适应锅炉调峰运行的水冷壁高温腐蚀预测模型

随着可再生能源大规模并网,传统火电机组作为调配能源的地位显著增强,这对锅炉灵活调峰运行的安全稳定性提出了更高要求。本文耦合烟气侧与工质侧传热,结合管壁温计算,形成水冷壁壁温分布耦合计算方法。同时,建立了用于确定还原性气氛下的燃料硫释放以及含硫组分的相互转化过程的SO_(x)生成模型。综合炉膛数值模拟、水冷壁壁温耦合计算以及包含时间维度的管壁高温腐蚀模型,提出了一种适应锅炉调峰运行的水冷壁高温腐蚀预测模型并基于Matlab GUI开发了对应软件。选取一台超临界600MW四角切圆燃煤锅炉为研究对象,结果表明:采用壁温耦合计算模型和SO_(x)生成模型得到水冷壁的壁温分布和近壁面H_(2)S浓度分布准确度高,为水冷壁高温腐蚀的准确预测提供了良好基础。不同负荷下水冷壁高温腐蚀特征存在差异,壁面腐蚀程度整体上随负荷降低而降低。100%BMCR与75%THA负荷下前墙水冷壁燃烧器与SOFA之间的区域腐蚀最为严重,最大年腐蚀深度分别为276μm和233μm;50%THA与35%BMCR负荷下高温腐蚀深度在燃烧器区域的上部迅速增加至最大值,分别为224μm和256μm。多工况运行水冷壁高温腐蚀状态表现为各工况腐蚀状态的时空叠加。运用水冷壁高温腐蚀预测模型可实现通过锅炉运行参数和运行时间预测多工况下水冷壁高温腐蚀状态程度的时空分布。

宽负荷下切圆燃煤锅炉H_(2)S分布特性的数值模拟

锅炉采用空气分级燃烧降低NO_(x)排放的同时也提高了主燃区H_(2)S体积分数。炉墙壁面过高的H_(2)S体积分数是加剧水冷壁高温腐蚀的重要因素。为保障新能源并网发电,大型燃煤机组灵活调峰的需求增加,不同负荷下的水冷壁近壁面H_(2)S分布特性值得关注。通过正交试验分析了切圆燃煤锅炉运行参数对水冷壁近壁面H_(2)S体积分数分布的影响。选取一台超临界600 MW切圆燃煤锅炉建立数值模型,设计L_(16)(4^(5))正交工况,覆盖100%BMCR、75%THA,50%THA以及35%BMCR四种负荷。建立了自定义SO_(x)生成模型以确定燃料硫的析出和转化路径,模型包含多表面反应子模型以描述焦炭与O_(2)/CO_(2)/H_(2)O等3种气体的异相反应,并确定焦炭气化反应消耗量占总消耗量的比例,进而对炉膛H_(2)S空间分布进行了模拟计算。研究表明,近壁面高体积分数H_(2)S区域主要位于投运燃烧器层中最下层燃烧器以下以及最上层燃烧器以上至SOFA层之间,烟气切圆沿炉膛高度增加逐渐增大是造成后一区域H_(2)S体积分数较高的重要原因。35%BMCR负荷下水冷壁重点区域的H_(2)S平均体积分数为364μL/L,明显低于其他负荷。锅炉运行参数对重点区域H_(2)S体积分数影响程度的排序为:锅炉负荷>一次风率>主燃区空气过量系数>假想切圆直径>燃烧器竖直摆角。

以人才红利推进教育强国:老龄社会下的大学育人系统革新

人口是教育的根基,教育影响人口再生产,二者相互制约、循环向前。2019年我国高等教育毛入学率超过50%,近年来继续上升。与此同时,老龄人口占比持续增加,高等教育普及化与人口结构老龄化不期而遇。随着人口出生率急剧下降,新生儿跌至高校招生人数以下规模,高等教育不仅会全面普及,而且将面对生源骤减、资源失配、结构失衡等严峻挑战。以“积极应对人口老龄化”和教育强国两大国家战略为导向,中国大学须反思当下育人系统的优绩主义陷阱,澄清从人口红利到人才红利的发展逻辑,明确新时代高等教育的价值旨归;进而构建多元立体的协同育人体制,创设科学长效的拔尖创新人才培育机制,构建动态融合的应用技能型人才培养模式,搭建终身发展的银龄人才学习平台,最终实现以人才红利建设教育强国的战略目标。

加快构建职普融通、产教融合职业教育体系

现代职业教育是我国教育事业的重要组成部分。当前职业教育发展面临吸引力偏弱、职普壁垒尚未完全打通、产教融合深度不足等问题。对此,应以服务新质生产力发展、人工智能技术赋能为契机,培育公众职业教育新观念、搭建职普融通立交桥、打造产教融合助推器,加快构建职普融通、产教融合的职业教育体系,为我国培养更多大国工匠。

无人机载轻小型遥感器的林业应用进展研究

聚焦于轻小型遥感器技术的发展,综述了无人机遥感技术在森林资源监测、健康评估和灾害管理等林业领域的应用进展。首先介绍了搭载于无人机的可见光、多光谱、高光谱、热红外和激光雷达等遥感器技术,阐述了其主要特性、显著优势和适用场景;然后深入探讨了这些遥感技术在林业管理中的具体应用,展示了其在提升森林监测效率和精确度以及在灾害响应和生态保护方面的重要作用;最后讨论了面临的主要挑战和发展需求,包括无人机平台的优化、遥感设备的改进、数据处理与信息提取技术的提升,强调了跨学科研究成果的综合应用对于推动遥感技术革新及其在林业中应用拓展的重要性;旨在为林业管理与研究人员提供一种全面的视角,审视无人机遥感技术的现状与未来趋势,进而支持森林资源的可持续管理与保护。

中小学科学教育的内涵要义与现实路径

主持人语科技昌明是现代社会最根本的特征。自工业革命以来,人类摆脱思想藩篱,充分发挥与生俱来的好奇心,对自我和世界持续展开探究,发现了一个个光耀后世的科学理论,拓展了思维边界,丰富了精神生活。与理论发现相辉映,技术发明更是彻底改变了人们的生活方式。在科技加持下,现代人的生活形态极大丰富,平均寿命和健康程度极大提升,普通百姓似乎都能拥有古代贵族梦寐以求的享受。

二十年来我国义务教育物理课程改革的历程及启示——基于行为动词变化的视角

课标中行为动词数量和水平能间接反映课程内容广度和深度,对我国新课改二十年来三版义务教育物理课程标准中课程内容部分的行为动词数量和水平进行比较,发现二十年来我国义务教育物理课程内容广度增加、深度降低、整体学习难度下降.具体来说,认知性行为动词的变化反映出知识点数量在持续增加,但对知识点的认知要求程度持续降低;技能性目标行为动词的变化反映出自《义务教育物理课程标准(2011年版)》提高对测量类实验的完成要求后趋于稳定;体验性目标行为动词的变化说明《义务教育物理课程标准》对探究类实验的“经历”和科学态度与责任的“内化”要求呈现先增后减的趋势.总体来看,二十年来课程标准在知识内容上不断丰富,却在知识深度、难度上逐渐下降;在测定性实验上维持稳定;在探究类实验上重点区分;在科学态度与责任上持续重视.

铝合金塑性成形粗晶现象的研究进展

铝合金经过热塑性变形或者塑性变形+热处理后,可能发生晶粒异常长大而形成粗晶。粗晶会大幅降低构件的力学性能、耐腐蚀性能和抗疲劳性能,因此必须得到有效控制。对铝合金塑性成形粗晶的研究主要集中在2×××、6×××、7×××系热处理可强化型铝合金以及5×××系热处理不可强化型铝合金,研究内容已经覆盖塑性成形工艺、热处理制度、微观组织演变、数值仿真模拟等方面。为了明晰铝合金塑性成形构件粗晶现象的研究现状,为相关研究提供参考,对铝合金塑性成形粗晶现象的研究进展进行了梳理。首先,分析了材料成分、变形温度、变形速度、固溶温度、固溶时间和模具结构对晶粒异常长大的影响;其次,从晶粒取向分布、应变诱导储能和第二相钉扎作用的角度总结了晶粒异常长大的机理;再次,归纳了包括改变坯料初始状态、合理的锻造技术和中间形变热处理等有效抑制粗晶产生的方法;最后对未来的研究方向进行了展望。

基于深度学习的塑性变形理论建模研究进展

传统塑性理论模型由于引入了适当的假设和简化,面对复杂变形机制和复杂变形条件时具有局限性。基于深度学习的理论建模作为数据驱动的建模新范式,具有精度高、通用性强的特点,是塑性理论建模的重要方向。介绍了深度学习的建模方法,如传统神经网络模型、物理启发式神经网络模型和神经算子网络,分析了各个模型的特点。总结了近年来基于深度学习的塑性理论建模方法在本构关系、损伤断裂模型、微观组织模型和多尺度模型等方面应用的研究进展,并分析了提高模型精度、泛化能力和可解释性的方法。最后提出了基于深度学习的塑性理论建模方法面临的挑战和未来发展方向。

基于时频域联合数据辅助MIMO均衡算法的多维度复用千公里级相干传输系统

基于少模光纤的模式复用系统利用单根纤芯中的正交模式实现各独立信道的并行传输,能够有效提升系统容量,解决单模光纤系统的容量危机.本文联合使用模式复用、波分复用与偏振复用技术,基于六模渐变型光纤实现了80个波长通道下32 Gbaud四模双偏振16阶正交振幅调制信号的1000 km相干传输,并在接收端使用时频域联合数据辅助8×8多输入多输出最小均方算法,以补偿由光纤传输导致的模式耦合及模间色散等线性损伤.与传统的纯时域或纯频域多输入输出最小均方均衡算法相比,该算法分别实现了57.1%的收敛速度提升与25.1%的收敛误差下降.经过1000 km少模光纤传输后,80通道每个模式及偏振态的误码率均低于开销为20%的软判决前向纠错编码阈值2.4×10^(-2),系统净速率达68.2 Tbit/s.

高海拔低气压条件下烟气辐射特性

高原地区特殊的地理环境导致锅炉运行出现出力不足、排烟温度高等一系列问题。采用逐线法(Line-By-Linemethod, LBL),基于HITEMP2010光谱数据库(High-temperaturemolecular spectroscopic database),求解3组不同气压条件下(0.101 325、0.076 622和0.061 655 MPa)空气燃烧方式的烟气吸收系数和总发射率,分析了压力、温度和水蒸气与CO_(2)的摩尔比对烟气辐射特性的影响,改进了灰气体加权和(Weighted-Sum-of-Gray-Gases,WSGG)模型关联式,建立了适用于低气压条件下的WSGG模型参数。结果表明,压力的降低会减小烟气的总发射率,4种工况下压力从0.101 325 MPa下降到0.061 655 MPa时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.093 4、0.084 5、0.091 1和0.084 3。在小行程长度下,摩尔比越大,压力的变化对总发射率的影响越大,而大行程长度下则相反。温度的升高会减小烟气的总发射率,4种工况下,温度从1 000 K升到2 500 K时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.273 6、0.270 5、0.251 5和0.250 5。在小行程长度下,摩尔比越大,温度的变化对总发射率的影响越大,在大行程长度下则相反。摩尔比的增加会增大烟气的总发射率,4种工况下摩尔比从1增加到2时,总发射率随行程长度变化的最大差值分别为0.088 1、0.100 4、0.088 9和0.100 6。在小行程长度下,温度越高或压力越低,摩尔比变化对总发射率的影响越小,在大行程长度下则相反。改进后的WSGG模型在不同工况下烟气总发射率的最大相对误差为3.67%,相比现有基于常压条件下开发的WSGG模型外推到低压条件的误差有明显降低,表明改进后的WSGG模型更适用于低气压空气燃烧气氛。

围手术期营养风险与髋部骨折患者静脉血栓栓塞症的关系

目的探讨围手术期营养风险与髋部骨折患者静脉血栓栓塞症(VTE)的关系。方法选取因摔伤或扭伤导致单侧髋部骨折择期行外科手术患者379例,根据围手术期是否发生VTE分为非VTE组(246例)和VTE组(133例),收集2组患者的基本信息、手术和麻醉记录、营养风险相关指标和炎症指标;采用多因素Logistic回归分析围手术期VTE的独立影响因素;受试者工作特征(ROC)曲线评估独立因素的鉴别能力,并用DeLong检验比较曲线下面积(AUC)。结果与非VTE组比较,VTE组年龄偏大,合并高血压、就诊时间>2 d、接受(空心/髓内钉)内固定手术、围手术期输血和美国麻醉医师协会(ASA)Ⅲ—Ⅳ级患者比例,入院时NRS(营养风险筛查表)-2002评分和术后中性粒细胞/淋巴细胞比值(NLR)更高;入院时和术后预后营养指数(PNI)、血红蛋白(Hb),入院时前白蛋白(PA)均低于非VTE组(P<0.01);多因素Logistic回归分析显示,患者行内固定术,入院时PNI降低,NRS-2002评分和PA升高,就诊时间>2 d,ASAⅢ—Ⅳ级是髋部骨折围手术期发生VTE的独立危险因素(P<0.05)。ROC曲线分析显示,入院时NRS-2002的AUC(95%CI)为0.739(0.692~0.783),入院时PNI的AUC(95%CI)为0.720(0.672~0.765),两者的预测价值优于其他影响因素(P<0.01)。结论髋部骨折患者入院时NRS-2002和PNI对围手术期VTE具有一定的预测价值。

空间激光通信与测距一体化研究

【目的】随着卫星技术和通信技术的不断提高,空间激光通信与测距一体化技术也逐渐成熟。而伴随着深空探测、卫星导航等领域的进一步发展,大量的业务及应用需求对星间的通信容量和测距精度又提出了更高的要求。在综合考虑卫星荷载与功耗的前提下,如何在实现激光卫星高速通信的同时,完成测距并进一步提升测距精度,成为亟待解决的课题。【方法】基于双向单程测距原理,设计并实现了一种同时支持正交相移键控(QPSK)和二进制相移键控(BPSK)的相干通信与测距一体化系统,为进一步提升测距性能,又从提升时钟精度入手,通过使用差拍采样方法,使用鉴频与鉴相来获取发送时钟与接收时钟之间的频率差与相位差,以此来获取到更高的时钟精度,从而对测距值进行校正。【结果】该系统能稳定工作在接收光功率大于-48 dBm的环境,针对不同应用需求可设置不同的速率,QPSK模式下最高速率为5 Gbit/s,BPSK模式下速率分别为2.5 Gbit/s、1.25 Gbit/s和625 Mbit/s,系统测距精度理论上可达最小值53 ps,在正常通信时,使用Matlab与Vivado对测距数据进行计算处理,验证了系统测距精度小于0.1 ns。进一步采用差拍采样方法,仿真条件下,测距精度可提升至码元宽度的10^(-3)量级,达±0.36 cm。【结论】所提通信测距一体化系统能够在高速通信的同时实现高精度测距,对未来激光卫星的相关应用具有一定的实际意义。

颠覆性创新:普及化时代民办高校的价值守正与路径突破

作为我国高等教育系统的重要部分,民办高等教育实现其高质量发展具有必要性和现实性。近年来,高等教育普及化与人口转型联袂而至,对高等教育体系中处于弱势序列的民办高等教育提出了新的挑战。为适应新的社会发展现实,民办高校亟须突破传统办学的窠臼,从守正与颠覆两个角度寻求创新和突破。一方面,民办高校应遵循历时性发展路向,守护高等教育的公共价值与社会属性;另一方面,民办高校必须面对现实条件,以颠覆式创新理论为指导发挥自组织的主体特性。着眼于办学路向、人才培养、学科设置等维度,沿着“守正-创新”双向逻辑主线寻求突破,以推动创新型民办高校高质量高水平发展。

基于遗传算法优化的含氢Ti65合金人工神经网络本构模型的构建

本研究对不同氢含量(未置氢、0.13 wt.%、0.25 wt.%、0.34 wt.%和0.43 wt.%氢)的Ti65合金试样在其α+β两相区和β单相区、0.001 s^(-1)应变速率范围内进行等温压缩,研究了含氢Ti65合金的高温流变行为,建立了综合考虑氢含量、变形温度、应变、应变速率的含氢Ti65合金GA-BP神经网络本构模型,并将所建模型通过二次开发集成入有限元软件中,对含氢Ti65合金等温热压缩过程进行模拟。结果表明:4-12-12-1结构的GA-BP神经网络本构模型的相关系数和平均绝对误差分别为0.9982和0.46%,模型具有较高的预测精度和泛化能力,能够用于局部置氢Ti65合金热塑成形过程的分析。

基于GA-BP神经网络晶粒尺寸预测模型的轮端轮毂锻造工艺优化

目的针对6082铝合金轮端轮毂在热处理过程中出现的粗晶问题,利用基于遗传算法优化的BP神经网络晶粒尺寸预测模型模拟优化锻造工艺方案,避免产生粗晶。方法以遗传算法替代梯度下降法优化神经网络各节点的权值和阈值,建立高精度的GA-BP神经网络晶粒尺寸预测模型,再以轮端轮毂为对象,设计锻造工艺方案并利用Deform进行微观组织仿真,研究压下速率、坯料初始温度对晶粒尺寸的影响,获得最优方案。结果优化模型预测的晶粒尺寸平均值和最大值的平均绝对百分比误差分别为2.55%、0.43%,与常规的BP神经网络相比,准确性有了较大提高。对比不同锻造方案的结果,得到轮毂较优的初始坯料温度为500℃,压下速率为200mm/s,经试验验证,锻件特征位置的晶粒尺寸预测值与实际值之间的误差均在10%以下,表明该预测模型具有良好的工程应用价值。结论遗传算法的引入大大增强了BP神经网络的全局寻优能力,提高了模型的准确性。在Deform中复现的预测模型对锻件的晶粒尺寸分布有较好的预测效果,并基于此成功模拟、优化了轮端轮毂的锻造方案。

基于机器学习的TC18钛合金起落架锻造成形工艺智能优化

针对TC18钛合金加工窗口窄、零件成形质量与性能的预测以及工艺参数的优化设计困难的问题,通过热压缩试验分析了TC18钛合金的热变形行为与微观组织演变规律。基于Bayesian算法优化构建了TC18钛合金热变形流动应力和微观组织演变的深度神经网络(DNN)模型。通过对UG和Deform的二次开发,完成了不同工艺参数下起落架锻造的自动建模与仿真,并建立了预锻件的尺寸-工艺-质量数据库。结合DNN和遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)、快速非支配排序遗传算法(NSGA2)确定了最优的预锻件工艺参数。结果表明,采用NSGA2优化后锻件最大成形力R_(Tmax)可降低40.6%,目标截面的平均初生α相含量为0.207,接近最优含量20.0%。

富油煤原位热解技术研究现状及进展

我国富油煤资源量丰富,原位热解提取油气不仅可以实现富油煤的高效清洁低碳利用,还可以缓解油气对外依存度,是未来富油煤开采利用的重要发展方向之一。简述了富油煤的热物理性质及分布特性,地面热解和原位热解的工艺特点,重点阐述了富油煤原位热解(布井方式、加热方式、原位气化热解一体化、余热利用、储层压裂、地下封闭技术)的研究现状及进展,最后对富油煤原位热解技术的发展方向进行了展望。①梯级利用是富油煤地面热解的重要途径,井工式原位热解可实现井下收油,但需解决长距离输运管道保温问题,钻孔式原位热解是通过高温介质或电加热进行热解,可采用矿区的分布式能源加热载热流体。②推荐采用对流加热为主,其他加热方式为辅的复合加热技术,可利用原位热解后的余热预热载热流体,也可将煤层局部氧化反应的热量用于富油煤原位热解过程,降低载热流体的注热能耗。③原位气化热解一体化技术可有效提高热能利用率,但气化空腔需进行填充。④综合考虑储层压裂和富油煤原位热解孔隙变化规律,控制煤层裂缝生成路径,形成裂缝网络,以增强煤层热传导效率,降低油气产物在煤层中的运移难度。⑤根据富油煤热解工艺特点,选择适宜的地下体系封闭技术,可促进富油煤原位热解过程中能量的高效利用及生态环境保护,其中CO_(2)气驱止水技术在实现地下体系封闭的同时,还可以进行油气驱替并实现CO_(2)的地质封存。

通道高度对翼型翅片印刷电路板换热器流动传热性能的影响

基于通道几何尺寸对印刷电路板换热器(PCHE)流动与传热特性的影响,采用数值方法研究了通道高度对翼型翅片PCHE流动传热性能的影响。结果表明:通道高度显著影响PCHE的紧凑性、阻力与传热性能;在相同雷诺数条件下(R_(e)=6000~14000),随着通道高度H的减小(通道高度与横向节距之比H/S_(T)=0.12~0.60),范宁摩擦因子f先降低后升高,H/S T=0.24翼型翅片通道的f最低;H/S_(T)=0.24~0.60翼型翅片通道的柯尔本-j因子j几乎相同,H/S_(T)=0.12翼型翅片通道的j有所增加;j/f适合于评价不同高度翼型翅片通道的综合性能,以j/f作为综合性能评价指标时,H/S_(T)=0.24翼型翅片通道的综合性能最佳。

双U型火焰液态排渣锅炉纯燃高碱煤热力计算及数值模拟研究

对液态排渣锅炉的深入研究将会推动纯燃高碱煤技术的推广。以一台超临界350 MW机组直流双U型火焰液态排渣锅炉为研究对象,以燃烧室、捕渣管束和冷却室为单元,从热平衡的角度出发展开热力计算,并借助数值模拟手段,研究了炉膛内设计工况下的流场、温度场和组分场及其在变负荷时的变化情况。热力计算和数值模拟表明,几处烟气温度结果偏差都低于40.0℃。燃烧室出口烟气温度偏差仅为1.2℃,冷却室出口烟气温度偏差为15.6℃。经过验证和比较,所采用的热力计算方法可以应用于双U型火焰液态排渣锅炉纯燃高碱煤热力计算。数值模拟结果显示,炉内空气动力场良好,旋流形成的回流区可以增加煤粉颗粒在燃烧室的运动路径,促进煤粉的燃尽。烟气在流经捕渣管时,温度大大降低,同时流场也受到了一定的扰动,可以有效捕捉灰渣。在变负荷工况下,炉内的速度场按负荷降低成比例下降,回流区的大小基本不变。炉内的温度水平降低,当给煤量由100%降至75%时,燃烧室出口烟温降低了约75℃,而冷却室出口烟温降低了约200℃。本研究可为双U型火焰液态排渣锅炉纯燃高碱煤提供参考。