2023, 40(1):1-7.
摘要:光催化作为一种绿色、可持续、低耗费的催化技术,在有效净化大气中低浓度NOx(ppb级),保证空气质量、区域和全球气候方面具有极大的应用潜力。针对现有的无机半导体光催化剂存在的吸附容量小、对低浓度的NOx的吸附速率低和光生电子-空穴易复合导致光催化效率低等问题,本研究提出合成具有超高比表面积及孔隙率的有机金属框架作为光催化剂去除大气中低浓度NOx,通过改变催化剂制备时间,采用溶剂热法合成不同反应时间的NH2-MIL-125(Ti)晶体,探究制备时间对催化剂的光催化性能影响。采用XRD、SEM、FTIR、PL、EPR和BET等实验表征手段对不同NH2-MIL-125(Ti)晶体结构、形貌表征及光催化性能分析,并进一步探究其对NOx催化性能与催化制备时间的关系。研究结果表明,制备时间对NH2-MIL-125(Ti)的结晶度、表观形貌、光生电子-空穴复合效率、表面超氧自由基产生量都有一定的影响,对表面官能团种类、光吸收范围、晶格晶面没有影响。 制备时间为24小时、48小时、72小时NH2-MIL-125(Ti)对NOx的净化效率分别为38.22%、42.24%、32.04%,得出结论:当制备时间为48小时NH2-MIL-125(Ti)对NOx的催化性能最好,净化效率最优。
2023, 40(1):8-14.
摘要:化石能源的广泛使用,导致CO2肆意排放至大气环境,引发一系列严重的环境问题。CO2逆水煤气变换(RWGS)反应,是实现CO2资源化利用的有效途径。对RWGS反应催化剂研究情况进行了系统的总结和综述,详细地分析了Pd、Au、Pt、Cu、Fe和Mo基等催化剂的RWGS反应性能,对金属与载体间相互作用和掺杂元素的电子效应对催化RWGS反应性能的影响进行了系统的分析。Pd、Au和Pt等贵金属对CO2弱的结合能力和定向转化能力,需进一步提高贵金属催化剂对CO2分子的吸附和活化能力来提升其催化性能。非贵金属Cu、Fe和Mo基催化剂的低温活性较差,借助新的催化剂制备方法和策略,将进一步提升CO2分子的低温催化转化活性。研究结果证实,通过优化催化剂中活性组分与载体或助剂的相互作用,能实现对相应催化剂的RWGS反应性能进行调控。总结了非贵金属和贵金属催化剂上CO2 加氢机理,分析了非贵金属和贵金属催化剂RWGS反应性能间的差异,为开发制备新型的RWGS反应催化剂材料提供了可行思路和理论依据。
2023, 40(1):15-21.
摘要:目的 为探究不同液态奶样品中微生物的菌群组成和其多样性。方法 采用高通量测序技术对液态奶中细菌16S rRNA的 V3-V4 区进行测序,研究了四组液态奶样品在门水平和属水平的菌群结构。结果 四组样品中共有分类操作单元(Operational Taxonomic Unit,OTU)数目为119个,独有的OTU数分别占15.0%、6.85%、8.86%和12.35%。在门水平,厚壁菌门和变形菌门是四组液态奶的共有菌门,其中4组样品中厚壁菌门的相对丰度分别为38.9%、73.8%、20.9%、29.6%,变形菌门的相对丰度分别为46.9%、10.0%、28.0%、17.2%;在属水平,4组液态奶中的优势菌属分别是芽孢杆菌属、短波单胞菌属;芽孢杆菌属;Cloacibacterium和寡养单胞菌属;芽孢杆菌属、微杆菌属和异常球菌属。结论 四组样品在门水平的菌群组成基本相似。属水平上,液态奶中含有的不动杆菌属、芽孢杆菌属和克雷伯氏菌属属于嗜冷菌,这些菌属可以导致液态奶发生腐败变质等现象。这为今后探索液态奶中腐败菌防治措施提供重要依据。
胡爽,汤亚玲 ,
2023, 40(1):22-27.
摘要:针对因缺乏实际环境因素的考虑而对二氧化氮气体扩散预测不准确的问题,提出可引入降雨量与地形来对气体扩散进行一定的研究分析。以原有高斯烟羽模型为基础,引入雨强以及粗糙度分别代表降雨量与地形来进行改进并进行数值模拟分析。通过对比分析,首先模拟了在同一高度下不同雨强以及不同粗糙度单独对气体扩散的影响;然后再从分别通过对下风向、横风向与气体浓度之间的关系对比;最后,将粗糙度与雨强同时作用并将结果与原模型进行对比分析。根据实验结果发现:降雨量和地势影响了在一定高度上气体扩散浓度值以及扩散范围,对比起传统的高斯烟羽模型,此模拟结果更符合实际。
2023, 40(1):28-33.
摘要:针对无线通信设备对MIMO天线多频段,结构简单和高隔离度的要求,研究提出了一款用于5G手机的新型双频宽带八单元多输入多输出(MIMO)天线;天线基板采用FR4材质,整体尺寸为150mmx75mmx0.4mm;天线“U”型辐射单元加载在基板的一面,尺寸仅为10mmx3.6mm,每个单元被馈源分为两个部分,分别产生3.5GHz和4.9GHz两种谐振模式;同时,在金属板的一面,通过刻蚀矩形槽的方式,改变电流有效路径和阻断单元间的电流传输,以增加工作频带带宽和减弱单元间的耦合程度;仿真和实测结果表明:当S11小于-6dB时可以覆盖3.3~3.6GHz和4.8~5.1 GHz,天线单元间隔离度优于13.6dB,辐射效率达到67%以上。与传统天线相比,天线在结构,带宽,隔离度等方面具有优势,具有良好的应用前景。
李季 , ,胡锦萍,乔敏,王艳
2023, 40(1):34-39.
摘要:强度不均匀性是医学图像中常见的问题,对图像的精确分割提出了许多挑战,图像分割是计算机视觉和计算的基础步骤,提出了一种基于模糊C均值(FCM)的能量最小化方法,将全局聚类和局部聚类相结合,用于磁共振(MR)脑图像的偏场估计和分割。该方法将MR图像分解为两个分量作为全局聚类项的优点,充分利用了表征组织物理性质的真实图像和解释强度不均匀性的偏置场及其各自的空间特性。MR图像的分解描述了整个图像中偏移场的变化,其中组织边界的某些深层变化细节可能会丢失。该方法利用了图像局部区域的不同偏移场的局部聚类项,较好地处理了不同组织间强度的深刻变化。由于局部聚类方法对偏移场的分布缺乏全局控制,此文利用了全局聚类和局部聚类的优点,考虑了两者的结合。在该方法中,通过能量最小化过程同时实现了偏移场估计和组织分割。用FCM迭代优化能量最小化问题,通过真实图像和合成图像与相关模型的对比实验,证明了该模型在偏差校正和分割精度方面的优越性。
2023, 40(1):40-45.
摘要:水平井施工过程中已广泛应用随钻地质导向技术,在持续发展储层随钻测绘等新技术过程中,密度成像技术在随钻地质导向技术中的应用仍然较为普遍。针对南海西部Z油田井控程度低、构造变化大、储层横向变化快等问题,引入了密度成像工具和相应的地质导向技术。借助高分辨率密度成像成果拾取精确的地层倾角,在此基础上分析落实构造形态,判断轨迹所处的相对位置;配合地质录井确定的岩性情况,避免局部相变造成的出层;从而为实时决策提供判断依据并指导地质导向。实施过程中首次提出并使用了过井轴视倾角的概念,改进了常规利用成像数据计算地层倾角的方法并通过实际对比验证;该区块目前已完钻4口水平井,平均长度580m,优质储层钻遇率80%。结论认为:在密度变化明显的构造+岩性油藏中使用该技术,能有效降低构造不确定性等地质风险,提高优质储层钻遇率。
2023, 40(1):46-52.
摘要:针对绕线联轴器具有较长的工作寿命,其可靠性很难快速评定的问题,采用恒加试验方法,进行了绕线联轴器双应力加速寿命试验及其失效寿命数据的统计分析;在加速寿命试验中,通过对绕线联轴器的失效机理进行分析,确定了加速应力及加速模型,采用Escobar-Meeker(E-M)法确定了加速寿命试验的条件矩阵;失效寿命数据的统计分析中,假设绕线联轴器的寿命服从威布尔分布,利用威布尔概率纸检验和巴特利特检验相结合的方式对绕线联轴器的寿命分布进行检验;利用极大似然估计法(MLE)和最佳线性无偏估计法(BLUE)确定分布模型的形状参数和特征寿命,并对参数估计方法进行了分析比较;对绕线联轴器双应力恒加试验数据的统计分析表明:绕线联轴器的寿命可用双应力逆幂律-Weibull精确描述,获得了加速应力-寿命模型,某型绕线联轴器在正常转速水平1000r/min,正常扭矩水平0.6Nm下可靠性指标的最佳线性无偏估计。
2023, 40(1):53-58.
摘要:针对传统高压直流输电线路双端测距依赖高精度同步对时,对通信通道要求较高的问题,提出利用故障行波线模、零模分量在线路中的传输时差来计算故障距离的双端测距方法。该方法通过提取故障行波两种模态分量的暂态信息,检测两种模量分别到达线路两端处的时刻,利用两者的时间差实现故障定位,克服了因两端检测装置时钟不同步所引起的误差。对于线模零模波速难以确定的问题,利用数学方法结合仿真数据拟合出波速曲线,再通过多次迭代过程不断对行波波速和故障距离进行优化,最后得到更准确的行波模量波速和故障距离值。在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建系统仿真模型,模拟时间不同步、不同故障距离和过渡电阻情况下的输电线短路状况,通过分析仿真,结果表明该方法定位准确性高,耐过渡电阻能力强,且不受时间不同步影响,具有良好的稳定性。
2023, 40(1):59-63.
摘要:针对高炉冶炼过程复杂多变,影响高炉炉况的因素众多且运行过程复杂,为保证高炉炉况稳定顺行,开发了一种基于主元分析(PCA)和统计过程控制(SPC)的高炉炉况异常检测模型。由于高炉运行参数具有高耦合和非高斯的特点,该模型首先采用主元分析算法对高炉实际生产的历史离线数据进行聚类分析,然后应用基于T2统计量的多元控制图和单值控制图对聚类后的新变量和相关参数进行监测,从而达到监测高炉出现异常炉况的目的。该模型可以实时监测高炉炉况的异常波动,其中PCA算法将高炉本身的高维数据降到低维,大幅去除数据中的噪声和不重要特征,在实际生产和应用中,节省了大量的成本和时间。选取马钢某高炉炼铁过程为应用场景,结合数据特点调整和改进算法,通过历史数据模拟和实时在线运行验证模型的可靠性和算法的有效性,同时也对指导高炉实际操作技术做出了一定的贡献。
2023, 40(1):64-70.
摘要:针对电机故障诊断问题,尤其电机轴承方面的诊断,提出了LMD分解和麻雀搜索优化算法(SSA)优化支持向量机(SVM)的故障诊断方法。第一步采取小波降噪和LMD算法相结合去处理原始信号,经过小波降噪后的原始故障信号会去掉一部分的干扰,再分解得到原始信号的一系列PF分量,接着使用相关性分析法选择出有效的PF分量进行信号重构,重构后的故障信号再次经过LMD分解得到的PF分量求出各自的能量熵,直接用能量图展现出来。接着将各个PF分量的能量熵组成一组组特征向量输入到支持向量机的故障诊断模型里。利用麻雀搜索算法在支持向量机(SVM)对于电机故障的分类的模型上进行惩罚参数和核参数的挑选和模拟,选择最合适的参数组合建立SSA-SVM故障诊断模型进行仿真实验,通过仿真实验验证该方法的故障诊断准确率高达99.2%,与PSO-SVM和SVM故障诊断模型进行比较分析,实验证明提出来的方案有着更适合的故障识别能力,对电机故障诊断有着很好的适应性和发展性。
2023, 40(1):71-77.
摘要:为降低微型轴流风扇叶根端壁区域二次流所引起的损失,根据涡流发生器的流动控制思想,提出一种在叶根前缘压力面侧设置微型直板的新型流动控制方法;以某微型轴流风扇为研究对象,采用数值模拟结合实验的方法,重点分析了不同安装角的涡流发生器对轴流风扇气动性能及内部流场的影响;研究结果表明:涡流发生器存在提高风扇静压与静压效率的最佳几何安装角,涡流发生器会对叶轮内部流场产生影响,由涡流发生器所形成的诱导涡与压力侧马蹄涡分支进行掺混,会削弱马蹄涡的强度,在一定程度上抑制了由马蹄涡参与演变成的通道涡的发展,使叶轮流道中流体进行再分配;在宏观方面,结构匹配的涡流发生器可提高风扇的气动性能,当涡流发生器安装角度为15°时,在风扇高效运行区间内同原型风扇相比,安装涡流发生器的风扇其静压最多提高8%,静压效率最大可提升2.4%。对于大轮毂比微型轴流风扇,由通道涡所引起的二次流损失不容忽视,同时在对叶轮进行设计优化时应重视叶根端壁处的结构设计。
2023, 40(1):78-84.
摘要:针对并联DC-DC开关电源主从模块电流分配精度不均以及面对负载扰动下动态性能、稳定较差等问题,提出一种基于主从均流的并联方法和将分数阶PID与预测函数(PFC)相结合的控制策略。对预测函数算法进行改进:首先,利用v步离散方法对BUCK变换器进行分段仿射建模(PWA);其次,在保留预测函数控制基础上,引入分数阶PID思想,得到一个新的二次型指标函数;最后,将其与传统PI控制输出效果作对比,利用MATLAB仿真去检验分数阶预测函数(FOPID-PFC)控制策略的可行性和可靠性。仿真结果表明:提出的分数阶PID预测函数,在均流精度上比传统PI高,在面对负载加、减的情况下,超调量和调节时间分别降低了234mv、170 μs和221 mv、210μs,由此验证了BUCK变换器并联系统中,基于主从均流的分数阶预测函数控制策略总体性能优于传统PI控制,且主从模块的电流分配精度也满足预期设想。
2023, 40(1):85-90.
摘要:传统的模糊决策树虽然可以从模糊数据中抽取模糊分类规则,但只能获取节点的隶属度信息,无法得出样本数据对于节点的非隶属度和犹豫度信息,导致数据分类的准确率不高。针对此,基于毕达哥拉斯模糊集理论,提出了一种新的加权毕达哥拉斯模糊决策树算法(Weighted Pythagorean Fuzzy Decision Tree,WPFDT)。首先,通过改进的K-means聚类算法得到连续属性数据的聚类中心,并结合三角模糊数对连续数据进行模糊处理;其次,定义并计算每一个属性的加权毕达哥拉斯模糊熵,选择加权毕达哥拉斯模糊熵最小的属性作为决策树根节点,在根节点下递归选择模糊熵最小的属性作为分裂节点,同时通过阈值控制树的规模,得到从根节点到叶子节点路径的模糊规则以及模糊规则的隶属度、非隶属度以及犹豫度,并完成预测分类,直至生成WPFDT模型;最后,选取UCI上的3个医学数据集(Haberman、Breast Cancer、Parkinson)进行实验,在分类准确率和得出模糊规则的数量与3种传统决策树算法(模糊ID3算法、C4.5算法、CART算法)比较,实验结果表明:WPFDT在分类精度和树大小上都优于其他传统决策树算法,并且有较高的召回率和精确率。
2023, 40(1):91-96.
摘要:在多目标博弈加权纳什平衡理论基础下,讨论多目标博弈在向量值支付函数伪连续条件下加权纳什平衡点的存在性结果;构建伪连续向量值支付函数的博弈空间,给出加权纳什平衡点的定义,同时定义多目标博弈的集值映射,并证明集值映射是非空的、凸的、usco映射;应用Fan-Glicksberg不动点定理、Fort定理以及本质平衡点的定义,讨论权向量和支付函数及策略集三者同时扰动下加权纳什平衡点的通有稳定性情况,得出在Baire分类意义下,构造的问题是本质的,也即是多目标博弈的加权纳什平衡点具有通有稳定性。
2023, 40(1):97-104.
摘要:对工业行业进行有效投资在一定程度上对经济发展有重要影响,作为能源消耗和环境污染的主要源头,为落实绿色发展理念,推动节能减排工作,提出对绿色工业投资的有效性研究。基于非期望SBM-SVM模型并对其改进,选取重庆市2011-2020年工业企业相关指标作为样本数据,将通过非期望SBM模型得到的评价效率分为有效和无效两类作为结果变量,投入和产出指标作为特征变量,构建SVM模型,对工业投资有效性进行分类预测研究,通过“试错法”、PSO、GA智能优化算法对SVM模型的惩罚因子C和核函数参数g进行寻优。结果显示:PSO方法的寻优效果最佳,准确率从71.88%提高到了88.66%;构建的新非期望SBM-SVM模型在对其改进优化后,进行工业投资有效性分类,具有一定的可行性和适用性。
2023, 40(1):105-112.
摘要:用户价值和风险是影响云服务纵深化应用的重要因素,为解决这一障碍,最有效的措施是在云服务定价中考虑这些因素。在传统固定定价和按用量定价机制基础上构建混合定价模型,在以往文献探讨单一影响因素的基础上,研究用户价值与风险双重因素影响下的云服务定价策略。研究表明:云服务提供商应在用户价值较低的市场中提供固定定价机制,在用户价值较高的市场提供混合定价机制,混合定价机制比单一定价机制在市场占有率方面更有优势;伴随风险增大,用户更偏好按用量定价机制购买云服务;交易成本高低是按用量定价机制能否创造价值的关键,随着交易成本不断降低,混合定价机制下的云服务提供商利润和社会福利最优。
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