考虑碳流约束的电力系统能碳安全域模型与计算方法

针对当前电力系统碳减排任务与安全稳定运行需求,研究电力系统低碳安全运行技术。现有的能量流安全域模型使电力系统安全监视与控制更加科学有效,但忽略了系统运行过程中可能存在的“高碳”风险。文中提出了一种考虑碳流约束的电力系统能碳耦合安全域(简称能碳安全域)模型与计算方法,旨在保证系统安全性的同时减排提效。为完整刻画电力系统的低碳运行能力极限,分别从负荷端和源端角度提出了考虑碳流约束的系统最大供电能力曲线及最大消纳能力曲线模型。基于系统最大供电能力工作点,提出了能碳安全边界仿真拟合计算方法,实现了能碳安全域的降维观测。最后,结合算例验证了所提模型的有效性。

页岩气多级压裂断层动态滑移规律研究

泸州页岩气区块开发过程中套管变形现象严重,而多级压裂是诱发断层滑移并导致套管变形的主要因素,但目前缺乏对断层动态滑移演化规律的研究。在分析泸州地区套管变形失效特征和相关性的基础上,考虑水力裂缝沟通并激活断层实际,建立了多级压裂条件下断层滑移动态演化数值模型。研究结果表明:多级压裂导致近井筒位置孔隙压力随压裂逐级增加,有效地应力降低;模拟时间越长、注入点流量越大,断层滑移量越大,而压裂液黏度影响断层滑移量效果弱;断层长度、断层与井筒的夹角与其滑移量关系密切,断层长度越大,断层滑移量越大;断层与井筒夹角在一定范围内越大,断层滑移量越小;水平地应力差较大的地层断层滑移会越明显。研究成果可为页岩气多级压裂过程中控制压裂施工参数提供参考。

3D打印技术在骨科创伤疾病教学中的应用进展

创伤骨科解剖结构复杂,受伤机制及骨折类型多变,一直是医学教育的重点和难点。但是,传统的教学方法多借助课件和尸体标本等辅助讲授,医学生难以直观观察、认识和理解,教学效果欠佳。随着计算机和数字化虚拟技术的飞速发展,3D打印技术在创伤骨科疾病中已发展成一种重要的教学辅助手段。该技术用于创伤骨科临床教学的应用价值主要表现在:三维重建复杂解剖结构、判断骨折分型和并发症、推测骨折受伤机制、制定手术计划、提高学习热情和信心,从而不断提高教学质量。文章将对近年来3D打印技术在骨盆骨折、髋臼骨折和关节周围骨折教学应用中的研究进展进行分析与归纳,阐述应用现状和所存在的问题,以不断提升骨科创伤疾病的临床教学质量。

耐火材料热化学反应典型应用技术发展

高温工业的发展,与耐火材料的发展密切相关,其技术进步无一例外地都依赖于优质耐火材料的研发。耐火材料在制备及应用过程中,都和热化学反应息息相关。本文首先简要介绍了耐火材料的发展历程,其次以二氧化硅质、莫来石质耐火材料为例,介绍了上述耐火材料制备中的热化学反应过程;以莫来石-碳化硅、方镁石-尖晶石、镁碳质耐火材料为例,介绍了上述耐火材料在服役过程中的热化学侵蚀反应行为,并给出了热化学模拟在耐火材料与熔渣/气相反应中的应用情况;以氧化铝-碳质过滤器为例,介绍了其应用过程中的吸附夹杂机理。最后介绍了常用的耐火材料煅烧设备。

花生赤霉素3-β-双加氧酶(AhGA3ox)基因家族的全基因组鉴定及表达分析

赤霉素3-β-双加氧酶(gibberellin 3-beta-dioxygenase,GA3ox)是参与赤霉素生物合成的关键酶之一,可通过影响赤霉素的形成调控植物的生长发育,目前在花生中尚无系统研究。本研究利用生物信息学方法在花生栽培种基因组数据库中筛选花生GA3ox家族基因,对鉴定出的7个AhGA3ox在栽培种花生基因组中的分布、结构及进化特征、理化性质、启动子顺式作用元件进行分析,并利用qRT-PCR技术对其进行花生组织结构表达模式分析,同时对AhGA3ox家族基因在不同荚果大小的2个花生品系中的表达量进行分析。结果表明,7个AhGA3ox基因分布在7条染色体上,均由1个内含子和2个外显子组成。花生AhGA3ox蛋白中均包含1个DIOX_N结构域和1个2OG-FeII_Oxy结构域,系统进化分析表明与大豆的亲缘关系较近,在根、茎、叶、花、果针5个组织中呈现出不同表达模式,不仅在花生果壳不同发育时期的表达量不同,在2个荚果大小不同的花生品系果壳相同发育时期的表达量也不相同,但多数发育时期在大果品系中的表达量均显著高于小果品系,推测该家族基因的表达可能对荚果的形成具有促进作用。

花生含油量全基因组选择及近红外光谱筛选的育种技术探究

花生含油量对单位面积产油量至关重要。该性状受多个微效基因控制,但可用的紧密连锁标记十分有限,传统的分子标记辅助选择育种准确性不高。全基因组选择作为一种新的育种方法,可实现对数量性状的早期预测;近红外光谱分析可对作物品质性状(如含油量等)进行无损检测。通过两者优势互补,建立花生含油量全基因组选择和近红外光谱筛选联合的育种技术,探讨影响花生含油量全基因组选择预测准确性的因素,为花生分子育种奠定理论基础。本研究以216个重组自交系为材料构建训练群体;分别以139、464和505株F_(2)、F_(3)和F_(4)为材料构建育种群体;利用自主开发的“PeanutGBTS40K”液相芯片进行基因分型,开展含油量全基因组选择育种模型分析;通过联合全基因组选择和近红外光谱筛选技术,开展花生含油量性状的育种应用,并评价其育种效果。结果显示,对训练群体进行基因分型后,总共获得30,355个高质量SNPs,并用于11个全基因组预测的模型选择分析。含油量预测准确性最高的模型为rrBLUP,其次是randomforest和svmrbf。以重组自交系为预测群体,F_(2)、F_(3)和F_(4)各世代含油量的预测准确性分别为0.116、0.128和0.119;以重组自交系叠加上一轮的育种群体为预测群体,各世代含油量的预测准确性分别为0.116、0.131和0.160。全基因组选择联合近红外筛选要比单独的全基因组选择对各世代的含油量选择效果提高1.8%、2.7%和3.4%;与单独的近红外筛选相比,差异不显著(0.10%、0.06%和0.07%);而近红外筛选与全基因组选择相比,含油量可显著提高1.7%、2.6%和3.3%。通过联合全基因组选择和近红外光谱筛选育种,F_(3)和F_(4)分别比F_(2)的含油量提高1.2%和1.0%。F_(4)总共获得16个入选改良株系,有10个株系含油量≥55.0%,其中2个株系(SF_(4)_201和SF_(4)_379)的理论产量分别比对照增产7.0%和11.1%。本研究通过建立花生含油量性状的全基因组选择-近红外光谱筛选联合育种技术,可有效实现花生含油量性状的遗传改良。

光强非线性响应下的光致热弹光谱光强修正

提出了基于光强非线性响应的光致热弹光谱光强修正方法,实现了激光光强的准确修正。控制DFB激光器工作于波长调制模式,设置激光调制频率为16369.75 Hz,通过光纤放大器增强其出射光强非线性项的幅值,光束经多次反射池后汇聚于石英音叉根部激发光热信号,采用数字锁相放大器解调得到对应的谐波信号,通过多项式拟合谐波信号背景,反演得到与浓度及光强分别对应的谐波信号。实验结果表明,当光强从22.03 mW变化至3.16 mW,谐波信号背景幅值与光强具有良好的线性关系,线性相关系数大于0.998,归一化后的谐波信号幅值波动小于0.37%。针对甲烷测量,系统在较大的浓度范围内具有良好的线性响应,谐波信号信噪比表明系统的最低检测限达0.22×10-6。该研究为光致热弹光谱的光强修正提供了一种新的方法,可有效提高LITES系统在长期测量应用中的稳定性。

小尺度靶丸冲击波调控的冲击波测量技术优化及应用

激光聚变研究中,冲击波调控技术是实现靶丸压缩过程的熵增调谐,保证高性能内爆的关键实验技术.本文在十万焦耳激光装置上首次实现了0.375 mm半径小尺度内爆靶丸下双台阶辐射驱动的高精度冲击波调控实验测量.针对小靶丸下任意反射面速度干涉仪(VISAR)诊断有效反射区域不足的问题,通过建立的球形反射面VISAR图像光强的理论计算方法,提出了利用锁孔(keyhole)锥反射效应提升VISAR诊断空间区域的实验技术路线,使得小靶丸尺度下有效VISAR数据区域提升了近3倍.在实验中首次获得了整形内爆实验条件下低温液氘靶的冲击波测量实验数据,实现了高精度冲击波调控实验测量.实验发现,小时空尺度内爆设计条件下,由于反射冲击波的作用,激光参数的较小偏差都会对冲击波追赶后的传输行为产生显著影响,揭示了我国当前小靶丸尺度下高性能整形内爆物理过程中冲击波传输的多因素敏感性,以及冲击波调控实验对于内爆设计验证的重要性.本文提出的小靶丸冲击波调控实验技术,不仅为我国十万焦耳激光装置上整形脉冲下熵增调谐实验的开展提供了技术基础,也对基于球汇聚压缩的超高压物理研究具有重要意义.

超临界CO_(2)作用下无烟煤孔隙结构演化时间效应规律

CO_(2)地质封存技术是实现减排和废弃矿井资源再利用的有效技术之一,但煤层孔隙结构在CO_(2)注入后的变化具有时间效应,其演化规律将直接影响CO_(2)地质封存潜力。为了探索作用时间增加后煤层孔隙结构变化的真实情况,提高CO_(2)地质封存量计算精度,通过对重庆市南桐矿区无烟煤进行超临界CO_(2)吸附实验、低温氮气吸附实验、X射线衍射测试、核磁共振测试、扫描电镜测试等实验,研究了不同超临界CO_(2)作用时间对该区域内煤样孔隙结构的演化规律。研究结果表明:①超临界CO_(2)作用后煤样孔隙度的变化主要发生在7 d内,处理7 d后煤样孔隙度增加了3.20%,7~14 d内煤样孔隙度仅增加了0.05%;②随作用时间增加,煤样孔隙的比表面积增加但变化量逐渐减小,7 d内日均增长19.74%~24.50%,7~14 d内日均增长2.37%~4.60%,其变化规律近似呈对数函数关系;③超临界CO_(2)与煤产生的化学反应引起矿物质的溶解,增大了煤体的表面粗糙度,表征煤样粗糙度的分形维数随着作用时间的增加持续增大;④超临界CO_(2)作用后能有效改变煤样的孔隙度及表面形貌,为CO_(2)吸附提供了更多吸附点位,超临界CO_(2)对孔隙结构的改造效果在7 d内比较明显。结论认为,超临界CO_(2)作用下无烟煤孔隙结构的变化随作用时间增加最终会趋于稳定,研究结果可为无烟煤储层CO_(2)地质封存潜力评价提供理论指导。

固态胺吸附去除CO_(2)行为研究

为解决基于固态胺材料的再生式CO_(2)去除技术在便携式生保系统中的应用问题,开展了固态胺材料吸附去除CO_(2)的性能研究。进行了不同吸附温度、入口CO_(2)浓度、气体流量条件下固态胺吸附CO_(2)的穿透试验,获得了相应的穿透曲线;利用Wheeler方程对穿透曲线进行了拟合,得到了相应的拟合方程、平衡吸附量等结果。结果表明:通过Wheeler方程能够准确描述固态胺吸附CO_(2)的行为;获得了CO_(2)穿透率分别为10%和50%时的穿透时间与气体流量间的线性关系方程,方程可应用于预测固态胺反应器性能、切换周期等,使评估反应器性能的试验大为简化。

环端面不平整条件下衬砌管片抗剪承载特性研究

在衬砌管片拼装过程中难免出现环端面不平整(或环缝间垫片局部脱空)的情形,进而在顶推力作用下管片容易产生局部开裂破损,严重时甚至危及衬砌结构安全。鉴于此,以衬砌管片抗剪原型试验为基础,在ABAQUS数值分析平台上建立P2型标准块管片的精细化模型,管片上部设置千斤顶靴板,底部设置垫片并使右侧垫片脱空。在靴板上逐级施加均布荷载,以分析局部脱空情况下衬砌管片在逐级顶推力作用下的力学响应,探讨环端面不平整条件下衬砌管片的裂缝发展过程及抗剪承载特性。数值模拟结果表明:顶推力加载至850 kN,管片脱空端竖向位移达到2 mm,管片内弧面上部出现第1道裂缝,内置钢筋仍处于弹性阶段;加载至1120 kN,脱空端竖向位移达到6 mm,内弧面上出现2道新裂缝,同时第1道裂缝进一步扩展形成内外贯穿性裂缝,即管片裂缝发展过程大致为内弧面→上环端面→外弧面,且裂缝附近上层纵向钢筋达到屈服强度;考虑到内外贯穿裂缝给衬砌管片带来较大渗漏水隐患,认为P2型标准块管片的抗剪承载力(即屈服荷载)约为1120 kN。将数值模拟结果与原型试验结果进行对比,二者所得管片裂缝分布与扩展规律大致一致,抗剪承载力基本相符,验证了数值模拟结果的可靠性。研究成果可为盾构隧道的衬砌设计与掘进施工提供参考依据。

砂颗粒矿物成分对MICP过程的影响及机理

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)是一种绿色环保的新型土体加固技术,具有广泛的应用前景。为了研究砂颗粒矿物成分对MICP过程的影响,分别选用石英砂和钙质砂为代表性研究对象,利用环氧树脂胶结固化后打磨制成样片,再在配置好的菌液和胶结液中对样片表面进行MICP处理,结合X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及超声震荡试验定量分析了碳酸钙产量、矿物晶型、晶貌及界面胶结特性。结果表明:(1)钙质砂颗粒比石英砂颗粒更利于微生物诱导生成碳酸钙,平均单位面积碳酸钙生成量前者约为后者的5倍;(2)两种砂颗粒表面生成的碳酸钙主要为球霰石和方解石,钙质砂界面能更低,诱导生成更多的方解石;(3)石英砂表面生成的碳酸钙主要为较大的球形颗粒,而钙质砂表面的碳酸钙形貌主要为板片状;(4)微生物在钙质砂颗粒上诱导生成的碳酸钙呈现更高的界面胶结强度,经超声波震荡后,石英砂颗粒上碳酸钙的质量损失率约为钙质砂的10倍。在此基础上,运用微生物学、晶体化学、结晶矿物学等其他相关学科的理论,系统分析了石英砂和钙质砂对MICP过程及效果的影响机理,取得了新的认识,对优化MICP技术在岩土工程中的应用有重要意义。

多变运行工况下混合励磁轴向磁场永磁电机自适应模型预测电流控制

针对多变运行工况下混合励磁轴向磁场永磁(hybrid excited axial field permanent magnet,HE-AFPM)电机中电励磁磁场与电枢磁场之间矢量耦合、端部漏磁等导致的电机参数非线性变化问题,该文提出一种混合励磁轴向磁场永磁电机自适应模型预测电流控制方法。详细分析HE-AFPM电机拓扑结构及参数变化特性;引入多矢量模型预测电流控制,理论推导分析HE-AFPM电机参数对控制系统的敏感性。在此基础上,将多矢量预测模型作为自适应控制的可调模型,降低了控制算法的复杂度和控制系统的计算负荷,提高了控制系统响应速度;依据波波夫(Popov)超稳定理论,引入3个不等式稳定判据设计各参数的自适应律,可实现多变运行工况下的HE-AFPM电机磁链、自感、互感等参数的有效识别,提高了控制模型的准确性和电流跟踪性能。最后,通过实验验证所提出的自适应模型预测电流控制的有效性。

番杏LIM基因家族鉴定及TtWLIM1b的克隆与功能分析

【目的】分析番杏[Tetragonia tetragonoides(Pall.) Kuntze]中TtLIM基因家族的序列组成、RNA-seq基因表达和异源表达生物学功能,探究其可能参与调控番杏植株发育和胁迫应答反应的分子机理,为发掘番杏抗逆功能基因及其在作物育种中的应用提供理论基础。【方法】通过前期对番杏[Tetragonia tetragonoides(Pall.) Kuntze]cDNA文库的筛选,获得一个编码番杏LIM基因的全长cDNA,命名为TtWLIM1b,对TtWLIM1b在酵母中进行功能分析。结合番杏全基因组测序信息,从番杏基因组中鉴定出16个TtLIM基因,对这些家族成员的染色体定位、所编码蛋白的理化性质、系统进化以及蛋白的保守模式进行综合的生物信息学分析;构建番杏与拟南芥、水稻和紫花苜蓿的LIM蛋白家族成员的进化树。最后,通过RNA-seq分析TtLIM基因家族成员在番杏不同组织以及在不同胁迫处理后的相对表达量。【结果】异源表达TtWLIM1b能够提高转基因酵母的重金属耐受性及耐热能力;番杏TtLIM家族蛋白成员均含有LIM结构域,而该结构域富含半胱氨酸。因此,TtLIMs也是富含半胱氨酸蛋白(Cysteine rich protein, CRP)的一种。序列分析表明,番杏LIM蛋白成员具有高度的保守性,且其成员的复制扩增较为明显;TtLIM基因家族成员在不同的番杏器官中广泛而有差异地表达。【结论】番杏TtLIMs可能参与调控番杏植株发育和胁迫应答反应。

Workshop教学模式在研究生骨科术后康复教学中的应用

目的探究Workshop教学模式在研究生骨科术后康复教学中的作用。方法选取2022年6—12月中南大学湘雅二医院2021级自愿参与本研究的研究生28名,随机分组为对照组(n=14)和试验组(n=14),对照组进行常规骨科术后康复教学,试验组采用Workshop教学模式进行骨科术后康复教学。比较分析2组研究生髋关节置换术后康复、膝关节镜术后康复及胫骨平台骨折术后康复理论成绩、实践能力成绩;比较分析2组研究生对教学的满意程度以及教学后参与临床术后康复的信心。结果经过教学后,与对照组相比试验组研究生髋关节置换术后康复、膝关节镜术后康复、胫骨平台骨折术后康复的理论和实践成绩均提高,差异有统计学意义(P<0.05);试验组教师热情、教师与学生交互及教学效果提高,研究生有信心参与临床髋关节置换术后康复、膝关节镜术后康复及胫骨平台骨折术后康复比例升高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论在研究生骨折术后康复教学中应用Workshop教学模式,可以有效提高教学效果和质量,促进学生的全面发展和成长。

含细颗粒悬浮物矿井水的混凝沉淀参数优化

针对宝日希勒露天煤矿矿井水中悬浮颗粒物粒径小、难去除的问题,采用单因素与正交实验方法确定了混凝沉淀工艺的最佳参数,分析了矿井水中细颗粒物的混凝机理。结果表明,混凝沉淀的最佳工艺参数为聚合氯化铝(PAC)投加量50 mg/L,非离子型聚丙烯酰胺(NPAM)投加量5.0 mg/L,快速搅拌(300 r/min)时间1 min,慢速搅拌(50 r/min)时间8 min,静置时间5 min;在最佳工艺条件下,悬浮物(SS)质量浓度为5.0 mg/L,去除率为99.1%,相比单独投加PAC时,10μm以下的细颗粒物去除率提高了25.9%,矿井水的ζ电位由-40.9 mV降低至-16.3 mV,说明细颗粒物的混凝机理主要为PAC吸附电中和作用和聚丙烯酰胺(PAM)吸附架桥作用。

基于深度强化学习的园区综合能源系统低碳经济调度

为降低园区综合能源系统的运行成本和碳排放量,同时应对系统不确定性带来的随机波动,提出一种考虑阶梯式碳交易的园区综合能源系统低碳经济调度模型,并采用深度强化学习方法求解。首先构建园区阶梯式碳交易模型,将碳交易成本考虑在内对园区综合能源系统低碳经济调度问题进行数学描述;其次将该调度问题表述为马尔可夫决策过程框架,定义系统的观测状态、调度动作和奖励函数;继而采用近端策略优化算法进行低碳经济调度决策。所提方法无需进行负荷预测或不确定性建模,能够对源和荷的随机波动做出实时响应。最后基于多场景多算法进行算例仿真,结果表明所提方法提高系统运行经济性的同时降低了系统碳排放量。

蓝宝石玻璃超声振动辅助磨削试验研究

为了探究烧结磨头不同磨头参数和磨削参数对蓝宝石玻璃磨削特性的影响,综合考虑了磨头粒度号、主轴转速、进给速度、磨削深度等因素,设计并开展了非超声和超声振动辅助磨削加工试验,研究了上述因素对蓝宝石磨削表面粗糙度、表面形貌及磨削力的影响。结果表明,超声和非超声磨削工况中,磨头粒度号增大对磨削力和表面粗糙度的影响整体均呈现先增大后减小的趋势。不同磨头粒度号工况下的超声磨削力和表面粗糙度普遍小于非超声结果,磨削力最大降幅为27.2%,表面粗糙度最大降幅为18.6%;采用粒度号200/230#的磨头进行磨削,可获得相对较小的切削力和表面粗糙度,是研究工况下的最佳粒度号,而140/170#的使用效果最差。相比于非超声磨削,超声可在所选的主轴转速、进给速度和磨削深度条件下实现磨削力和表面粗糙度不同程度的降低,在小主轴转速和小磨削深度工况下,超声磨削对蓝宝石表面质量的改善作用更显著。

超大规模人居信息传导与数据要素配置

文字的产生和较大规模的人口集聚是人类进入文明时代最重要的标志。面对资源环境承载力的约束,传统城市化的基于地域性的人口集聚逐渐接近规模极限。同时,随着信息介质的轻量化和信息表达的刚性化,信息的流动性也达到了前所未有的高度,完全有能力维系一个超越地域性的经济社会共同体。未来人居正在从地域性集聚向关系型集聚演化,信息空间环境营造与物质空间环境营造同样应当得到人居环境科学的重点关注。在信息空间环境营造的工程实践中,城市级的数据要素资源配置是最重要的基础性工作。人居环境科学长期的理论积淀和技术方法可以为人居导向的信息空间环境营造提供有效的指导和借鉴,为超大规模人居及其治理能力现代化提供新的视角和路径。

用于心电监测的双层间隔织物干电极制备与表征

为了解决心电动态采集时信号差的问题,以涤纶间隔织物为基底,采用两步法、氯化工艺制备织物干电极,并对其表面形貌、电化学性能和生物电信号采集性能进行了表征。结果表明,经氯化处理10 s的电极具有最优的电化学性能,其阻抗在0.1 Hz时为4 647Ω,静态开路电位振幅为0.114 mV,电压幅度为1.413 mV。相较于湿电极,间隔织物干电极心电信号动态采集性能更好,在不同摆臂角度时采集的心电信号基线漂移小于湿电极,该电极更适合于动态心电信号采集。