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单壁碳纳米管太赫兹超表面窄带吸收及其传感特性

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物理学报 2024年第2期73卷 225-233页

作者：张向王玥张婉莹张晓菊罗帆宋博晨张狂施卫西安理工大学陕西省超快光电技术与太赫兹科学重点实验室西安710054 哈尔滨工业大学电子与信息工程学院哈尔滨150001

由于碳纳米管具有优异的电学和光学特性,因此在光电子学领域具有广泛的应用前景.本文使用真空抽滤法,将单壁碳纳米管粉末分散液通过真空过滤的方式,制备了一种各向同性的单壁碳纳米管薄膜;进而提取了薄膜在0.4—2.0 THz范围内介电参数,... 详细信息

由于碳纳米管具有优异的电学和光学特性,因此在光电子学领域具有广泛的应用前景.本文使用真空抽滤法,将单壁碳纳米管粉末分散液通过真空过滤的方式,制备了一种各向同性的单壁碳纳米管薄膜;进而提取了薄膜在0.4—2.0 THz范围内介电参数,并设计了一种基于单壁碳纳米管薄膜的新型太赫兹超表面窄带吸收器,这种超表面吸收器是由方形与工字形狭缝谐振器构成.实验和仿真结果表明,提出的太赫兹超表面吸收器在0.65,0.85,1.16和1.31 THz处存在4个明显的共振吸收峰,实现了最高可达90%的完美吸收.利用多重反射干涉理论阐明了这种多频带新型太赫兹超表面的吸收机制.通过在超表面器件表面覆盖具有不同折射率的介质层,深入研究了超表面作为折射率传感器的传感性能.研究结果表明,这种新型超表面吸收器用于折射率传感具有较高的灵敏度,为进一步开发新型碳基太赫兹超表面吸收器提供了新的思路和方案.

关键词：单壁碳纳米管薄膜太赫兹超表面折射率传感

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双谐振结构同轴微波等离子体炬调谐特性分析

机械工程学报 2024年第5期60卷 169-182页

作者：喻明浩白锦旗王伟胡宇喆刘一凡西安理工大学陕西省机械制造装备重点实验室西安710048 西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048

在CO_(2)分解转化方面,微波等离子体装置因其具有高效、节能等优势,已成为实现碳中和目标的有效技术手段。然而微波类装置在使用时,通常需要调节谐振频率,才能高效稳定地工作。为了提高CO_(2)微波等离子体装置的能量利用效率和工作稳定... 详细信息

在CO_(2)分解转化方面,微波等离子体装置因其具有高效、节能等优势,已成为实现碳中和目标的有效技术手段。然而微波类装置在使用时,通常需要调节谐振频率,才能高效稳定地工作。为了提高CO_(2)微波等离子体装置的能量利用效率和工作稳定性,探究了同轴谐振器的结构参数对调谐带来的影响,并提出了双变量调谐模式。首先,建立了同轴微波等离子体炬的物理模型和等效电路模型,分析了等离子体炬的放电强度与同轴谐振器轴向尺寸之间存在的相互联系;然后建立了不同放电状态下的电导率分布模型,并通过COMSOL仿真得到了对应分布模型下的端口反射系数S11与同轴谐振器的轴向尺寸之间的调谐曲线;最后将仿真结果与等效电路模型进行了对比验证,并分析了单变量调谐与双变量调谐的效果,以及双变量调谐模式的可行性及特点。研究结果表明,相较于单变量调谐模式,双变量调谐模式可以将|S11|平均提高5%~15%,并可在3/4波长内获得不同放电状态下的最小S11值(即最佳谐振状态),可以进一步提高装置的功率耦合效率,减小能量损失,从而提高CO_(2)分解转化效率。

关键词：同轴谐振器等效电路调谐微波等离子体

Cu(Ⅱ)催化NaOCl氧化碘帕醇的效果和过程解析

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3167-3178页

作者：魏红滕锐杰郑佳欣高美娟钮金芬蔡谦西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048 西安理工大学应用化学系陕西西安710048

本文研究Cu(Ⅱ)催化NaOCl氧化非离子型碘代X射线造影剂—碘帕醇(IPM),对IPM降解过程中Cu的回收和形态进行解析,考察Cu(Ⅱ)、NaOCl浓度和卤素离子对IPM降解效果及碘代消毒副产物-碘仿的生成影响;采用XRD、XPS分析Cu(Ⅱ)反应后的产物晶型... 详细信息

本文研究Cu(Ⅱ)催化NaOCl氧化非离子型碘代X射线造影剂—碘帕醇(IPM),对IPM降解过程中Cu的回收和形态进行解析,考察Cu(Ⅱ)、NaOCl浓度和卤素离子对IPM降解效果及碘代消毒副产物-碘仿的生成影响;采用XRD、XPS分析Cu(Ⅱ)反应后的产物晶型和形态变化,结合循环伏安曲线和计时电流表征Cu(Ⅲ)的生成,推测Cu(Ⅱ)催化NaOCl氧化IPM的机理.利用HPLC/MS/MS分析中间产物,推测IPM的降解路径.结果表明,与Co(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)相比,Cu(Ⅱ)显著提高了NaOCl的分解率和IPM的氧化效果,25℃、pH=6.71,500r/min,NaOCl和Cu(Ⅱ)浓度分别为0.5和0.05mmol/L,60min,8.0mg/L IPM的降解率达到77.51%;HO·、活性氯自由基和Cu(Ⅲ)都有助于Cu(Ⅱ)/NaOCl氧化IPM,且Cu(Ⅲ)的贡献随pH值升高而增大.NaOCl浓度在0.1~2.5mmol/L范围增加,IPM降解率增加;Cu(Ⅱ)浓度在0.005~0.5mmol/L存在适宜值.HPLC/MS/MS共检测出13种产物,IPM的降解途径主要包括:侧链酰胺键水解和氧化,碘取代、羟基加成.Cl^(−)、Br^(−)和I^(−)(1~5mmol/L)在影响IPM氧化效果的同时,Br^(-)显著促进了CHI_(3)的生成,生成量达到48.28μg/L.

关键词：碘帕醇 Cu(Ⅱ)/NaOCl Cu(Ⅲ) 碘仿

基于Nadam-TimeGAN和XGBoost的时序信号故障诊断方法

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通信学报 2024年第4期45卷 185-200页

作者：黑新宏高苗张宽费蓉邱原姬文江西安理工大学计算机科学与工程学院陕西西安710048 陕西省网络计算与安全技术重点实验室陕西西安710048

为了提高故障诊断模型在数据不平衡场景下的诊断性能和模型泛化能力,提出了一种基于Nadam-TimeGAN和XGBoost的时序信号故障诊断方法。首先对比基于LSTM和GRU的TimeGAN模型,选取性能更优的GRU网络作为TimeGAN模型的组成单元,然后采用Nada... 详细信息

为了提高故障诊断模型在数据不平衡场景下的诊断性能和模型泛化能力,提出了一种基于Nadam-TimeGAN和XGBoost的时序信号故障诊断方法。首先对比基于LSTM和GRU的TimeGAN模型,选取性能更优的GRU网络作为TimeGAN模型的组成单元,然后采用Nadam优化算法对TimeGAN模型的各组件进行优化,即构建Nadam-TimeGAN模型用以数据扩充,最后构建一个平衡的数据集输入XGBoost集成学习模型进行分类训练。实验选取转辙机动作电流数据集进行验证性实验,选取MFPT轴承数据集和CWRU轴承数据集进行泛化性实验,并与8种方法进行对比,结果表明,所提方法在准确率、召回率以及F1-score这3种评价指标上均高于其他方法,从而验证了所提方法在不平衡数据故障诊断方面的有效性和泛化性。

关键词：时间序列生成对抗网络 Nesterov加速自适应矩估计极致梯度提升故障诊断数据增强

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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

基于HYPE模型的汉江安康断面以上流域非点源污染模拟

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水资源保护 2024年第3期40卷 140-148页

作者：杨雨潇李家科西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室陕西西安710048

基于空间数据和属性数据,构建了汉江安康断面以上流域环境水文预测(HYPE)模型,模拟了2012—2016年安康水文站的降水量和径流以及研究区非点源总氮、总磷污染负荷。结果表明:HYPE模型日径流量和月径流量模拟结果率定期纳升效率系数分别为... 详细信息

基于空间数据和属性数据,构建了汉江安康断面以上流域环境水文预测(HYPE)模型,模拟了2012—2016年安康水文站的降水量和径流以及研究区非点源总氮、总磷污染负荷。结果表明:HYPE模型日径流量和月径流量模拟结果率定期纳升效率系数分别为0.78、0.90,验证期分别为0.69、0.87;总氮、总磷负荷模拟结果率定期纳什效率系数分别为0.71、0.69,验证期分别为0.68、0.63,表明HYPE模型在研究区具有良好适用性;汉江安康断面以上流域总氮和总磷非点源污染负荷主要集中在6—10月,主要来源于农业化肥施用与水土流失;研究区总氮单位面积负荷流失量为0.354~6.139 kg,总磷单位面积负荷流失量为0.012~0.395 kg,总氮、总磷流失最严重的区域主要分布在流域偏南部,合理使用化肥、加强防治水土流失是控制研究区非点源污染的有效措施。

关键词：非点源污染 HYPE模型总氮负荷总磷负荷汉江

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一种基于超粒子引导的自适应知识迁移多任务差分进化算法

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控制与决策 2024年第1期39卷 26-38页

作者：孙倩王磊徐庆征夏坤李薇西安理工大学陕西省网络计算与安全技术重点实验室西安710048 陕西理工大学陕西省工业自动化重点实验室陕西汉中723001 国防科技大学信息通信学院武汉430035

针对传统多任务优化算法(MTEA)存在负向知识迁移、迁移算子效率低下等问题,提出一种基于超粒子引导的自适应知识迁移的多任务差分进化算法(SAKT_MFDE).首先,通过任务之间的相似程度自适应地调节任务之间的交配概率,增大任务之间的正向迁... 详细信息

针对传统多任务优化算法(MTEA)存在负向知识迁移、迁移算子效率低下等问题,提出一种基于超粒子引导的自适应知识迁移的多任务差分进化算法(SAKT_MFDE).首先,通过任务之间的相似程度自适应地调节任务之间的交配概率,增大任务之间的正向迁移;其次,利用超粒子引导算法的搜索方向,进一步提升算法整体的优化效率;最后,通过多任务基准函数进行仿真实验来评价改进算法的寻优性能.实验结果表明,所提出算法可以有效规避任务之间的负向迁移,提高相似度较低的任务组的优化性能.

关键词：多任务进化算法知识迁移超粒子

基于流域底栖动物完整性指数评价延河的水生态健康

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应用生态学报 2024年第3期35卷 806-816页

作者：贺瑶孙长顺侯易明胡恩侯湘然冯治远张旭达潘保柱西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 陕西省环境科学研究院西安710069

延河流域位于黄土高原丘陵沟壑区,水土流失严重。流域中下游人类活动干扰强烈导致生态环境脆弱。流域内不同地貌单元(峁梁丘陵沟壑区、峁状丘陵沟壑区、破碎塬区)水土流失状况不同,本研究于2021年4月(春季)和10月(秋季)对流域底栖动物... 详细信息

延河流域位于黄土高原丘陵沟壑区,水土流失严重。流域中下游人类活动干扰强烈导致生态环境脆弱。流域内不同地貌单元(峁梁丘陵沟壑区、峁状丘陵沟壑区、破碎塬区)水土流失状况不同,本研究于2021年4月(春季)和10月(秋季)对流域底栖动物群落进行调查,通过构建底栖动物生物完整性指数(B-IBI)对流域水生态进行健康评价,并探究不同地貌单元对底栖动物生物完整性的影响。共鉴定底栖动物4门73属113种,两季度中水生昆虫均为绝对优势类群。对26个候选指标进行筛选发现:春季B-IBI由优势分类单元个体相对丰度、科级耐污指数(FBI)、捕食者个体相对丰度3个指标构成;秋季B-IBI由蜉蝣目分类单元数、FBI、捕食者个体相对丰度3个指标构成。B-IBI评价结果显示,上游干支流83.3%的采样点处于健康状态,而中下游干支流仅有28.6%的采样点处于健康状态,流域春季健康状况优于秋季。Kruskal-Wallis非参数检验表明,破碎塬区秋季底栖动物密度、物种数和B-IBI均显著低于春季,且在秋季时显著低于峁梁丘陵沟壑区、峁状丘陵沟壑区,丰水期集中降雨导致水土流失加剧是造成这种差异的主要原因。冗余分析结果显示,影响春季底栖动物群落结构的关键因子为大石底质、叶绿素a、氧化还原电位、浊度、电导率、溶解氧,影响秋季群落结构的关键因子为硝态氮、氧化还原电位、pH。

关键词：延河流域水土流失底栖动物完整性指数健康评价地貌单元

无定河流域不同水土流失区底栖动物生物完整性指数构建与健康评价

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湖泊科学 2024年第1期36卷 274-285,I0026-I0037页

作者：侯湘然潘保柱侯易明胡恩贺瑶冯治远西安理工大学西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 陕西省环境科学研究院西安710061

无定河流域位于黄土高原与毛乌素沙地过渡带,水土流失严重,生态环境具有脆弱性和波动性。于2021年春季(4月)和秋季(10月)对无定河流域上、中、下游及其6条支流和流域内的3个淤地坝开展水生态系统调查,旨在厘清无定河流域底栖动物群落特... 详细信息

无定河流域位于黄土高原与毛乌素沙地过渡带,水土流失严重,生态环境具有脆弱性和波动性。于2021年春季(4月)和秋季(10月)对无定河流域上、中、下游及其6条支流和流域内的3个淤地坝开展水生态系统调查,旨在厘清无定河流域底栖动物群落特征,构建底栖动物生物完整性指数并开展健康评价。无定河流域春季共采集到底栖动物105种,平均密度为181 ind./m^(2),平均生物量为0.760 g/m^(2),秋季共采集到底栖动物67种,平均密度为94 ind./m^(2),平均生物量为0.454 g/m^(2)。通过对两季度研究区域内底栖动物27个生物参数开展分布范围检验、判别能力分析和相关性分析,构建无定河流域底栖动物生物完整性指数,对全流域40个样点(6个参照点和34个受损点)进行B-IBI健康评价。评价结果表明,总体上无定河流域底栖动物生物完整性较好,40个样点中春季有19个处于健康或亚健康状态,秋季有23个处于健康或亚健康状态,其中无定河上、中游干支流大都以健康和亚健康为主,无定河下游干支流以及3个淤地坝水体健康状况较差。在不同水土流失类型区域,底栖动物群落特征和生物完整性评价具有显著性差异。本研究结果可为无定河流域河流健康评估提供科学依据。

关键词：无定河流域水土流失底栖动物完整性指数大型底栖无脊椎动物健康评价