Mass transfer mechanism and relationship of gas–liquid annular flow in a microfluidic cross-junction device

Mass transfer performance of gas–liquid two-phase flow at microscale is the basis of application of microreactor in gas–liquid reaction systems.At present,few researches on the mass transfer property of annular flow have been reported.Therefore,the mass transfer mechanism and relationship of gas–liquid annular flow in a microfluidic cross-junction device are studied in the present study.We find that the main factors,i.e.,flow pattern,liquid film thickness,liquid hydraulic retention time,phase interface fluctuation,and gas flow vorticity,which influence the flow mass transfer property,are directly affected both by gas and liquid flow velocities.But the influences of gas and liquid velocities on different mass transfer influencing factors are different.Thereout,the fitting relationships between gas and liquid flow velocities and mass transfer influencing factors are established.By comparing the results from calculations using fitting equations and simulations,it shows that the fitting equations have relatively high degrees of accuracy.Finally,the Pareto front,namely the Pareto optimal solution set,of gas and liquid velocity conditions for the best flow mass transfer property is obtained using the method of multi-objective particle swarm optimization.It is proved that the mass transfer property of the gas–liquid two-phase flow can be obviously enhanced under the guidance of the obtained Pareto optimal solution set through experimental verification.

Railway Passenger Flow Forecasting by Integrating Passenger Flow Relationship and Spatiotemporal Similarity

Railway passenger flow forecasting can help to develop sensible railway schedules,make full use of railway resources,and meet the travel demand of passengers.The structure of passenger flow in railway networks and the spatiotemporal relationship of passenger flow among stations are two distinctive features of railway passenger flow.Most of the previous studies used only a single feature for prediction and lacked correlations,resulting in suboptimal performance.To address the above-mentioned problem,we proposed the railway passenger flow prediction model called Flow-Similarity Attention Graph Convolutional Network(F-SAGCN).First,we constructed the passenger flow relations graph(RG)based on the Origin-Destination(OD).Second,the Passenger Flow Fluctuation Similarity(PFFS)algorithm is used to measure the similarity of passenger flow between stations,which helps construct the spatiotemporal similarity graph(SG).Then,we determine the weights of the mutual influence of different stations at different times through an attention mechanism and extract spatiotemporal features through graph convolution on the RG and SG.Finally,we fused the spatiotemporal features and the original temporal features of stations for prediction.The comparison experiments on a railway bureau’s accurate railway passenger flow data show that the proposed F-SAGCN method improved the prediction accuracy and reduced the mean absolute percentage error(MAPE)of 46 stations to 7.93%.

Effects of hot deformation parameters on flow stress and establishment of constitutive relationship system of BT20 titanium alloy

The hot compression experiments were performed to investigate the effects of hot deformation parameters on the flow stress of BT20(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V) titanium alloy. The results show that the flow stress decreases with the increment of deformation temperature and increases with the growth of strain rate. The peak stress moves toward the direction of strain reducing and the strain rate sensitivity increases with the rising deformation temperature. There is obvious deformation heating created during hot deformation under relatively higher strain rate and lower deformation temperature. The improved back propagation(BP) neural network with 3-20-16-1 architecture has been employed to establish the prediction model of flow stress using deformation degree, deformation temperature and strain rate as input variables. The predicted values obtained by BP network agree well with the measured values, the relative error is within 6.5% for the sample data and not bigger than 9% for the non-sample data, which indicates that the ANNs adopted can predict the flow stress of BT20 alloy effectively and can be used as constitutive relationship system applied to FEM simulation of plastic deformation.

High gene flows promote close genetic relationship among finewool sheep populations(Ovis aries) in China

The aim of our present study was to construct genetic structure and relationships among Chinese fine-wool sheep breeds. 46 individuals from 25 breeds or strains were genotyped based on the Illumina Ovine 50K SNP array. Meanwhile, genetic variations among 482 individuals from 9 populations were genotyped with 10 microsatellites. In this study, we found high genetic polymorphisms for the microsatellites, while 7 loci in the Chinese superfine Merino strain （Xinjiang types） （CMS） and 5 loci in Gansu alpine superfine-wool sheep strain （GSS） groups were found deviated from Hardy-Weinberg equilibrium （HWE）. Genetic drift FsT=0.019 （P〈0.001） and high gene flows were detected in all the 7 fine-wool sheep populations. Phylogenetic analysis showed fine-wool sheep populations were clustered in a group independent from the Chinese indigenous breeds such that the 7 fine-wool sheep clustered distinct from Liangshan semifine-wool sheep （LS） and Hu sheep （HY） reflected by different population differentiation analyses. Overall, our findings suggested that all fine-wool sheep populations have close genetic relationship, which is consistent with their breeding progress. These populations, therefore, can be regarded as open-breeding populations with high levels of gene flows. Furthermore, the two superfine-wool strains, viz., CMS and GSS, might be formed by strong artificial selection and with frequent introduction of Australian Merino. Our results can assist in breeding of superfine-wool sheep and provide guidance for the cultivation of new fine-wool sheep breeds with different breeding objectives.

Strongly nonlinear long interfacial waves in uniform basic flows and their dispersion relationship

In this paper, long interfacial waves of finite amplitude in uniform basic flows are considered with the assumption that the aspect ratio between wavelength and water depth is small. A new model is derived using the velocities at arbitrary distances from the still water level as the velocity variables instead of the commonly used depth-averaged velocities. This significantly improves the dispersion properties and makes them applicable to a wider range of water depths. Since its derivation requires no assumption on wave amplitude, the model thus can be used to describe waves with arbitrary amplitude.

Relationship between the Interannual Variations of Total Ozone in the Northern Hemisphere and the QBO of Basic Flow in the Tropical Stratosphere

The harmonic analyses of monthly mean total ozone in the atmosphere over the Northern Hemisphere for 26 years (1960-1985) are made by using the Fourier expansion. The analysed results show that there is obviously a quasi-biennial oscillation (QBO) in the interannual variations of the amplitudes of total ozone. Generally, the amplitudes of wavenumber 1 and 2 during the westerly of the equatorial QBO are larger than those during the easterly. In the early winter, the amplitude of wavenumber 1 during the easterly phase is larger, and in the late winter, it is larger during the westerly phase. These are in good agreement with the observational distributions.

The relationship of tension and blood flow of the expanded pedicled fasciocutaneous flap in pig

Objective To evaluate the effect of wound closure tension on the blood flow of the expanded pedicled fasciocutaneous flap,so as to find the best tension for the blood supply of the flap.Methods 8 piglets,aged 9-12 months,were used.On

基于跌坎压力自相似分布的明渠水深−流量关系推求

明渠流量计量是高效灌溉、合理分配水资源和进行用水有效管理的重要手段。跌水是常见的明渠水流上下游衔接的水利设施。当跌落水流不受跌坎下游水流影响时形成自由跌流,可用于明渠流量的精确计量。受自由跌流影响,跌坎断面水流由缓流向急流转变,压力分布显著偏离静水压力分布规律。而获得跌坎压力分布及其准确描述方程则正是明渠自由跌流流量公式推求的关键,其准确与否决定了利用跌流进行流量计量的精度。本文首先通过模型试验和数值计算对矩形明渠自由跌流的断面压力分布特征进行研究,而后利用理论推导建立了明渠跌流的水深−流量关系公式。研究发现,明渠跌水跌坎断面压力呈典型自相似分布规律,其无量纲压力值分布倾向于一条曲线,压力最大值为0.238he(he为跌坎水深),出现在竖向距跌坎0.209he水深处,并且压力自相似分布规律与明渠流量、渠道底坡和边壁糙率无关。在此基础上,结合幂函数和尾迹函数提出了描述跌坎断面压力分布的函数方程,并给出了最大压力和最大压力位置的计算公式,然后根据动量方程和流量连续方程推求了明渠自由跌流的流量计算公式。最后,对本文和其他研究者提出的流量计算公式采用试验数据进行了对比分析,结果表明:本文提出的流量公式在明渠流量为5~100 L/s,底坡为–0.0112~0.0534、糙率为0.0930~0.0193的研究范围内,具有更高的精度和适用性,计算误差在±5%之内,可适用于该流量、底坡和边壁糙率范围内矩形明渠自由跌流的流量精确计算。本文研究结果对于利用自由跌流进行明渠流量计量提供了理论与技术支撑,具有重要的工程应用价值。

要素流动对城乡融合发展的影响机理与空间分异研究

城乡要素双向自由流动有利于提高要素配置效率和优化城乡关系,促进城乡融合发展。现有关于要素流动对城乡融合发展的研究主要围绕传统生产要素对城乡融合发展的研究展开讨论,鲜有文献将数据这一新型生产要素纳入城乡要素流动范围并探索其对城乡融合发展的影响机理。基于2010—2021年中国31个省份的面板数据,在测算要素流动、城乡融合发展水平的基础上,构建双向固定效应模型、地理加权回归模型和中介效应模型实证检验要素流动对城乡融合发展的影响效应及作用机制。研究发现:第一,全国要素流动总指数呈现出小幅度增长的态势,位于均值之上的地区中64%是城乡融合发展试验区,说明城乡融合发展政策实施具有重要的引导作用;第二,要素流动显著促进城乡融合发展,这一结论在引入城乡之间距离作为工具变量进行内生性检验、采用删除4个直辖市和缩短时间窗口的方法进行稳健性检验之后仍然成立;第三,空间异质性分析中,劳动力、土地和数据要素始终表现出促进城乡融合发展的作用,随着时间的推移,土地要素对不同地区城乡融合发展影响程度逐渐增强、影响范围逐步扩大,技术要素对城乡融合发展的促进逐渐凸现,由华东和华南地区向东北和西南地区转移;第四,在要素流动影响城乡融合发展的过程中,电商销售是要素流动影响城乡融合发展的重要途径,农业机械化和产业结构变迁并未发挥出中介变量的作用,不同于已有的研究结果。因此,今后持续深化城乡融合发展的内涵与外延、拓展深度与广度;始终以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,运用科学的世界观和方法论,坚持整体推进与试点示范相统一的指导原则,推广实践中形成的典型经验。研究结论为城乡要素双向合理流动的机制建立、城乡融合发展体制机制的健全提供了理论和经验上的参考。

从同步数据分析乔木树干液流与气象因子的关系

[目的]树干液流是研究植物蒸腾耗水的重要生理指标,树种和气象因子均是其关键影响因素。本文旨在消除树种因素限制,探讨树干液流与气象因子之间的关系。[方法]以哈尼梯田水源区3种林分中10种乔木树种为研究对象,采用Granier热扩散探针技术测定其树干液流速率,将其同步数据与气象因子进行关联分析。[结果]从次生落叶阔叶林和原生常绿阔叶林的7779条乔木树干液流速率数据中发现7条异常数据,且这些异常数据在各个树种中都表现出同步一致性;进一步关联分析表明,太阳辐射的突然增加是产生乔木树干液流数据同步上升的主要原因,而降雨则是产生树干液流数据同步下降的主要原因,两者的变化可导致其他气象因子发生变化,从而影响树干液流速率;树干液流与气象因子存在一定的时滞效应,在发生同步异常数据的气候条件下,树干液流滞后太阳辐射0~30 min,提前于饱和水汽压差、气温和湿度0~60 min,滞后或提前时间远小于正常气候条件下各树种的时滞时间。[结论]乔木树干液流受到太阳辐射和降雨等气象因子的综合调节,其中太阳辐射的影响最为显著。研究结果可为从生理生态角度探究乔木的蒸腾作用与气象因子的关系提供科学依据。

深圳市轨道交通车站与土地利用互动性研究

城市轨道交通与土地利用发展相互影响,两者协调发展有助于缓解城市交通拥堵,是城市可持续发展的关键问题之一.利用中国深圳市1999年与2015年的建筑普查、土地利用以及轨道交通车站刷卡数据,从开发强度、用地信息熵、车站类型及早晚高峰客流量等多个指标精细化分析轨道交通车站运能与周边土地利用之间的内在联系,并引入“节点-场所”模型构建指标体系评价轨道交通车站与土地利用间的发展协调程度,利用k-means聚类分析将二者协调状态划分为从属状态、平衡状态及失衡状态.结果表明,随着轨道交通车站开发建设,深圳市轨道交通车站周边土地集约利用水平提高;车站客流量与周边土地利用指标的相关性显著,全天客流量与容积率和商办建筑面积显著正相关,早高峰客流量与居住建筑面积和建筑密度显著正相关,而与容积率显著负相关,晚高峰客流量则与商办建筑面积和道路网密度显著正相关.深圳市轨道交通车站与站点周边土地利用协调发展水平偏低,站点类型以节点和场所价值低度均衡发展的从属状态为主,而协调状态则较少且集中分布在中心区圈层.未来应进一步对失衡节点地区采取针对性的开发策略,提升集聚效应与服务水平.

一种高效的OpenFlow流表拆分压缩算法

在软件定义网络中,OpenFlow通过丰富的匹配字段提供了网络流的细粒度管理,同时也带来了流表规模庞大的问题,给OpenFlow交换机的TCAM存储资源提出了严峻的挑战.为此,本文基于匹配域间关系,提出一种高效的OpenFlow流表拆分压缩算法.该算法首先分析了流表匹配字段之间的共存和互斥关系,并据此将流表划分出多个规模较小的子流表,进而针对每个字段建立判定条件,对子流表做进一步压缩,以实现OpenFlow流表的高效存储.最后,借助实际网络流量样本,对本文所提算法的流表压缩性能进行了实验评估.实验结果表明:本文所提算法的流表压缩率明显高于现有压缩算法,可有效节省流表存储资源.

基于可解释机器学习框架的列车乘车区段客流分布预测方法

为解释客运产品特征对列车乘车区段客流分布预测的影响,本文提出一种基于可解释机器学习框架的高速铁路列车乘车区段客流分布预测方法。首先,提出基于梯度提升树模型的高速铁路列车乘车区段客流分布预测框架,构建不同梯度提升树模型(GBDT、XGBoost、LightGBM及CatBoost)的高速铁路列车乘车区段客流分布预测模型;其次,计算特征贡献重要度,基于SHAP(SHapley Additive exPlanations)方法实现特征变量优化,揭示单一特征和交互特征与列车乘车区段客流分布预测的非线性关系。北京南—上海虹桥间列车客流分布预测结果表明:4种模型可精准预测客流分布结果,GBDT,XGBoost,LightGBM及CatBoost在测试集的决定系数分别为0.9664,0.9601,0.9680及0.9715;特征优化后,按贡献重要度排序依次为标杆车,票价,旅行时间,日期,星期,车次及出发时间;特征优化后,CatBoost-7模型在验证集中的决定系数为0.9458;日期和标杆车对客流分布预测呈现非线性正相关,旅行时间对客流分布预测呈现非线性负相关,低旅行时间、高票价及出发时间整点的标杆车对客流分布预测产生正向影响。本文研究结果能够为高速铁路客运产品设计提供一定参考价值。

黄河上游宁蒙河段平滩流量变化与水沙过程的响应关系

平滩流量是表征河道排洪输沙能力的重要指标,开展宁蒙河段平滩流量变化机理的研究对于治理黄河意义重大,本文采用实测资料分析的方法,研究了黄河上游宁蒙河段平滩流量变化特征及其与汛期水沙过程的定量关系。研究结果表明:黄河上游宁蒙河段沿程六站平滩流量由1960年代中期的3600~5800 m^(3)/s减小到目前的1900~4000 m^(3)/s。2000年前宁蒙河段三湖河口平滩流量与汛期水沙过程关系点群与2000年后两者关系点群存在明显分区,说明2000年后宁蒙河段河床演变机理发生了变化,遵循不同规律。建立的宁蒙河段三湖河口平滩流量与汛期水沙过程的定量关系式表明,宁蒙河段平滩流量随着汛期平均水量的减小(增大)而减小(增大),随着汛期平均来沙系数的减小(增大)而增大(减小),随着汛期水流过程参数的增大(减小)而增大(减小)。

基于浓度与流量突变的河流总磷通量估算

为进一步加深对流量与水质浓度突变特征的理解,探究浓度与流量突变点对通量模拟的影响,本研究基于Mann-Kendall突变检验法以及贝叶斯突变点模型,对潮河流域20多年来(1992—2014年)的径流量、总磷(TP)浓度以及二者之间关系进行突变分析,并结合LOADEST模型估算TP通量。结果表明:潮河流域径流、TP浓度整体均呈下降趋势,径流突变点发生于1998年,突变前后的平均流量分别为7.92 m^(3)·s^(-1)和2.86 m^(3)·s^(-1);TP浓度突变点发生于1993年和1996年,1992—1993年、1994—1996年和1997—2014年平均浓度分别为0.08、0.06 mg·L^(-1)和0.03 mg·L^(-1)。TP浓度-流量关系在2004年12月前后发生突变,前后两个阶段的流量阈值分别为2.36 m^(3)·s^(-1)和9.08 m^(3)·s^(-1)。突变点前,TP浓度与流量的关系是典型的流量驱动模式;突变点后二者关系会在高流量情况下转变为稀释主导模式。基于突变点识别的分段建模有助于改善LOADEST模型的模拟效果,而不同类型突变点各有优势。基于TP浓度突变点的分段模型的整体模拟效果最佳,使纳什系数从0.50提高到0.96;基于浓度-径流关系突变点的模型对关系突变后TP通量的模拟效果最佳,使纳什系数从-0.31提高到0.89。此外本研究讨论了降水及流域管理措施的可能影响。研究表明,进行水质建模及负荷模拟时,考虑水质浓度与流量及其关系的突变可在一定程度上提高模型的适用性。

超声波燃气表燃气-空气关系计量特性研究

作为新型电子式计量器具,超声波燃气表具有宽量程、无机械传动结构、灵敏度高等特点。燃气表的计量特性评价一般采用空气介质。因此,空气介质和燃气介质下计量性能的一致性至关重要。采用扩展不确定度U=0.25%(k=2)的活塞式实气流量标准装置,分别对流量范围为0.04~6m~3/h和0.025~4m~3/h的1.5级超声波燃气表的燃气-空气关系性能进行试验。试验结果表明:1~#、2~#、3~#G4超声波燃气表在流量点q_(min)的燃气-空气平均误差偏移相对较大,而4~#、5~#、6~#G2.5超声波燃气表在各流量点的误差发生普遍偏移。这分别是由零点漂移和错波现象引起的。因此,在超声波燃气表的检验检测和计量性能评价试验中建议增加燃气-空气关系项目。试验结果可为国内超声波燃气表的技术研发和检定方法改进等提供重要的数据参考。

区域智慧物流能力发展要素判定与提升路径——基于全面关系流管理理论

后疫情时代物流行业加快向智慧物流方向转型升级,提升区域智慧物流能力有助于推动物流行业高质量发展。探索区域智慧物流能力发展提升路径,能够避免资源浪费,精准发展。文章从含义、特征和构成要素三个角度对智慧物流能力进行概念辨析,分别以长三角经济区和粤港澳大湾区作为研究对象,从区域智慧物流能力感知层、网络层和应用层角度出发建立3级评价指标体系,利用基于熵值的模糊物元欧式贴近度法对两个区域十年智慧物流能力进行测度,最后基于全面关系流管理理论判定区域智慧物流能力发展关键要素,并通过分析关键要素具体情况,得出相应发展提升路径。结果表明,一方面,长三角经济区智慧物流能力总体呈现稳步上升趋势,而粤港澳大湾区智慧物流能力相对较弱,需要通过对关键要素进行判定,进而通过优化与组织关键要素来改善。另一方面,关键要素位序差异下,提升区域智慧物流能力需要通过合理安排关键要素位序以上的要素资源来实现。本研究为区域智慧物流能力发展提升路径指出明确方向,为区域物流发展提供一定参考价值。

基于风流运动的粉尘运移研究进展及趋势

矿井机械化、智能化水平提升所导致的粉尘问题愈发严重,探究风流-粉尘运移规律,掌握工作面风流、粉尘的运动特征,对改进工作面控尘措施,改善井下作业环境,加速实现绿色矿山目标具有重要意义。通过查阅国内外文献资料,调研相关研究进展与实践经验,从粉尘受力运动原理、相似实验设计、数值模拟研究、组合方法效果评估等方面,研究当前风流场及其对粉尘分布的影响,认为当前存在风流场与粉尘之间相互作用复杂,粉尘受力运动机理与运动路径研究不透彻,不同因素组合作用与粉尘运移规律关系不明朗等问题。从提高规律向实用性和普遍性转变的角度,提出风流-粉尘运移规律的研究重点应向明晰粉尘运移受力机理和作用力协同机制、建立多参数表征运移规律、提升监测仪器精密度、减弱次要因素对相似实验结果影响程度、增强对风流场和粉尘运移力学特征的认知、明朗影响因素间的耦合关系、构建适用于气-固两相流的数学模型及完善颗粒运动扩散方程8个方面转变。

城市轨道交通非常态客流出行影响机制研究

为探究异常天气情况下多维空间属性对轨道交通非常态客流出行机制的影响,基于梯度提升决策树模型,分析异常天气下天津市143个轨道交通站点的非常态客流出行特征,解析经济属性、交通便利性、建成环境等10个影响因子对非常态客流量的非线性影响机制。研究发现:①异常天气下,轨道交通站点日均客流显著增长。受天气状况的影响,97%的轨道交通站点日均客流呈增长趋势,其中天津站客流增长幅度最大,达到32%;②建成环境对城市轨道交通非常态客流的影响最为显著,达到86.44%,因子“到市中心距离”影响程度最大;③各影响因子与非常态客流之间具有明显的非线性关系与阈值效应,除公交站点数量、交叉口数量以及居住设施密度与非常态客流间呈波动“凸”形非线性关系外,其他影响因子整体保持非线性正相关或负相关。

王甫洲电厂水文站水位流量关系单值化分析研究

王甫洲电厂水文站位于王甫洲电厂尾水渠内,研究分析汉江新集水利枢纽蓄水后对王甫洲水利枢纽电厂尾水渠的顶托影响。经过一年多的水文测验验证王甫洲电厂提供的实时水位流量数据可靠、精度较高,可作为水文站定线推流的主要依据。在排除其他外部影响因素后,在电厂发电期内,可利用其水位流量均稳定时的数据建立水位流量的单一线关系。经验证,关系线可以用于推算水文站的旬平均流量、月平均流量以及时段径流。