中国数字经济与制造业绿色发展耦合协调研究

文章基于数字经济与制造业绿色发展的耦合机理,构建评价指标体系,运用熵权法测度了中国30个省份2013—2021年的数字经济发展水平与制造业绿色发展水平,利用耦合协调度模型探讨数字经济与制造业绿色发展的时空演化特征,利用障碍度模型分析耦合协调进程中的障碍因子,并实证分析了两者耦合协调的影响因素。研究发现:中国数字经济与制造业绿色发展存在较强的耦合互动关系,耦合协调度呈上升趋势,但整体水平不高且局部不均衡;数字经济与制造业绿色发展受到经济发展水平、政府参与程度、城镇化发展的正向影响。

深部地热能系统主要挑战与耦合储能的增强型创新开发模式

中国在中低温地热能直接利用方面早已领先全球,但在深部地热能发电方面却发展缓慢。深部高温高压环境下岩石渗透性降低,深部地热能开采需要建立工程型地热系统(Engineered Geothermal System,EGS),通过水力压裂对储层进行改造,以获得具有较高渗透性的人工地热储层。由于目前常用的深部地热能储层改造技术主要借鉴油气增产领域的水力压裂工艺,在热储改造效果、地震风险控制、高效取热等方面受到限制。首先总结深部地热能水力压裂的特点为:裂缝破坏主要以剪切机理为主;冷水回灌引起的温差效应产生拉应力会促使裂缝向更远处扩展;持续的注水使注入井井筒压力高于地层压力,有助于保持裂缝处于张开状态。因此,EGS水力压裂不需要使用支撑剂,与依靠支撑剂的油气井增产压裂完全不同。同时,系统剖析EGS面临的发电产能低、注采连通差、诱发破坏性地震以及无补贴难盈利4大难题与挑战。从创新压裂和循环利用层面提出耦合储能的增强型创新开发模式(Regenerative Engineered Geothermal System,REGS),通过数值模拟研究REGS的优点。结果表明,采用水平井非等距、非等面积、非等注水量分段压裂,可以提高注水井与生产井的连通能力。通过优化压裂工艺,采用多段压裂模式,每次压裂初始期间快速提高注水速率,而后期缓慢降低注水速率,避免井筒压力的突然波动,可以达到控制诱发地震震级的目的,避免产生实质性伤害地震。结合可再生能源大规模地下存储,既能实现多能互补,又能提高REGS项目生产寿命和盈利能力。研究成果有助于为我国深部地热能热电联产和储能一体化技术的试点和标准化推广奠定基础。

数字化转型下知识耦合如何重构组织边界——基于创业警觉的认知逻辑

数字化转型下制造企业的边界重构是知识的动态交互联接,从此视角打开组织边界重构的过程机制,对提升企业敏捷性、共生性具有重要作用。本文采用归纳式单案例研究,通过对制造企业多个层次的深入研究,探讨了数字化转型下企业通过知识耦合进行组织边界重构的机制。本文发现数字化转型下,制造企业运用知识重组(关键点识别、资源编排、匹配)、知识整合(数据挖掘、知识验证、跨界融合)、知识解耦(主动遗忘、流程调优、技术替代)三种知识耦合过程机制来重构组织边界。同时,研究发现创业警觉是潜在的边界重构认知逻辑,制造企业依靠创业警觉认知能力,从不同的行动领域设计边界重构决策。本文研究结论展现了数字化转型下制造企业如何通过知识的交互联接重塑组织边界,以彰显、获取知识权力;为数字化转型下制造企业的组织边界重构提供了新的、系统化的见解;对企业维持与发展知识权力优势、实现数字化转型具有借鉴意义。

一种基于耦合电感的高增益软开关谐振变换器

该文提出了一种具有高增益、软开关的新型谐振变换器。该谐振变换器使用耦合电感来提高电压增益,升压比不仅取决于占空比,还取决于耦合电感的变比,具有高增益的优点。此外,由于采用了有源钳位技术,漏感中的能量可以被回收利用,用来对开关管的结电容充放电提供能量,从而实现软开关。由于采用了耦合电感,所提出的变换器可以在较低的开关管电压应力的情况下实现较高的输出电压,因此可以使用低导通电阻的低压器件,从而提升系统的效率。该文分析了该谐振变换器的工作原理,并推导了输出电压、关断电流应力等参数的解析表达式。在此基础上,从理论上分析了该变换器取得软开关的条件,并对该变换器的各个器件的电压电流应力进行分析,为器件选型提供了理论依据。最后,搭建1kW实验样机,针对该文提出的基于耦合电感的谐振变换器的高增益、软开关、低电压应力、高效率等性能进行了实验验证。通过实验得出所提出的拓扑可以在10倍增益的情况下达到最高97.5%的效率,表明所提拓扑的优越性。

基于SWMM和LISFLOOD-FP的城市内涝耦合模型研究

以柳州市箭盘山流域为例,构建SWMM一维管道模型与LISFLOOD-FP二维地面模型并将其耦合,基于实测降雨“20180818”24 h暴雨资料,将得到的暴雨内涝淹没水深和淹没面积与该场次降雨情况下记录淹没点的范围相比较,验证耦合模型具有较好的适用性。进而基于耦合模型,对柳州市箭盘山流域2、5、10、20年一遇下设计降雨进行模拟,得到不同重现期下研究区的溢流节点、淹没水深和淹没面积,并于ARCGIS平台将结果可视化。结果表明,重现期由2年上升到20年过程中,溢流节点比例从9.03%增加至25.99%,溢流面积从0.473 km^(2)增加至2.114 km^(2);重点淹没区域分布在屏山大道、炮团路、西江路和东堤路。

基于流固耦合的箔片气体轴承动态特性分析

基于有限元软件ANSYS Workbench,建立箔片气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型,采用6DOF动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟,探讨了不同转速和波箔片结构参数(波箔片的长度比、高度以及厚度)对轴承动态特性的影响规律。仿真结果表明:转速增加,轴承的承载能力增加,但稳定性有所下降,更容易发生失稳现象;选取波箔片的长度比在1~1.5之间、厚度为0.16 mm,既可以保证轴承具有较高的刚度,同时又能获得较大的阻尼;波箔片高度与轴承动态特性成反比关系。将仿真结果与试验结果进行对比,验证了仿真计算方法的正确性和有效性。同时本文的研究为优化波箔片结构,改善轴承动态特性,提高轴承运行稳定性提供理论依据。

乡村旅游与农村人居环境的耦合协调关系及障碍因子诊断——以山西省为例

在构建乡村旅游与农村人居环境评价指标体系的基础上,运用层次分析法、耦合协调度模型等定量分析山西省11个地级市乡村旅游与农村人居环境的耦合协调关系,运用障碍度模型对其耦合协调关系的障碍因子进行诊断。结果表明:(1)各地级市乡村旅游水平、农村人居环境水平的区域差距较大,且二者之间存在明显的空间错位。(2)晋中、临汾和运城为中度耦合协调级乡村旅游领先型,晋城、长治和吕梁为中度耦合协调级同步型,太原和阳泉为中度耦合协调级乡村旅游滞后型,忻州和大同为勉强耦合协调级同步型,朔州为初级耦合协调级乡村旅游滞后型。(3)基础设施、公共服务、产业机构是限制山西省乡村旅游与农村人居环境耦合协调发展的关键障碍因子,且7个维度的障碍分布状况差异较大,各地级市的关键障碍因子并不一致。(4)山西省今后应加强基础设施建设、提升公共服务水平和优化乡村旅游供给,并结合各区域的耦合协调关系及障碍因子状况,采取合理措施推动乡村旅游与农村人居环境持续协调发展。

移民安置区农地流转意愿影响因素及耦合协调关系研究——以贵州PQ水库为例

移民问题是水利水电项目中的关键问题,关系到社会稳定与乡村振兴。运用地理探测器,因子分析法和耦合协调度模型对水库移民农地转入意愿与安置区农户农地转出意愿影响因素及其耦合协调关系进行研究。研究结果表明:(1)安置点社区融入状况,转入农地的距离,种植业等技能培训,农地价值,家庭农业劳动力人数,非农就业机会对移民农地转入意愿起着主要影响作用;非农就业水平,对土地权益受损的担忧程度,是否有闲置土地,非农就业机会,对土地流转政策了解程度,土地流转收益预期对安置区农户农地转出意愿起着主要的影响作用。(2)各影响因子之间存在两两交互关系,其中任意两因子交互作用后因子解释力均明显增强。转入农地的距离与安置区融入情况的交互作用对移民农地转入意愿的影响力最大;农地细碎化程度,是否有闲置土地,非农就业机会这3个因子与对土地权益受损担忧程度的交互作用对安置区居民农地转出意愿的影响力最大,家庭人均耕地面积安置区居民农地转出意愿具有隐形作用。(3)移民农地转入意愿与安置区农户农地转出意愿存在强关联性,二者相互影响,相互促进,并处于农地转入意愿超前的基本协调阶段。

微波消解-电感耦合等离子体质谱法同时测定有机肥料中9种有毒有害元素的含量

提出了微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)同时测定有机肥料中As、Cd、Co、Cr、Ni、Pb、Sb、Tl、V等9种有毒有害元素含量的方法。取0.10 g有机肥料样品于聚四氟乙烯微波消解罐中,以2.5 mL盐酸、7.5 mL硝酸和2.0 mL氢氟酸为混合酸进行微波消解。消解结束后,于140℃赶酸,然后加入1.0 mL 50%(体积分数)硝酸溶液,再用水定容至50 mL,摇匀,过滤,取滤液待测,在线加入混合内标溶液。结果表明:9种元素标准曲线的线性范围均为2~100μg·L^(-1),方法检出限(3s)为0.59~66.75μg·kg^(-1);按照标准加入法对典型有机肥料样品进行回收试验,9种元素测定值的相对标准偏差(n=7)为2.0%~3.5%,回收率为81.5%~112%。

煤矿矿井水水质形成及演化的水动力场-水化学场-微生物场耦合作用与数值模拟

煤矿矿井水的水质形成与演化过程机理复杂,受水动力场、水化学场和微生物场等多场作用影响显著。深入研究并揭示煤矿矿井水水质形成机理与演化趋势、阐明采空区封闭后矿井水的多场耦合作用机制是矿井水污染防控与修复的理论基础。以鄂尔多斯盆地某煤矿采空区为水文地质原型,在前期研究的基础上,进一步建立了煤矿采空区积水水位回升、蓄满后水动力-水化学-微生物场(HCB)多场耦合室内相似模拟和数值模型。采空区水动力场研究结果表明基质-裂隙双孔隙模型能有效模拟采空区水位回升过程,模拟误差为9.9%,其模拟精度远高于理论预测和单孔隙模型。水化学场模拟结果与试验较为吻合,SO_(4)^(2-)、HCO_(3)-和p H模拟相对误差分别为3.0%、21.0%和6.2%,模拟结果较为可靠。模拟结果显示采空区蓄水过程中水岩反应和微生物作用不明显;而蓄满后水动力几乎停滞,但水化学场和微生物场较为活跃,2号煤和3号煤层中黄铁矿的氧化反应使得SO_(4)^(2-)质量浓度提升约24.6%;后期采空区水环境演化为弱酸性、厌氧还原条件,微生物降解作用凸显,将SO_(4)^(2-)有一定的“自净”能力。通过调整微生物代谢速率常数,可将SO_(4)^(2-)降解比例提高到61.6%。实际工程场景中可通过补充碳源、人工建立密闭厌氧环境等强化手段实现这一目标。将多场耦合室内试验和数值模拟技术拓展到煤矿采空区积水水质形成与演化规律研究,研究结论可为煤矿区矿井水污染防治提供指导。

矿井微震与电法耦合监测技术

随着煤炭资源开采区域、深度及强度的增加,矿井工作面采掘扰动极易诱发矿井突水事故,严重威胁我国煤炭资源安全开采。矿井水害事故的发生主要是岩体采动破裂与矿井水渗流共同作用的结果。研究表明,微震信号的纵横波到时、幅值、频率等参量可有效表征岩体破裂位置、强度及其震源机制,地电场信号中的电阻率、激励电流及自然电位等参量可有效表征岩体渗流演化过程。透水通道形成对应微震场特征,地下水渗流对应地电场特征,因此微震电法耦合方法对矿井水害孕育发展过程具有监测预警的功能,可有效对采动破坏过程中形成的突水通道、水源位置及渗流过程等水害三要素进行精准捕捉;减少单一地球物理方法多解性,提高水害监测预警精度,对煤矿防治水意义重大。当前,微震与电法耦合监测技术在煤矿水害实时动态监测中开始得到应用,突破传统微震与电法独立采集的局限,课题组自主研发了国内外首款煤安认证的微震与电法耦合并行监测系统,该系统以微震场与地电场并行采集基站为核心,集被动源微震波场与主被动地电场为一体,通过连接矿井物联网,实现远程数据采集控制、传输及云端存储;其一体化网络服务器主机可连接多个采集基站,并将微震检波器、电法激励电极与电位测量电极进行相互隔离、并行采集,形成微震事件密度与能级分布、电阻率分布、自然电位分布等时空云图来监测预判水害三要素。微震与电法耦合监测技术仍需在微震事件智能识别与定位、地电场的电阻率三维反演以及自然电位渗流反演方面进行专项攻关;结合并行监测的微震电法大数据集,重点在微震电法数据联合反演、智能化监测预警方向开展进一步研究。微震与电法耦合监测技术,作为矿井水害的主动预警监测新方法,可为我国智能化矿井建设发挥重要作用。

多簧片结构的磁保持继电器多物理场刚柔耦合仿真模型建立和实验分析

多簧片结构的磁保持继电器衔铁转动引起的触点碰撞、弹跳现象使运动过程复杂,静、动态特性理论分析和仿真模型建立困难。以某型号多簧片结构的磁保持继电器为研究对象,理论分析结构拓扑及工作机理,考虑触点间切入深度,引入狄拉克函数和赫维赛德函数,解决簧片受力分散及触点由于碰撞、弹跳引起的作用力不连续问题;将簧片等效为悬臂梁,基于欧拉-伯努利梁理论建立触簧系统三簧片分段耦合动力学模型。利用Ansys Maxwell引入基于误差的自适应网格划分方法求解电磁机构静态特性;考虑触簧系统簧片运动变形效应,通过ADAMS基于模态理论,构建刚柔耦合动力学仿真模型。基于分段动力学思想,搭建电-磁-机械运动多物理场刚柔耦合仿真模型。利用高速摄像机、电流探头等设计磁保持继电器实验方案,搭建实验平台,测试并分析磁保持继电器触点吸合运动时间、触点压力、弹跳时间、线圈电流,并分析人工装配簧片引起触点压力不同使继电器动作过程存在的不一致性问题,验证该文所提多簧片结构的磁保持继电器特性分段耦合分析方法和多物理场刚柔耦合仿真模型的有效性。

综合性大学教师教育跨学科耦合运行的路径优化研究

综合性大学加盟研究生层次的教师培养,是提升基础教育师资水平的战略举措,实施的难点是如何围绕高水平复合型教师人才的培养目标,实现课程、教学、导师、实习、评价等环节的跨学科耦合运行。基于中国综合性大学教师教育发展的经验与案例,从教师人才市场需求变化、学术性与实践性的矛盾、专业建设的惯性定势等多角度分析影响和制约教师教育在综合性大学的多学科环境中创新发展的难点与攻坚战,聚焦课程体系、师资团队、评价体制、实践模式四个方面,提出破解跨学科困境的实施方略。

基于“生态-气候适应性-游憩”多功能耦合的复合绿地生态网络格局优化

城市生态环境问题日益突出,如何构建多功能耦合的绿地生态网络格局是促进人居环境可持续发展的重要议题。以成都市为研究区,基于“源-汇”理论,综合运用形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)、景观连通性指数、电路理论等方法对生物多样性保护、热环境改善、游憩服务构建单因子网络,分析源地、廊道、生态战略点等空间要素特征,形成基于“生态-气候适应性-游憩”多层级、多功能复合生态网络优化格局。结果表明:(1)筛选出“源”-“汇”景观(生态159—29个,气候适应性30—14个,游憩208—40个)。生物迁徙廊道在研究区中部、西南部呈团簇状分布;气候适应性廊道呈中部集聚、东西稀疏的分布特征;游憩廊道相对密集,以中心城区为核心向四周扩散。(2)多层级“源-汇”景观网络中,总长度上,游憩廊道>生物迁徙廊道>气候适应性廊道;总面积上,生物迁徙廊道>游憩廊道>气候适应性廊道。一、二级廊道的适宜宽度为生态廊道200、100m,气候适应性廊道100、60m;游憩廊道60、30m。(3)叠加多目标廊道获得生态关键点753个,干扰点2371个。游憩源地中8.18%的面积应退让给生态廊道和气候适应性廊道。多功能耦合的生态网络优化格局可激活不同景观资源的潜在价值,对协调生态保护与城市发展的双向需求,实现绿地资源在城市空间中的最优配置具有重要意义。

2000-2020年黄河流域水-能源-粮食系统耦合协调时空演变特征

[目的]探讨黄河流域水—能源—粮食系统的耦合协调时空演化特征,可为定量评估流域高质量发展和区域可持续发展提供科学依据。[方法]通过耦合协调度模型分析水—能源—粮食系统的综合发展水平和耦合协调特征,并利用灰色关联度对各子系统内部指标进行排序,进而判断对水—能源—粮食系统耦合协调度的影响程度。[结果](1)黄河流域水—能源—粮食系统的综合发展指数呈上升趋势,水资源子系统波动幅度最大。(2) 2000—2020年黄河流域水—能源—粮食系统耦合协调度从初级协调向良好协调阶段发展;不同省区间的系统耦合协调发展水平差异较为明显,整体上可表现为上游地区>中下游地区。(3)各子系统与系统耦合协调度的影响程度排名可表示为水资源子系统>粮食子系统>能源子系统,其中水资源子系统内部指标与系统耦合协调度关联度均在85%以上,水资源子系统相对其他子系统的严格管理尤为重要。[结论]水—能源—粮食系统的耦合协调发展水平有待提高,为促进系统协调发展和流域高质量发展应综合考虑各子系统的相互作用关系。

库水作用下滑坡土体渗流与蠕变耦合试验研究

水库滑坡变形具有显著的渗流与蠕变耦合效应。为此,采用自主研发的渗流与蠕变耦合三轴试验仪,分别开展了渗流对蠕变的影响以及变形对渗流的影响试验研究,并改进GDS三轴仪完成了高精度控制和量测的渗流与蠕变耦合试验。结果表明:渗流作用下,土样体积变形随时间先逐渐增大后缓慢减小,主要原因是超孔隙水压力导致围压卸荷,使得土样产生回弹变形,但渗透压力持续作用于土体,使得土样体积持续缓慢减小;获取了渗流过程中土样体积的变化结果,分别建立了渗流开始前试样e-k(孔隙比-渗透系数)关系曲线及渗流稳定后试样e-k关系曲线,结果表明考虑变形影响的e-k关系曲线更能反映土体的流固耦合效应。研究成果可望为水库滑坡变形演化预测提供更加科学严密的理论和方法。

弹塑性多孔介质流固耦合新理论:混合耦合理论

在全球气候变化和双碳政策的大背景下,多孔介质中固体的变形和流体的输运问题变得尤为重要。然而,在多孔介质中建立流固耦合模型仍面临的挑战之一是需要考虑跨越宏观尺度到纳米尺度的耦合作用。本文利用基于非平衡热力学的混合耦合理论,提出了一个弹塑性多孔介质流固耦合新模型,在同一个理论框架内研究了弹性变形、塑性变形和液体渗流之间跨尺度的耦合,考虑了耗散过程中的熵产,并利用Helmholtz自由能连接宏观尺度上的力学变形和纳米尺度上的液体输运之间的相互作用。在应力-应变关系中采用了弹塑性刚度系数以反映塑性的影响。同时,经典的达西定律扩展为可考虑固体的塑性变形。通过与文献中模型的比较,验证了该模型的有效性。最后,数值分析表明在多孔介质的流固耦合中塑性变形具有比较显著的影响。

乡村旅游高质量发展与共同富裕的动态耦合协调演化——以张家界为例

以张家界市为研究案例地,廓清乡村旅游高质量发展与共同富裕的相互关系及耦合机制,分别构建乡村旅游高质量发展和共同富裕评价指标体系,综合运用耦合协调模型和剪刀差模型,刻画了该区域2007—2019年乡村旅游高质量发展与共同富裕耦合协调的动态演化过程及规律。研究结果表明:(1)在研究期内,张家界市乡村旅游高质量发展综合指数由0.269增长至0.789,共同富裕综合指数的0.151增长至0.756,均呈波动上升态势;(2)两系统耦合协调度指数由0.449增长至0.881,可划分为中度耦合协调、高度耦合协调协调和极度耦合协调3个阶段;(3)乡村旅游高质量发展系统的演化速率中期出现大幅下降,使二者的剪刀差曲线呈现拉平钩形的变化形态,二者演化速率差异逐步拉大。

高速跨介质入水多相流动与流固耦合特性研究综述

高速跨介质入水问题广泛存在于海洋工程、航空航天等领域,入水多相流动与流固耦合作用机理是该领域的研究热点,对于跨介质航行器的载荷预报、弹道稳定性评估、结构强度校核以及安全性设计等具有重要意义。本文围绕高速跨介质入水所涉及的基础关键力学问题,重点论述了高速跨介质多相流动与空泡演化、冲击载荷与降载方法、运动稳定性与流固耦合响应、流固耦合数值研究方法等方面的研究现状,并针对目前仍存在的问题提出了建议,旨在为高速跨介质入水的相关研究与设计等提供参考。

雄安新区绿色金融与大气环境耦合协调的时空演变

绿色金融与大气环境耦合协调发展是经济可持续发展的一个重要问题,也是雄安新区建设绿色之城的前提和保障。以雄安新区为研究对象,构建绿色金融与大气环境综合评价的指标体系,运用熵权TOPSIS法、耦合度模型、协调度模型和相对发展度模型,研究了2018年1季度至2021年4季度雄安新区绿色金融与大气环境耦合协调的时空演变。研究表明:(1)从时间层面来看,雄安新区绿色金融和大气环境综合指数呈现波动上升的趋势,两系统耦合度处于0.193~0.862之间,其相互影响逐渐增强;协调度水平从0.227增长到0.697,进入初级协调等级;相对发展度大幅上升,但整体上仍处于绿色金融发展滞后的阶段,绿色金融对大气环境的支撑力度还有待加强。(2)从空间层面来看,雄安新区绿色金融与大气环境耦合度、协调度和相对发展度总体水平均高于其周边绝大多数区县,雄安新区的设立与建设极大促进了该地区绿色金融与大气环境的协调发展。