丙烯酰胺-柠檬酸改性葵花秸秆吸油材料的制备及吸油动力学

以农业废弃物葵花秸秆为原料,分别用10%氨水、丙酮-环己烷、甲苯-乙醇对葵花秸秆预处理后,采用丙烯酰胺-柠檬酸酯化法对其改性,研究了改性葵花秸秆对油品的吸附性能,开展了吸附热力学及动力学研究,探讨了改性葵花秸秆的吸油机理。结果表明,丙酮-环己烷预处理+改性葵花秸秆对油品的吸油性能最强,其次为甲苯-乙醇预处理+改性葵花秸秆、10%氨水预处理+改性葵花秸秆;改性葵花秸秆对不同油品的吸油性能大小为:大豆油>柴油>原油;丙酮-环己烷预处理+改性葵花秸秆对原油的保油率最高,10%氨水预处理+改性葵花秸秆对大豆油的去除率最高;吸附热力学表明改性葵花秸秆对油品的吸附是以单分子层吸附为主的化学吸附,该吸附过程符合准二级动力学方程。该研究为解决石油污染问题提供了新思路,也为农作物副产物的综合利用提供了方向。

短切玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响

为了提高混凝土的力学性能,研究短切玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响规律。把不同体积掺量(0.25%、0.5%、0.75%、1.0%、1.25%)、不同长度(6 mm、12 mm)的短切玄武岩纤维掺入以C40混凝土为主的不同基体强度等级的混凝土中,进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度试验,分析短切玄武岩纤维对混凝土力学性能产生的影响,并拟合出C40混凝土抗弯强度与短切玄武岩纤维体积掺量的数量关系。结果表明:同一掺量下,12 mm短切玄武岩纤维比6 mm短切玄武岩纤维提升混凝土力学性能效果更佳;C40混凝土在12 mm短切玄武岩纤维掺量为1%时,其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、拉压比和抗弯强度对比未掺入玄武岩纤维的混凝土分别提高7.11%、30.00%、21.34%和24.89%,此时混凝土力学性能提升效果最佳。

钻井利器的故事之“护壁堵漏材料”

近年来,作为入地最为关键手段的钻探所面临的地层越来越复杂,钻孔垮塌、掉块、缩径和超径等事故发生概率增加,严重制约了钻探工程质量与效率的提升。护壁堵漏材料是钻探工程不可或缺的关键性工程材料,护壁堵漏技术则是保证钻进工作安全、快速以及持续进行的重要技术环节,是复杂地层钻孔处理的主要内容。本文从科普的角度介绍了护壁堵漏材料的基本概念与组成、冲洗液护壁堵漏作用、水泥基材料护壁堵漏作用、护壁堵漏材料的进一步发展空间等,以期加深对护壁堵漏材料的认识,促进新型护壁堵漏材料的研发和应用。

基于VMD-改进最优加权法的短期负荷变权组合预测策略

为提升短期电力负荷预测精度,提出了一种变权组合预测策略。首先,为了降低负荷数据的不平稳度,使用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)将负荷数据分解成了高频、低频、残差3种特征模态分量。其次,充分计及负荷数据的时序特点,参考指数加权法原理设计自适应误差重要性量化函数,并结合组合模型在时间窗口内的历史负荷数据的均方预测误差设计改进最优加权法的目标函数和约束条件,以完成子模型的准确变权。最后,针对波动较强的高频分量选定极端梯度提升(XGBoost)和卷积神经网络-长短期记忆(CNN-LSTM)模型并使用改进最优加权法进行组合预测、低频分量使用多元线性回归(MLR)模型预测、残差分量使用LSTM模型预测,叠加各模态分量的预测结果,实现了短期负荷数据的准确预测。实验结果表明,使用策略组合模型的平均绝对百分比误差为4.18%。与使用传统组合策略的组合模型相比,平均绝对百分比预测误差平均降低了0.87%。

融合无人机光谱信息与纹理特征的大豆土壤含水率估测模型研究

及时获取大田作物根区土壤含水率(Soil moisture content,SMC)对于实现精准灌溉至关重要。本研究采用无人机多光谱技术,通过连续2年(2021—2022年)田间试验,采集了大豆开花期不同土壤深度的SMC数据以及相应的无人机多光谱图像,建立了与作物参数具有较强相关性的植被指数及冠层纹理特征。通过分析植被指数和纹理特征与各深度土层SMC的相关性,分别筛选出与各深度土层SMC相关系数达显著相关(P<0.05)的参数作为模型的输入变量(组合1:植被指数;组合2:纹理特征;组合3:植被指数结合纹理特征),分别利用支持向量机(Support vector machine,SVM)、梯度提升模型(Extreme gradient boosting,XGBoost)和梯度提升决策树(Gradient boosting decision tree,GDBT)对各深度土层SMC进行建模。结果表明,与20~40 cm和40~60 cm土层深度相比,植被指数和纹理特征在0~20 cm土层深度中与SMC表现出更高的相关性。XGBoost模型为SMC估算的最佳建模方法,特别是对于0~20 cm土层深度。该深度估计模型验证集决定系数为0.881,均方根误差为0.7%,平均相对误差为3.758%。本研究结果为大豆根区SMC无人机多光谱监测提供了基础,为水分胁迫条件下作物生长的快速评估提供了参考。

基于CRITIC-VIKOR法的哈尔滨市水资源承载力综合评价

为了解哈尔滨市水资源承载能力,以及该市的水资源和社会经济发展协调状况,基于2016—2021年水资源数据,结合水资源现状,采用CRITIC-VIKOR法对市2016—2021年的水资源承载力进行评价。研究结果表明,水资源承载力在2016—2021年波动幅度明显。可以分成两个阶段,第一阶段2016—2018年,该阶段利益比率R值均大于0.5,水资源承载力表现较弱;第二阶段2019—2021年,该阶段利益比率R值均小于0.2,水资源承载力较强。第一阶段的末年R值相比第二阶段初年减幅77.5%。总体上看水资源承载力,处于上升趋势。此次研究对哈尔滨市的水资源开发与利用以及可持续发展提供参考意见。

减施氮肥和接种根瘤菌对大豆生理生长与氮素利用效率及产量的影响

在干旱、半干旱地区农业生产中,广泛采用接种根瘤菌、施用氮素等措施来促进大豆生长以提高产量,然而少有研究讨论接种根瘤菌与施用氮素的交互作用对大豆生长和产量的影响规律。本研究通过为期2年的田间试验,设置4个施氮水平(N0:0 kg/hm^(2);N1:60 kg/hm^(2);N2:120 kg/hm^(2);N3:180 kg/hm^(2))和2种接种水平,即接种根瘤菌(R)和清水拌种。在大豆各生育期测量根瘤数、根瘤干质量、叶面积指数、干物质积累及根系特性等大豆生长指标和叶绿素含量、光合参数、荧光参数等生理指标,同时还测定氮素吸收量等指标并计算氮素利用效率。结果表明,RN2处理下的大豆生长状况最佳,2年平均最大根瘤数为241.47、最大根瘤干质量为1.30 g、最大根长密度为15.00 cm/cm^(3)、最大叶面积指数为5.44 cm^(2)/cm^(2)、最大干物质积累量为17 530.51 kg/hm^(2)、最大叶绿素含量为53.55、最大净光合速率为32.75μmol/(m^(2)·s)、最大种子产量为4 659.4 kg/hm^(2)。由此可见减少氮肥施用量(N2)的同时接种根瘤菌(R)对于促进关中平原大豆的生理生长、提升对氮素的利用效率、提高大豆产量具有重要意义。本研究可为提高干旱半干旱地区大豆生产水平提供理论支持和实践经验。

Pd(111)与Pt(111)上NO氧化的第一性原理研究

随着排放法规的日益严格,发动机的氮氧化物(NO_(x))后处理已成为当今研究的重点问题.针对目前可有效降低稀燃汽油机NO_(x)的稀燃氮氧化物捕集器中铂(Pt)和钯(Pd)两种贵金属之间的替换问题,进行了密度泛函理论(density functional theory,DFT)计算研究.首先,对一氧化氮(NO)、氧气(O_(2))、二氧化氮(NO_(2))在两种催化剂(111)表面的吸附进行了研究,之后,在两催化剂表面对比研究了氧化过程中涉及的O_(2)解离与NO氧化两反应过程,揭示了NO在Pd与Pt催化剂上的氧化机理.结果显示:3种物质在催化剂表面的吸附强度为NO>O_(2)>NO_(2).氧覆盖度将会改变氮氧化物的最佳吸附构型,随着表面氧原子的增加NO会由三重空位式吸附转变为顶点吸附,NO_(2)会由μ-N,O-亚硝基吸附转变为硝基吸附.在O_(2)解离过程中Pt的催化能力优于Pd,但是两者对NO氧化的催化能力接近.在Pd和Pt表面反应限速步骤都是O_(2)的解离,Pd对O_(2)较弱的解离能力导致了其NO的转化效率低于Pt.氧覆盖度对氧化过程存在影响,通过电子结构分析发现,氧覆盖度的提升使催化剂与吸附物质之间的吸附能下降,这导致了反应由吸热变为放热,使催化可以自发进行.反应生成的NO_(2)需要1.00 eV以上的能量完成脱附,这在原子层面解释了NO_(2)对NO氧化反应的抑制作用.

全景视频基于块的视口自适应传输方案综述

全景视频由于独特的沉浸式、交互式体验受到广泛关注。全景视频传输所需的高带宽、低时延给现有网络传输系统带来了挑战。基于tile(块)的视口自适应传输可以有效缓解全景视频所带来的传输压力,成为当前的主流方案和研究热点。通过分析基于tile的视口自适应传输方案的研究现状和发展趋势,对该传输方案的两个重要模块,即视口预测与码率分配进行论述,从不同视角归纳总结相关领域的方法。首先,基于全景视频传输框架对相关技术进行阐明;其次,从主、客观两个维度分别介绍评估传输系统性能的用户体验质量的指标;再后,分别从视口预测、码率分配两方面进行归纳,系统梳理经典的研究方法;最后,基于当前研究现状讨论全景视频传输的未来发展趋势。

湖冰作为极地海冰技术中试基地的探讨

极地海冰技术验证需在不同环境中开展测试,渤海海冰的不稳定性无法保障反复的长期试验时间,寻求利用国内寒区湖泊作为中试基地,解决室内缺少接近极地条件的中试难题。为此,在含章湖、青海湖、乌梁素海和呼和诺尔湖开展湖冰生消、物理性质、力学性质等调查研究,并与南、北极海冰的物理和力学性质进行对比评估。结果表明,含章湖、青海湖、乌梁素海湖和呼和诺尔湖均有时间充裕的冰封期。呼和诺尔湖冰厚最大,超过1 m;乌梁素海冰厚超过50 cm;含章湖和青海湖冰厚相似,最大冰厚超过30 cm。含章湖、青海湖和乌梁素海冰晶体均以柱状冰为主,与极地一年冰晶体结构相似。含章湖和青海湖冰的盐度及密度与北极夏季海冰相似。含章湖冰的单轴压缩强度比极地夏季海冰强度高;乌梁素海湖冰强度与南极普里兹湾固定冰强度相似。研究结果表明国内一些湖泊可作为极地海冰技术验证的中试基地。

基于JAK2/STAT3信号通路探讨黄芪-山茱萸对高糖诱导足细胞损伤的保护作用

目的:探究黄芪-山茱萸对高糖诱导肾足细胞损伤的保护作用及机制。方法:CCK8法检测黄芪-山茱萸(0、175、350、700、1400、2800 mg/L)对足细胞(MPC-5)活性的影响。30 mmol/L葡萄糖诱导MPC-5细胞损伤,350、700、1400 mg/L黄芪-山茱萸进行干预;ELISA测定MPC-5细胞IL-6、IL-1β水平,流式细胞术测定细胞凋亡,免疫荧光染色测定MPC-5肾病蛋白(nephrin)、足细胞素(podocin)表达,qRT-PCR测定MPC-5细胞nephrin、podocin、结蛋白(desmin)、Wilm瘤基因1(WT-1)基因表达,Western blot测定细胞Janus激酶2/信号转导和转录激活因子3(JAK2/STAT3)信号通路磷酸化表达。结果:2800 mg/L黄芪-山茱萸可显著抑制MPC-5细胞活性(P<0.01)。MPC-5细胞经高糖诱导后,IL-6、IL-1β水平升高,凋亡增加,nephrin、podocin、WT-1表达降低,desmin表达升高,JAK2/STAT3信号通路磷酸化表达增加(P<0.01)。350、700、1400 mg/L黄芪-山茱萸可抑制高糖诱导MPC-5细胞IL-6、IL-1β水平升高和凋亡,增强nephrin、podocin、WT-1表达,降低desmin表达,抑制JAK2/STAT3信号通路磷酸化表达(P<0.05)。结论:黄芪-山茱萸可减轻高糖诱导足细胞炎症和凋亡损伤,其机制与抑制JAK2/STAT3通路磷酸化有关。

多孔介质微观结构对柴油机颗粒捕集器性能影响的模拟探究

为了优化柴油机颗粒捕集器的捕集、压降性能,本文基于孔径概率密度函数和孔隙率分布函数建立了二维柴油机颗粒捕集器孔道微观结构模型,考虑了拦截机理和扩散机理用以计算颗粒在过滤器中的沉积分布情况和捕集效率。计算结果表明:多孔介质微观结构和入口速度对颗粒捕集效率的影响与粒径有关,100 nm粒径颗粒随流速增大初始捕集效率降低最为明显,1000 nm粒径颗粒在不同均匀性的过滤壁下的捕集效率差超过了30%;孔径分布函数方差越大,颗粒就会更多地分布在过滤壁前端,捕集效率也越高,但较大的孔径方差会导致捕集器的初始压降增大和捕集过程结束时的性能出现恶化。

铁尾矿基掺合料混凝土的抗压性能

为实现铁尾矿、钢渣和磷渣等固废资源化,减少水泥用量,并减轻铁尾矿单独做掺合料时对混凝土产生的不良影响,基于高硅型铁尾矿,引入磷渣、脱硫灰和钢渣3种掺合料,研究了铁尾矿-磷渣-脱硫灰(IPD)体系、铁尾矿-磷渣-钢渣(IPS)体系和铁尾矿-钢渣-脱硫灰(ISD)体系混凝土的抗压性能,利用压汞法和背散射电子成像技术分别对混凝土内部的孔隙、界面过渡区进行测试分析.结果表明:IPD体系、IPS体系和ISD体系28 d抗压强度分别达到纯水泥混凝土的80.1%、92.4%和82.5%;加入掺合料后,骨料与水泥的界面过渡区更加密实,孔隙率得到了不同程度的降低,掺合料的填充效应得到了较好发挥,减轻了内部孔隙对混凝土的不良影响.

具有时变增益的分布式有限时间二次调频策略

微电网中分布式电源的增加以及敏感负荷的投入,导致仅靠具有渐进收敛特性的传统分布式二次调频策略难以保证系统的动态性能,而常用的有限时间调频策略的收敛上界在不同程度上受到系统初始状态、系统参数等因素的制约。针对这一问题,基于分布式控制原理提出并设计了一种具有时变增益的分布式有限时间调频策略。首先,介绍了传统分布式二次调频策略的工作机理,并利用李雅普诺夫稳定性理论分析了常用有限时间调频策略的局限性。然后,在传统分布式调频策略的基础上,根据其渐进收敛特性将其常数增益改进为具有周期加速收敛特性的时变函数,提出并设计了一种以时变函数为增益的分布式有限时间调频策略,解决了收敛时间受系统初始状态、系统参数制约的问题。最后,通过理论及仿真验证了所提方法在加速频率收敛、提高系统灵活性方面的有效性及优越性。

涂层参数对多孔介质压降与捕集性能的影响

为研究涂层对颗粒捕集器(DPF)在颗粒捕集过程中效率及压降的变化情况、孔道轴向及壁厚方向的沉积情况,建立二维加膜DPF孔道模型.主要考虑颗粒拦截机理和扩散机理、涂层渗透率及厚度等诸参数,研究涂层渗透率和厚度对捕集过程的影响以及对速度增加不利影响的抑制作用.结果表明:入口速度为1 m/s时穿壁速度呈“U形”,入口速度为5 m/s和10 m/s时呈“钩形”,涂层提高进/出口孔道轴线速度的线性,降低末端穿壁速度的峰值;涂层有效提高孔壁的捕集效率并且明显缩短饱和时间,使更多颗粒堆积在孔壁表面,但涂层过低的渗透率使得压降急剧增加;厚度增加使初始捕集效率小幅增加,但无法有效缩短饱和时间,厚度为39.0/23.4μm较为适宜;厚度相较于渗透率对压降的影响较小;大部分颗粒拦截在多孔介质壁的前端,可以防止颗粒进入壁面深处所带来的永久性压降.

基于虚拟领导节点改进的孤岛微电网完全分布式二次调频策略

传统分布式二次调频策略在虚拟领导节点频率信息出现故障时会导致微电网系统频率无法恢复,针对该问题提出并设计一种完全分布式二次调频策略。首先分析传统分布式二次调频策略虚拟领导节点故障对二次调频过程产生的影响;然后,结合一致性算法对传统分布式二次调频控制器加以改进,通过将调频补偿量与频率偏差的对消作为“频率引导项”加入各分布式控制器中,使得各分布式发电单元完全对等,以保证虚拟领导节点去除后频率的正常恢复,实现完全分布式控制;最后,通过仿真验证所提方法在保证频率恢复方面的有效性与优越性。

基于储能有功功率与OLTC协调的配电网电压控制

高比例光伏系统接入配电网会引起电压越限,传统无功电压调整方案在高阻抗比配网中失效,利用储能系统有功功率实现电压控制的技术方案被广泛采用,但现有技术方案中的储能系统在电压控制过程中可能产生过度充放电问题。针对这些问题,提出了一种基于储能有功功率与有载调压变压器(on-loadtapchanger,OLTC)协调的配电网电压控制策略。在分析光伏接入对配电网电压影响的基础上,利用测量得到的电压数据控制储能有功功率,实现对接入节点电压水平的快速调控;同时在OLTC控制环节加入储能荷电状态参考量,利用节点电压信息与储能荷电状态共同控制OLTC分接头动作,实现对配电网整体电压水平调控的同时避免了储能系统过度充放电。最后在IEEE 13节点系统中进行仿真验证,结果表明所提策略能够解决配电网内电压越限问题,避免储能系统过度充放电,从而延长储能系统的使用寿命,实现对配电网内资源的合理利用。

弱电网下提升并网逆变器无源性的网侧有源阻尼策略

为抑制“双高”背景下新型电力系统中日趋复杂的电网背景谐波,并网系统通常需要在已有控制方案基础上附加PCC节点电压前馈策略。而现有研究表明,在弱电网下由于并网逆变器与电网阻抗之间的相互作用,该策略会降低并网逆变器等效输出阻抗在中低频段内的无源性,易引发并网系统产生宽频谐振问题。针对这一问题,通过建立弱电网下并网逆变器系统等效输出阻抗模型剖析了传统PCC节点电压前馈策略在抑制电网背景谐波方面的优点及固有缺陷;并在此基础上基于无源性理论提出了一种新型网侧有源阻尼策略,该策略通过在电容支路增加有源补偿装置与主逆变器附加控制相结合,不仅实现了并网逆变器系统等效输出阻抗在宽频段范围内的充分无源,且能有效抑制电网背景谐波,提高并网系统在弱电网下的稳定性与适应性。通过搭建系统仿真模型对所提控制策略在并网逆变器接入弱电网时的有效性进行了验证。

基于变论域云PI的含风电负荷频率控制方法

随着风电渗透率不断提高,其不确定性严重影响了电力系统频率稳定。基于此问题,建立了含风电的互联电力系统负荷频率控制模型,其中风机通过附加下垂与虚拟惯性控制参与频率调节。在此基础上,为解决风电接入系统引起的频率波动问题,提出变论域云PI负荷频率控制策略,对云模型输入和输出论域动态调整。为避免增加控制器的复杂程度,基于函数形式设计论域的伸缩因子。最后,仿真结果表明,所设计的控制器能进一步提高云PI控制器的自适应能力,更好地处理风电不确定性对系统频率的影响。

无源光网络开放性创新实验的探索与实践

实验教学是应用型创新人才培养的关键环节,开放性创新实验的设计与应用是延伸拓展课内实验教学的有益探索。针对学生差异化发展和自主研究探索的需求问题,设计涵盖时分复用无源网络和波分复用无源光网络的个性化开放性创新实验主题,建立针对实体实验资源和虚拟仿真资源特点的多元化开放共享机制。探索在开放性创新实验中应用小规模限制性在线课程与面授课程结合的融合式教学模式,设计过程育人理念引导的阶段化项目实施路线,推进有通信工程专业特色的无源光网络实验教学课程内涵建设。