量的相关性较高时,第一个流量Q_(1)分位点总是接近1且第二个流量Q_(2)分位点在0.5附近或者高于0.5。基于径流侵蚀功率可以较为准确地计算不同时空尺度流域输沙量,具有明显适用性。3)随着时间升尺度,水沙、雨沙和能沙关系逐渐变差,3个典型流域径流侵蚀功率和输沙量在一些月份上均存在显著变化趋势和显著突变点(P<0.05)。特别是在年尺度上,输沙量均为显著减少趋势(P<0.05),其能沙关系均表现出非一致性变化。4)水库建设和植被增加是导致流域能沙关系变差的重要原因,其均与输沙量呈现极显著负相关(P<0.001)。通过考虑水库指数和NDVI改进能沙关系模型的年决定系数(R^(2))可提高27.28%~97.62%。研究成果可支撑开发新的流域泥沙预报模型,服务长江流域生态保护与高质量发展。

关键词：土壤侵蚀降雨径流侵蚀功率能沙关系长江流域非一致性水库指数

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基于数字全息的云中冰晶微物理参数观测方法

光学学报 2024年第6期44卷 188-197页

作者：杨晨遇王骏张川周浩杨军胜岳治国梁谷刘晶晶华灯鑫西安理工大学机械与精密仪器工程学院陕西西安710048 陕西省人工影响天气中心陕西西安710016

冰晶是云滴谱的重要组成部分,其对全球辐射收支平衡、全球气候变化、水文循环、人工影响天气作业等具有重要的影响。目前2~100μm的冰晶与液滴混合相态难以区分,且存在难以提供冰晶微物理参数的瓶颈问题。针对这两个问题,本文基于数字... 详细信息

冰晶是云滴谱的重要组成部分,其对全球辐射收支平衡、全球气候变化、水文循环、人工影响天气作业等具有重要的影响。目前2~100μm的冰晶与液滴混合相态难以区分,且存在难以提供冰晶微物理参数的瓶颈问题。针对这两个问题,本文基于数字全息理论,利用全域数字图像融合方法、局部亮度梯度方差法和旋转卡壳法,结合固液相粒子圆度概念,实现了云中液滴和冰晶的混合相态识别,在特定圆度阈值下,液滴和冰晶的识别率大于93%;再结合光学图像识别技术,获得冰晶粒子的面积、周长、凸包和最小外接矩形数据;最终利用上述数据获得了冰晶微物理参数。通过在低温云室中的观测实验,获取了板状、枝状和六角冰晶的微物理参数,该方法解决了冰晶观测中的瓶颈问题。此外,通过冰晶采样间隔时间和不同时刻的质心三维坐标和等效直径,还可获得冰晶粒子的三维运动速度与轨迹。该方法对提升数值天气预报精确度,以及人工影响天气作业具有重大意义。

关键词：数字全息粒子相态识别冰晶粒子速度

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黄土高原径流侵蚀功率输沙模型的改进

农业工程学报 2024年第10期40卷 107-116页

作者：于坤霞李天毅贾路李占斌李鹏丛佩娟李斌斌西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 西安理工大学旱区生态水文与灾害防治国家林业局重点实验室西安710048 水利部水土保持监测中心北京100053

水土流失对流域生态危害严重,输沙量模拟和预测可以为流域水土流失防治提供依据,因此精确的输沙模型是流域水土流失治理的重要工具。为了精确模拟变化环境下黄土高原年输沙量,该研究基于黄土高原19个水文站的径流和输沙数据,通过随机森... 详细信息

水土流失对流域生态危害严重,输沙量模拟和预测可以为流域水土流失防治提供依据,因此精确的输沙模型是流域水土流失治理的重要工具。为了精确模拟变化环境下黄土高原年输沙量,该研究基于黄土高原19个水文站的径流和输沙数据,通过随机森林变量重要性度量方法评估年径流侵蚀功率、淤地坝指数、淤地坝相对指数、归一化植被指数、不透水地面积等因子对流域年输沙量的影响,使用非线性最小二乘法估算年输沙模型参数,对比分析不同因子组合的年输沙模型精度,提出适用性较强的黄土高原年输沙模型,据此开展年输沙量变化贡献率分析。结果表明:1)以幂函数形式构建的仅含径流侵蚀功率单因子输沙模型精度与流域面积有显著的负相关关系,相关系数为-0.505(P理工作提供理论支撑。

关键词：侵蚀沙径流年输沙量径流侵蚀功率淤地坝指数不透水地面积贡献率

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基于联盟区块链和IPFS的安全租房方案

计算机工程 2024年

作者：孙瑾苏文娟王璐叶克鑫西安理工大学理学院

近年来租房市场蓬勃发展，各种租房平台应运而生。但现有的租房平台中心化问题严重，一旦中心服务器遭到破坏，容易引起单点失败问题，同时泄露用户的隐私。联盟区块链以分布式方式存储数据和执行合约，不依赖单个节点的可用性。即使某... 详细信息

近年来租房市场蓬勃发展，各种租房平台应运而生。但现有的租房平台中心化问题严重，一旦中心服务器遭到破坏，容易引起单点失败问题，同时泄露用户的隐私。联盟区块链以分布式方式存储数据和执行合约，不依赖单个节点的可用性。即使某个中心节点失效，其他节点仍然可以继续运行和验证交易，确保系统的持续稳定性和安全性。因此，该文提出了一个基于联盟区块链和星际文件系统（IPFS）的安全租房方案。在方案中，房东通过预设访问策略对房源数据进行属性基加密，以实现数据的机密性和安全的细粒度访问控制；采用多关键词排序搜索，只返回最符合用户需求的前k个文件，不仅提高了搜索精度，还节省了网络带宽资源；最后，在区块链节点上部署了搜索智能合约和验证智能合约用于陷门与索引的匹配以及搜索结果正确性的检验，同时为用户引入信誉智能合约和支付智能合约，前者用于量化信誉度，后者实现自动化执行租赁合约。安全性证明和性能分析表明该方案达到了选择明文安全性及较高的搜索效率。

关键词：属性基加密联盟区块链星际文件系统多关键词排序搜索智能合约