Effect of Kinetic Alfvén Waves on Electron Transport in an Ion-Scale Flux Rope

At the Earth＇s magnetopause, the electron transport due to kinetic Alfvén waves（KAWs） is investigated in an ion-scale flux rope by the Magnetospheric Multiscale mission. Clear electron dropout around 90° pitch angle is observed throughout the flux rope, where intense KAWs are identified. The KAWs can effectively trap electrons by the wave parallel electric field and the magnetic mirror force, allowing electrons to undergo Landau resonance and be transported into more field-aligned directions. The pitch angle range for the trapped electrons is estimated from the wave analysis, which is in good agreement with direct pitch angle measurements of the electron distributions. The newly formed beam-like electron distribution is unstable and excites whistler waves,as revealed in the observations. We suggest that KAWs could be responsible for the plasma depletion inside a flux rope by this transport process, and thus be responsible for the formation of a typical flux rope.

基于锂离子电池电化学机理特性的电气等值模型研究

为更准确地表征低倍率充放电工况下电池内外部的动态状况,该文根据锂离子电池电化学原理推导出一种机理电气等值模型,明确机理电气等值模型相关电气元件参数的计算方法,揭示其与锂离子电池电化学参数之间的关联。所提机理电气等值模型兼具锂离子电化学模型的精度以及常规经验等效电路模型在储能控制参数整定、大规模储能电站等效建模方面便捷性的优势,更适用于新型电力系统场景下的储能电站建模、仿真、参数整定及安全监测。

重离子相对生物效应的双尺度模拟方法比较研究

重离子放射治疗是一种重要的癌症治疗手段,准确评估重离子的辐射生物效应对于提高粒子放疗的精细化水平具有重要意义。本研究基于双尺度剂量学方法和蒙特卡罗模拟,从宏观和微观两个尺度对^(12)C离子的相对生物效应(RBE)进行对比分析。本研究采用宏观的细胞存活线性平方模型(LQ)和微观的微剂量动力学模型(MKM)计算两个尺度的^(12)C离子RBE在体内的分布。蒙特卡罗模拟290 MeV/u的展宽^(12)C离子束在水模型内的宏观剂量及传能线密度(LET)分布,进而计算宏观^(12)C离子RBE。同时统计不同位置处体素内的粒子谱信息,并作为二次源项进行微剂量线能谱的模拟,进而计算微观尺度的^(12)C离子RBE。结果显示,10%细胞存活分数对应的物理剂量水平下,坪区两个尺度^(12)C离子RBE计算结果差异为16%,在布拉格峰处差异为25%。本研究提出了一种计算相同照射情况下宏观和微观两种尺度重离子RBE的模拟方法,并为重离子RBE模型的改进和临床应用提供参考。

离子微聚式物理除垢在油田供热系统中的应用

油田供热站锅炉,反冲洗水富含置换出来的钙镁离子,在高温下,造成反冲洗水管道结垢严重。通过介绍离子微聚式物理除垢技术原理,根据该技术在油田的应用分析,证实该技术在防垢除垢上的有效性,通过现场应用分析,可以看出离子微聚式防垢除垢效果明显,适用于污水排放管道系统。

锂离子电池汽车全尺寸火灾试验研究进展综述

分析近年来国内外发生的锂离子电池电动汽车火灾事故,对电动汽车的火灾风险进行简要概括。重点针对美国、加拿大、奥地利、瑞典、中国等国家在锂离子电池电动汽车全尺寸火灾试验及火灾防控方面的科研成果进行综述。根据国内外研究成果,对不同电池容量的锂离子电池电动汽车的热释放速率进行汇总,重点总结燃烧总热释放量、热释放速率峰值和释放有毒氟化氢气体与电池容量的关系。旨在为我国锂离子电池电动汽车火灾防控和火灾风险评估技术研究提供必要的数据参考。

基于多时间尺度Cholesky分解AEKF的锂电池SOC估计

建立可靠的锂电池荷电状态估算模型,获取精确估算值已成为锂离子电池组能源和安全管理的核心。选择锂离子电池的二阶等效电路模型为研究对象,提出了一种基于Cholesky分解优化多时间尺度自适应扩展卡尔曼滤波算法。状态方程中,对应不同状态变量子方程,选择不同采样周期,解决不同状态变量的不同时间尺度问题。考虑噪声变化,在扩展卡尔曼滤波的基础上,引入噪声的迭代估计,实现噪声的自适应矫正,结合Cholesky分解方法以克服计算的舍入误差问题。在不同工况下,选用不同型号的锂电池进行实验验证,验证该算法的普适性和有效性。

延长油田多层系采出液混合集输可行性评价

地面集输工程承担着不同层系产出液的输送和处理任务,由于不同层系产出液尤其是采出水所含离子成分区别较大且采出水所含离子不可混时,就会在集输站点发生结垢,严重时会引起集输系统堵塞,影响采出水集输效率。为了实现不同层系采出液混合集输的目的,针对延长油田S区块集输率低,不同层系采出液配伍性差,采出液输送成本高等问题,通过室内实验对该区块5个层系采出液进行离子成分分析,并利用结垢趋势预测软件Oli-Scale Chem4.0对多层系采出液结垢趋势进行预测。研究结果表明:①延10层采出液含有较高的成垢阴离子HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-),长4+5、长6、长7、延9层采出液含有较高的成垢阳离子Ca^(2+)、Mg^(2+)、Ba^(2+)、Sr^(2+);②延10层采出液与其他层采出液混输时易形成碳酸盐和硫酸盐垢,堵塞集输管线,降低集输率,增加油田生产成本;③延10层采出液与其他层采出液建议分输,长4+5、长6、长7与延9层采出液建议混输。该研究成果可为西部油区集输率完善提升、拟建工程项目提供参考。

基于混合尺度健康因子的LSTM-Transformer锂电池寿命预测

为提高锂电池剩余使用寿命(RUL)预测的精度,提出基于混合尺度健康因子的集成模型进行RUL预测。针对电池退化数据噪声大,数据量少和非线性特点捕捉不全的问题,首先提出奇异值分解(SVD)对电容信号处理,通过奇异值的能量分布优化变分模态分解(VMD)的最佳模态数,降噪重构出直接健康因子SR。提出一种幅度、相位双扰动(APP)的数据增强方法,依据SR数据分布变化,生成人工标记数据ESR,此ESR与电容相关系数均高于0.97。将SR、ESR结合GRA算法择取的3个间接健康因子,建立了更全面的混合尺度寿命特征信息;此外,为了避免单一模型预测的局限性,采用LSTM模型改进了Transformer结构中的解码器,引入新兴Optuna框架分析了影响模型预测精度的关键超参数并对它们进行了优化。最后通过NASA数据进行实验,并与RNN、LSTM、Transformer以及现有模型方法进行比较,结果证明RMSE控制在2.39%以内,MAE在1.59%以内,且预测性能受预测起点的影响小,稳定性更高,95%置信区间更窄。

基于跳跃连接多尺度CNN的锂离子电池剩余寿命预测

为更好地利用卷积神经网络(CNN)中所有卷积层获取的特征信息,提出一种基于跳跃连接多尺度CNN的锂离子电池剩余寿命预测模型。该模型以电池的健康因子作为输入,利用基于跳跃连接的多尺度CNN模型,同时提取锂离子电池健康因子不同尺度的局部特征信息和全局特征信息,并通过信息融合模块融合所有的局部特征信息和全局特征信息,最后输出剩余寿命的预测值。实验结果表明,所提方法可更准确地预测锂离子电池剩余寿命,与经典的CNN方法、Bi-LSTM方法、EMD-LSTM方法和VMD-GRU方法相比,其均方根误差(ERMSE)分别降低75.7%、78.3%、83.8%、77.8%,平均绝对误差(EMAE)分别降低80.7%、80.9%、86.8%、82.3%,平均绝对百分误差(EMAPE)分别降低81.0%、82.2%、87.0%、83.1%,模型判定系数(R2)分别增加17.4%、23.2%、44.5%、25.8%。

钙离子光时标守时技术研究

近年来光学频率标准(光钟)技术快速发展,国际时间频率咨询委员会计划于2030年用光钟重新定义“秒”,并提出了技术路线,光时标的研究也成为时间频率领域的研究热点。利用钙离子光钟驾驭微波氢钟,开展高精度光时标信号TS(Ca^(+))产生技术研究。结果表明,钙离子光钟准连续稳定运行率可达87%,稳定度达8×10^(-17)/day。对光钟和氢钟的频率比对测量分别采用微波频率锁定方案(上转换)和光生超稳微波方案(下转换),上转换方案引入了并放大了噪声,测量数据比氢钟稳定度差,而下转换方案产生超稳微波,测量数据频率稳定度与氢钟几乎重合,实现了光钟对氢钟的准确测量。将测量得到的频差数据直接置入相位微跃计,产生光时标TS(Ca^(+)),独立运行的光时标TS(Ca^(+))在一个月内与UTC偏差保持在0.6 ns以内。研究成果为报送秒定义数据和驾驭自由原子时TAI提供技术基础,为提升我国光时标守时能力提供了宝贵的技术支持和工程经验。

硅铁合金/碳跨尺度复配策略及稳定性研究

针对硅材料在充放电过程中产生巨大的体积膨胀导致其循环性能差的瓶颈问题,利用等离子体法制备的纳米硅铁合金与微米石墨球磨复合,再以酚醛树脂热解的无定形碳作为碳包覆层,采用液相包覆-高温热解法实现硅铁合金/碳跨尺度微纳复合结构的设计。实验结果表明,添加一定量的酚醛树脂,有助于增加硅铁合金纳米颗粒与微米石墨之间的界面结合,并将硅铁合金纳米颗粒锚定在微米石墨表面,减轻硅铁合金在充放电过程中的巨大体积膨胀。制备的Si-Fe/G@C负极材料具有优异的导电性、电化学循环稳定性和可逆储锂容量,首次库仑效率为84.16%,在0.05 C下,首次放电比容量可达913.80 mAh/g,0.3 C循环200次后,可逆比容量为611.90 mAh/g,容量保持率为98.95%,在锂离子电池充放电过程中表现出高的循环稳定性。

基于多维度多尺度特征的锂离子电池RUL估计方法

准确预测锂离子电池的剩余使用寿命(RUL)对储能系统的高效安全运行具有重要意义。针对已有数据驱动方法估计RUL中提取老化特征不够全面以及需要先预测健康状态变化再估计RUL的不足,本文提出一种利用多维度多尺度特征的RUL估计方法,采用恒流充电电压片段数据直接估计电池的RUL。该模型对数据进行维度变换后利用不同尺度卷积操作提取电压片段的老化特征来映射RUL。基于牛津大学、NASA、马里兰大学公开数据集进行模型验证,验证结果表明该模型能够利用电压片段数据直接估算电池的RUL,无需电池自身SOH变化作为训练数据,对比于基于单一维度的固定尺度的特征具有更高的准确性和通用性。

基于递归图多尺度特征的储能锂离子电池剩余寿命预测方法

锂离子电池在长期循环使用过程中不可避免地会出现性能退化,这直接影响储能锂离子电池系统的稳定运行。为此,本工作提出基于递归图多尺度特征的锂离子电池剩余寿命预测方法,用于解决从一维状态信号中提取关键退化特征的局限性。鉴于递归图像内蕴含丰富的时空退化特征,首先,构建深度学习多尺度特征提取架构,通过可变大小的感受野,识别同一电压区域在多个周期内的时间维度变化以及相邻电压区域之间空间维度的递归图像时空演变,进而提取深层多尺度特征,用于实现从多尺度特征到RUL的映射建模。再次,通过开展综合评估实验,对所提出方法的预测效果进行系统验证。研究结果表明,该方法使用有限数量的充电过程递归图作为输入,能实现模型快速收敛和准确预测。此外,在跨倍率预测场景中,相较于浅层指标,可实现在2C倍率下将绝对误差和均方根误差的指标性能提升约7倍和5.7倍。最后,通过开展与一维序列输入的对比实验,进一步验证基于递归图多尺度特征进行锂离子电池剩余寿命预测的有效性,实现了各评价指标约50%和43%的性能提升,同时成像所需时序电压采样点数据量相对较小。

湖南新田富锶地下水水化学特征与成因分析

研究湖南新田富锶地下水水化学特征及成因,为富锶地下水的可持续利用与开发提供理论依据。对研究区21个下降泉、30个机井富锶地下水样品的水化学类型、化学成分含量特征、成分间相关性以及离子比值的研究。结果表明:下降泉水化学类型全部为HCO_3-Ca型,机井水化学类型以HCO_3-Ca、HCO_3-Ca·Mg型为主。相关分析表明,下降泉和机井中SO_4^(2-)与Ca^(2+)、Mg^(2+)均表现显著相关或极显著相关,HCO_3-与Ca^(2+)、SO_4^(2-)与NO_3^-在下降泉与机井中的相关性具有差异,下降泉、机井Sr与Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_3^-均表现为极显著相关。Gibbs图表明下降泉和机井的水化学组成主要受水-岩相互作用的控制,下降泉、机井c(Ca^(2+))/c(Mg^(2+))、c(HCO_3^-)/c(SO_4^(2-)+Cl^-)、c(Na+)/c(Cl-)、c(Cl^-)/c(Ca^(2+))系数比值具有差异。结果表明富Sr地下水的形成受碳酸盐岩成分影响显著,赋存条件的差异导致富锶地下水在下降泉、机井中的水化学特征、相关性以及离子系数比值的差异。

表面离子注入降低池式沸腾条件下CaSO_4污垢生成

通过离子注入技术,对加热器表面进行处理,改善了金属表面的抗垢性能。在池式沸腾装置中对CaSO4溶液的结垢过程进行了实验研究,并将离子注入表面的抗垢性能与未处理表面进行了比较。研究表明,经离子注入的加热器表面具有良好的抗垢性能。

大庆油区三元复合驱矿场结垢状况分析

通过对大庆油区不同井距、不同碱型三元复合驱采出液中Ca2+和Mg2+及碱浓度变化的分析,研究了结垢对三元复合驱的影响。结果表明,Ca2+和Mg2+浓度变化趋势与采出液碱浓度的变化趋势具有较强的相关性,即随着三元复合驱油体系前缘到达井口,Ca2+和Mg2+浓度大幅度减少,甚至消失,说明油层中出现结垢现象;强碱三元复合驱结垢严重,弱碱三元复合驱结垢较轻;井距越大结垢越严重。在三元复合驱推广应用时,应选用弱碱,井距不宜过大,并尽量采用螺杆泵。

基于KPCA-MTCN的锂离子电池故障诊断方法

为了维护储能系统的安全稳定运行,本文针对锂离子电池故障诊断这一重要问题,提出了一种结合核主成分分析(KPCA)和多尺度时序卷积网络(MTCN)的故障诊断方法.该方法首先归一化故障数据,然后利用KPCA降低数据维度并校验数据的可靠性;其次,根据故障类型对数据进行标注,并按比例划分训练集和测试集;接着在训练阶段使用霜冰算法(RIME)优化MTCN模型的超参数以提高模型的精度;最后基于故障数据验证MTCN的分类精度,并与长短期记忆神经网络(LSTM)、卷积神经网络(CNN)、Xception和ResNet50进行比较.在KPCA验证充电故障和未知故障数据的可靠性后,基于两组数据测试的结果表明,相比于CNN和LSTM,MTCN对于两组故障的分类准确率均为最高,分别达到了99.265%和99.688%,与Xception和ResNet50较为接近.同时针对训练数据量的测试结果表明,在训练数据量较少时MTCN仍能保持较好的诊断效果,说明MTCN的并行结构可以从不同的尺度提取更多的时序信息.

长白山原始阔叶红松林主要乔木树种垂直结构分形分析

应用分形分析中的计盒维数对长白山原始阔叶红松林样地内15种主要乔木树种垂直结构上4个层次的空间分布格局进行研究,结果表明:4个层次从下到上优势种分别是:簇毛槭、白牛槭、五角枫和紫椴。紫椴、五角枫和白牛槭在以后的群落演替中将处于优势地位,而裂叶榆和枫桦的优势地位将衰退;红松在群落演替的过程中会出现先衰退后逐渐恢复优势地位的现象,其他树种在群落中优势不明显,处于伴生地位,仅个别树种在特定层次处于优势地位。五角枫、千金榆、白牛槭、簇毛槭和稠李等树种的空间分布格局聚集强度随年龄增长而减弱,其他树种均不符合该规律。

迪那2气藏凝析水结垢规律实验研究

针对目前国内外对凝析水结垢规律认识不清的问题,采用自研的高温高压凝析水结垢量测试实验装置,通过正交实验方法,测试了高温高压条件下凝析水发生结垢反应前后成垢离子含量变化,研究了地层条件下凝析水离子变化规律以及CO_(2)对凝析水结垢的影响。实验结果表明:凝析水的蒸发导致凝析水中离子含量总体上升,随温度升高,非成垢离子含量升高,成垢离子含量只有在垢物析出时才开始下降,主要形成CaCO_(3)垢与CaSO_(4)垢,与实际井筒垢样全岩分析结果一致;压力降低使得水蒸发加剧,引起成垢离子含量增加,溶解在水中的CO_(2)逸出,其分压降低,易形成CaCO_(3)垢;CO_(2)对CaCO_(3)垢形成的影响存在临界值,对CaSO_(4)垢形成的影响无临界值。本研究可为生产现场井筒内凝析水结垢规律分析及防垢、除垢工艺技术优选提供支撑。

油田注水管线腐蚀结垢成因的药剂控制技术研究

根据注水管道结垢垢样分析结果,制备出注水用阻垢缓蚀剂、杀菌剂,对药剂腐蚀速率、缓蚀率、阻垢率、杀菌率、配伍性等性能进行室内及现场评价。结果表明,制备的阻垢缓蚀剂和杀菌剂综合性能优异,阻垢缓蚀剂加量在120 mg/L时,腐蚀速率、缓蚀率、阻垢率达到最佳,分别为0.009 mm/a,93.15%,97.88%;杀菌剂加量80 mg/L时,对铁细菌、腐生菌和硫酸盐还原菌的杀灭率均达到100%,同时两种药剂的溶解性、成膜性能、乳化倾向、配伍性等指标优异,能够满足现场要求。