太原理工大学学报

特约综述

  • 基于不同微结构的水凝胶基柔性传感器件设计及应用

    马泽民;柴嘉婕;王艳芹;陈维毅;

    【目的】受人体皮肤多刺激响应和超灵敏感知能力的启发,具有高度可变形能力及生物相容性的水凝胶已被广泛发展为柔性电子皮肤,广泛应用于人体运动信号和生理指标的监测,在仿生机器人和人机交互领域展现出巨大潜力。值得注意的是,水凝胶基柔性传感器的传感性能高度依赖其微结构设计。不同的微结构显著影响水凝胶基柔性传感器件的灵敏度、响应速度、重复性及适用场景。【方法】系统阐述了水凝胶基传感器在构筑过程中采用的多种微结构(如三明治夹层结构、三维纤毛结构、锥形结构和各向异性结构等),并详细对比了不同微结构的水凝胶基传感器在传感性能方面的差异及应用现状。【结论】通过结合多种微结构并进行复合设计,有望进一步优化水凝胶基柔性传感器件的综合性能,实现多功能集成,并推动其在智能医疗、环境监测及人机交互领域的广泛应用。

    2025年04期 v.56;No.260 591-606页 [查看摘要][在线阅读][下载 3712K]
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  • 基质辅助磷光碳点的制备及复合功能化应用

    吴涛;刘伟峰;刘旭光;

    【目的】室温磷光碳点材料作为一类新型的室温磷光材料,因其优异的光学性能、高稳定性、低毒性等优点而备受关注。近年来,基质辅助策略被证明能够有效防止碳点的聚集猝灭并抑制非辐射跃迁,从而实现高效且长寿命的室温磷光。为此,多种类型的基质材料被开发出来,适用于不同应用场景,极大地拓宽了磷光碳点的应用领域。【方法】从近年来的相关研究出发,概述了基质辅助磷光碳点的磷光机制和合成方法,探讨了基质的作用及分类,并总结了其在生物医学、信息加密、防伪、传感和光电器件等领域的最新应用进展。最后,对基质辅助磷光碳点所面临的挑战和未来发展方向进行了展望。【结论】为相关领域提供研发思路。

    2025年04期 v.56;No.260 607-620页 [查看摘要][在线阅读][下载 3689K]
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化学工程·材料科学与工程

  • 载体形貌对于Ru/CeO2催化剂合成氨性能影响的研究

    王鹏;张江涛;徐永平;李淑英;王爽;

    【目的】钌纳米粒子(Ru nanoparticles, Ru NPs)在反应过程中易团聚,导致其在合成氨中的催化性能显著降低,选取合适的载体分散Ru NPs是一种行之有效的解决策略。【方法】采用OH~-调控策略,通过改变OH~-的浓度合成了三种不同形貌的CeO_2(纳米颗粒(CeO_2-NP)、纳米棒(CeO_2-NR)和纳米立方体(CeO_2-NC)),随后利用浸渍还原法在CeO_2上负载Ru NPs,获得了Ru/CeO_2催化剂,借助于XRD、XPS、SEM、TEM、H_2-TPR等仪器对催化剂物化性质进行了详细表征,并在温和条件下考察了三种催化剂的氨合成活性。【结果】结果显示,当Ru NPs的负载量为2.5%时,得到的2.5%Ru/CeO_2-NR催化剂具有适宜尺寸的Ru NPs、更多的氧空位、Ru—O—Ce键和Ru~(n+)物种,在1 MPa、450℃的条件下,表现出高的氨合成速率。另外,2.5%Ru/CeO_2-NR没有发生氢中毒,并能维持120 h的热稳定性,显示了潜在的实际应用前景。

    2025年04期 v.56;No.260 621-630页 [查看摘要][在线阅读][下载 2679K]
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  • 生物质与石油焦非等温共气化反应特性及动力学

    王晓蕾;张乾;杨宇晶;白慧;黄伟;

    【目的】利用热重分析仪,采用程序升温法,研究CO_2气氛下生物质直接与石油焦共气化反应特性,并考察生物质掺混比例的影响。【方法】通过石油焦掺混生物质灰及脱灰生物质共气化实验,探讨了生物质中矿物质与有机质对石油焦气化的影响。【结果】结果表明,生物质的添加大幅度提高了石油焦气化反应活性,其促进作用随生物质掺混比例增加而增强。共气化反应过程中,生物质中的矿物质而非有机质起着催化气化石油焦的作用,且其催化作用随着矿物质量的增加而增强,而石油焦的存在对生物质热解过程的失重特性则几乎没有影响。生物质脱矿后气化反应活性大幅降低,亦充分证明了生物质中矿物质的催化作用。采用比气化速率对共气化反应分析可得,比气化速率随气化温度升高而单调增加,可利用其评价不同掺混比例共气化原料反应活性高低。以程序升温过程中不同温度下的比气化速率作为对应恒温条件下的速率常数进行动力学计算。结果表明,生物质气化的活化能显著低于脱矿物质生物质活化能,生物质中的矿物质存在大幅降低了反应的活化能。随着生物质掺混比例的增加,石油焦与生物质混合物的活化能逐渐降低。利用获得的动力学方程,可较好地拟合生物质与石油焦混合的共气化反应特性,并可以推测混合物在更高温度条件下的气化反应规律。

    2025年04期 v.56;No.260 631-638页 [查看摘要][在线阅读][下载 2410K]
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  • [MB12Hx]2-催化乙烯中微量乙炔半加氢反应的理论研究

    陈康杰;王婉楠;史秀锋;任瑞鹏;吕永康;

    【目的】乙烯中微量乙炔半加氢存在的主要问题是过度加氢。高浓度的乙烯是导致过度加氢的主要原因,因此,设计具备乙炔富集能力的催化剂对于乙炔半加氢反应具有重要意义。【方法】设计了具有乙炔富集能力的模型催化剂——[MB_(12)H_x]~(2-)(M=Pd、Ni、Ag; x=9、10),基于密度泛函理论(DFT)系统研究了乙烯和乙炔在催化剂表面的吸附行为,及其催化乙炔选择性加氢的反应机理。乙炔加氢反应涉及的各物种(C_2H_2、C_2H_3、CHCH_3、C_2H_4、C_2H_5、H_2以及H原子)在催化剂表面的吸附能、反应热和活化能进行了详细计算。【结果】计算结果表明,在[PdB_(12)H_9]~(2-)、[NiB_(12)H_9]~(2-)、[AgB_(12)H_(10)]~(2-)上,过度加氢(C_2H_4+H=C_2H_5)的能垒明显高于半氢化反应(C_2H_4脱附)的能垒,其中[PdB_(12)H_9]~(2-)表现出了最好的乙烯选择性(2.02 eV),同时[PdB_(12)H_9]~(2-)较低的限速步骤活化能垒体现出该催化剂具备较高的反应活性(1.18 eV)。

    2025年04期 v.56;No.260 639-647页 [查看摘要][在线阅读][下载 2476K]
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  • Fe(Ⅵ)/PS联用工艺降解菲的性能和机理

    景康健;李亚男;王乐心;王建伟;王嘉琪;张国凯;

    【目的】研究Fe(Ⅵ)/PS联用工艺氧化降解菲。【方法】通过荧光检测、GC-MS等方法,考察Fe(Ⅵ)氧化时间、pH以及氧化剂投加量对菲降解效果的影响,探究联用工艺反应机制,推测目标物反应路径。【结果】结果表明,当pH为7,n(Fe(Ⅵ))∶n(PS)∶n(PHE)=2∶2∶1时,在Fe(Ⅵ)反应300 s时加入PS,去除浓度为6μmol·L~(-1)的菲,效率可达83.37%。联用工艺中前期Fe(Ⅵ)高效降解菲,后期利用Fe(Ⅵ)还原的铁物质有效激活PS,生成SO_4~-·与HO·继续氧化降解有机物,发挥了单一氧化法各自的优势。菲在高价态铁、SO_4~-·与HO·等活性物的作用下,主要经9,10菲醌与2,3菲醌两种路径逐步被氧化、羟基化、键裂解、加氢而降解,有效实现了菲的矿化。

    2025年04期 v.56;No.260 648-655页 [查看摘要][在线阅读][下载 2185K]
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  • 低温氧化煤生物降解产甲烷机理研究

    高龙珍;米申昱;刘英超;尹贻凡;郭红光;

    【目的】采空区作为煤炭开采后的主要遗留空间,其内部空间广阔,数量较多,遗煤资源丰富,可作为实施煤层气生物工程的重要潜在场所。尤其值得注意的是,遗煤经过低温氧化处理后,理论上可以显著提升生物甲烷的产量。目前关于生物降解采空区遗煤方面的研究依然较少。【方法】通过开展低、中、高三种不同低温氧化程度的煤(LOC、MOC、HOC)生物降解产甲烷实验,分析煤氧化程度对甲烷生成的影响,从煤结构、微生物群落结构、代谢产物探究低温氧化煤生物降解产甲烷机理。【结果】结果表明,在氧化温度80~180℃以内,生物甲烷产量与氧化程度正相关,氧化煤甲烷产量比原煤高29.63%~202.96%。低温氧化后,煤结构发生了显著变化,其中C—O官能团占比高于原煤7.60%~206.78%,支链化程度和芳香官能团破坏程度都增大。低温氧化显著提高煤的生物可利用度,是甲烷产量提高的主要原因。同时,煤结构的改变促使微生物群落结构发生显著变化,Macellibacteroides丰度明显提高,从原煤中仅占1.08%分别增加到31.97%,49.18%和58.84%。Methanobacterium丰度在低温氧化后显著增大,显示出与Macellibacteroides的协同产甲烷作用,也说明低温氧化导致产甲烷途径更倾向于氢营养型。产气结束后,氧化煤降解液中酸类有机物累积量较原煤增加30.99%~45.25%,促进了酯化反应,导致酯类在反应后占比提升。【结论】研究结果证明了采空区低温氧化煤更有利于生物降解,为采空区煤层气生物工程的实施奠定理论基础。

    2025年04期 v.56;No.260 656-664页 [查看摘要][在线阅读][下载 2610K]
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  • 顶侧复吹熔融炉中侧吹对熔池流动的影响

    樊泽坤;杨智锋;牛艳霞;董子枫;齐庆;申峻;

    【目的】针对煤矸石等固体废弃物的综合利用,基于HIsmelt工艺开发了一种处理煤矸石等固废的新型反应器。【方法】利用Fluent软件对内部发生的多相流反应进行了数值模拟研究,并与顶吹和侧吹的流场进行了对比,计算了熔融液获得的搅拌能,同时研究了侧吹角度和侧吹速度对顶侧复吹熔融炉的影响,确定了最佳的操作参数。【结果】结果表明:顶侧复吹模式下,顶吹和侧吹会相互作用消耗大量能量,使熔融液内部速度自上而下逐渐降低,形成明显的分层;最佳侧吹角度为55°,此时熔融液内高速区、熔融液表面氮气气含率和搅拌能最大;侧吹速度越大,熔池搅拌效果越好,侧吹速度为50 m·s~(-1)时,操作稳定性较好,此时有效能效率为1.25%,为最佳喷吹速度。

    2025年04期 v.56;No.260 665-676页 [查看摘要][在线阅读][下载 2949K]
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  • 不同结构内混式抑尘喷嘴雾化特性实验研究

    邵和;郑沂怡;李文璞;梁忠秋;

    【目的】为了研究喷嘴结构对内混式喷嘴雾化特性的影响。【方法】采用粒径分析和粒子图像测速(PIV)系统,在相同的初始条件下对3种不同内混式喷嘴的雾化特性进行了对比分析。进一步地,利用Fluent软件对喷嘴的内部流动特性和雾化场射流特性开展了数值模拟,以揭示内部结构与雾化性能之间的内在联系。【结果】研究结果表明:随着供水压力的逐步增加,三种内混式雾化喷嘴在雾化射程、雾化角度、雾滴速度以及雾滴粒径方面均展现出显著的增大趋势,喷嘴的雾化范围受到喷孔形状的影响显著,其中扇形喷孔的喷雾作用范围最广,而圆形喷孔则在喷雾射程上表现最佳。在较高的气水压力比(ALR)下,混合腔较长的喷嘴能够维持理想的雾滴粒径,在相同的初始边界条件下,空气帽出口处为圆形的喷嘴所产生的雾滴速度高于扇形喷嘴。数值模拟结果与实验数据基本一致,VOF多相流模型预测的雾化角度与实验观测值几乎吻合。模拟进一步揭示了液相在扇形喷孔喷嘴混合腔内部的回流现象,导致大液滴被压缩空气推向两侧,形成了发散态的雾化场。相比之下,圆形喷孔喷嘴的混合腔内液相集中于中央,形成了集束态的雾化场,且在喷口附近,雾滴速度随轴向距离的增加而降低,雾滴粒径则随之增大。

    2025年04期 v.56;No.260 677-686页 [查看摘要][在线阅读][下载 3351K]
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  • 硫化锌/硫复合材料储钠性能研究

    焦烨亮;高利冬;李刚;潘跃德;

    【目的】硫基材料是一类极具潜力的高容量、低成本储钠材料;然而,其实际比容量和循环性能还有待提高。通过硫复合策略实现硫化锌容量和循环性能的显著提升,并对其低温环境下电化学性能进行探究。【方法】采用简单熔融法制备硫化锌/硫(ZnS/x S,x=1,3,5,7)复合材料并对其储钠性能进行研究;以摩尔比1∶1制备得到的ZnS/1S展现出最优的倍率和循环性能。【结果】ZnS/1S在1 A·g~(-1)电流密度下实现406.5 mAh·g~(-1)的高容量及290次稳定循环。ZnS/1S在5和10 A·g~(-1)的高电流密度下分别循环690和1 000次,比容量仍可高达200和160 mAh·g~(-1),甚至在-20℃的低温环境下,比容量也可高达200 mAh·g~(-1)。ZnS/1S//Na_3V_2(PO_4)_3全电池在0.5 A·g~(-1)电流密度下实现200 mAh·g~(-1)的高容量。ZnS/1S的优异电化学性能归因于ZnS和S的协同效应。本研究为硫基储钠材料的发展提供了新思路。

    2025年04期 v.56;No.260 687-693页 [查看摘要][在线阅读][下载 2191K]
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  • N-MoS2/N-CNTs催化反应界面的构筑及强化过氧化锂氧化还原动力学机理研究

    岳岩;李瑜;周娴娴;刘晓晓;刘帅强;原沁波;刘世斌;

    【目的】由于锂氧电池放电产物Li_2O_2的低电子电导率导致高的充电过电势和滞后的电化学反应动力学,开发高活性的正极催化剂具有重要意义。【方法】采用水热法结合氨气退火法制备了氮掺杂二硫化钼超薄纳米片包覆氮掺杂碳纳米管的复合材料(N-MoS_2/N-CNTs)。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学测试等表征了材料形貌、表面元素状态和在锂氧电池中的电化学性能。【结果】该电极获得了高的初始充/放电容量(7 909/10 015 mAh·g~(-1))和较低的充电过电势,具有较高的催化活性。且在较大O_2传质面积下,锂氧电池性能得到进一步的改善。基于电化学反应工程,提出了锂氧电池可能的初始放电反应界面为电极/Li_2O_2界面,充电反应界面为电极/电解质/Li_2O_2界面。通过三个过电位理论阐述了N-MoS_2/N-CNTs正极锂氧电池的容量与倍率性能提升机制,即电化学反应过电位(η_R)的降低为浓差过电位(η_C)的提升提供了更大空间。

    2025年04期 v.56;No.260 694-705页 [查看摘要][在线阅读][下载 3463K]
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  • Ti6Al4V合金表面渗钽层的制备及力学性能

    付光远;林乃明;李小凯;Meisam Nouri;曾群锋;LI Dongyang;吴玉程;

    【目的】为提高Ti6Al4V(TC4)合金的表面性能,借助双层辉光等离子表面合金化技术在其表面制备渗钽层,结合Taguchi实验设计研究了工艺参数对渗钽层表面硬度的影响。【方法】借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能量谱仪分析渗钽层的特征。使用显微硬度计和纳米压入仪对比研究TC4基体和渗钽层的力学性能。【结果】结果表明:得到优化的工艺参数组合:温度750℃,源阴极压差350 V,保温时间2 h。优化工艺参数的渗钽层连续、均匀、致密,主要由α-Ta和金属间化合物相构成。渗钽层表面硬度比TC4基体提高了约3.2倍,其H/E和H~3/E~2值分别是TC4基体的2.1倍和15.0倍。双辉等离子表面合金化渗钽处理显著提高了TC4合金的抵抗局部塑性变形能力。

    2025年04期 v.56;No.260 706-715页 [查看摘要][在线阅读][下载 3435K]
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  • 0Cr21Al6不锈钢自熔焊接头脆性及调控机理

    郭子昊;杨密;张婷婷;李欣儒;王文先;

    【目的】探究FeCrAl不锈钢的脆性。由于FeCrAl不锈钢为超纯铁素体不锈钢,其焊缝组织粗化、脆性较强、容易产生焊接裂纹,难以用于结构件制造。【方法】以3 mm厚度0Cr21Al6冷轧态板材作为研究对象,对比激光自熔焊与TIG自熔焊接头组织和性能,分析FeCrAl不锈钢的焊接接头的脆性特征并针对性提出接头脆性改善和调控措施。【结果】结果表明,该材料的碳当量高达4.06、冷裂纹倾向严重,是该材料接头易产生横向裂纹的主要原因之一;同时焊接过程中拘束应力也是加剧裂纹产生的重要原因之一,证实采用自由焊接的方式辅以焊后锤击等降低了拘束应力进而避免焊接裂纹发生;与TIG焊接头性能对比,采用能量密度高的激光焊接,接头区组织明显减小、脆性降低,其延伸率提高到10%以上,约为母材的40%;对比焊后超声波冲击处理后接头组织性能分析,发现超声冲击载荷促进了焊缝中心再结晶转变,进一步降低了接头脆性,接头延伸率提高至20%。这为FeCrAl不锈钢电热功能与结构一体化制造提供了理论支持。

    2025年04期 v.56;No.260 716-722页 [查看摘要][在线阅读][下载 3112K]
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  • 基于热力学熵镁合金疲劳裂纹扩展行为研究

    雷鹏飞;闫志峰;贺秀丽;张红霞;王卓然;

    【目的】镁合金构件在疲劳断裂之前没有明显特征,探究镁合金疲劳裂纹扩展过程熵产和熵流变化规律以及AZ31镁合金裂纹扩展速率与热力学熵的关系。【方法】基于裂纹扩展过程中的复杂性,采用红外热像仪监测AZ31镁合金疲劳裂纹扩展过程温度变化,探究其热力学熵变化规律。【结果】结果表明,疲劳裂纹扩展过程中熵产表现出初期平缓下降后突然增加的变化趋势,曲线存在明显的拐点,可用作低速区和高速区的临界值判断,与试验测得的拐点平均误差为7.8%,为判断疲劳裂纹扩展低、高速区临界值提供了可靠的测试方法。此外,相同循环次数下熵流与裂纹扩展速率变化趋势呈线性关系,表明采用单根熵流拟合曲线是可代替Paris公式测量疲劳裂纹扩展速率的有效参数。

    2025年04期 v.56;No.260 723-730页 [查看摘要][在线阅读][下载 2725K]
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  • AZ31B镁合金在薄液膜下的腐蚀行为

    肖东;孙俊丽;侯利锋;刘笑达;卫英慧;

    【目的】为了更深入地理解镁合金大气腐蚀行为。【方法】通过薄液膜(TEL)浸泡实验、电化学测试、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)研究了挤压态和铸态AZ31B在不同厚度的3.5%NaCl薄液膜(TEL)和本体(Bulk)溶液中的腐蚀行为。【结果】结果表明,不同加工状态的AZ31B镁合金在3.5%NaCl本体溶液中腐蚀速率均大于TEL,且TEL中的腐蚀速率随液膜厚度的减小而降低。TEL条件下有利于Mg_5(CO_3)_4(OH)_2·5H_2O生成,能够增强腐蚀产物膜的保护能力。TEL中挤压态AZ31B腐蚀形态为均匀腐蚀,耐蚀性随着浸泡时间的增加整体呈上升趋势,铸态AZ31B以局部腐蚀为主,耐蚀性随浸泡时间增加持续降低。

    2025年04期 v.56;No.260 731-741页 [查看摘要][在线阅读][下载 5853K]
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矿业工程

  • 基于PSO-RVM的落煤瓦斯涌出量预测

    张研;黄兰淘;唐北昌;袁普龙;

    【目的】为提高落煤瓦斯涌出量预测精度,提出一种粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)和相关向量机(relevance vector machine, RVM)相结合的落煤瓦斯涌出量预测方法。【方法】通过RVM建立解吸强度与其影响因素之间的非线性映射关系,利用粒子群优化算法对RVM核参数进行寻优,构建基于PSO-RVM的瓦斯解吸强度与时间预测模型,对瓦斯涌出量进行预测。【结果】在相同样本数据集下的实验结果表明:与GA-BP(genetic algorithm-back)神经网络模型和BP神经网络模型相比,PSO-RVM模型对瓦斯涌出量预测结果的平均相对误差和均方根误差仅为1.04%和0.01,决定系数0.995。该模型精度更优、可信度更高,为落煤瓦斯涌出量的预测提供了一种新的方法。

    2025年04期 v.56;No.260 742-749页 [查看摘要][在线阅读][下载 2192K]
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  • 基于多频声发射的大尺寸花岗岩试件破坏特征的研究

    高诗磊;段东;李杰;

    【目的】岩石是一种复杂的各向异体,其破裂失稳机制尚不明确。为了研究大尺寸花岗岩试件的破坏特征规律,构建了基于多频的声发射监测系统。【方法】采用多频声发射监测系统对大尺寸(200 mm×200 mm×400 mm)花岗岩进行了单轴加载实验,对多频状态下的AE参数能量、振铃计数、频域参数的分布特征进行了定性定量分析,揭示了大尺寸花岗岩声发射信号(AE)产生的机制,建立了多频AE参数与频域之间的关系。【结果】结果表明:采用的多频系统采集的数据相对单频系统采集的数据分布范围更广、岩石破坏特征更加清晰,此结论为工程上岩石破坏特征的研究提供更全面的依据。

    2025年04期 v.56;No.260 750-760页 [查看摘要][在线阅读][下载 4001K]
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  • 仲辛醇乳液增强甘肃肥煤浮选试验研究

    田步令;李伟伟;叶贵川;崔浩然;

    【目的】为了更加高效回收细粒煤,以甘肃肥煤为研究对象探索仲辛醇乳液的分选粒度。【方法】以捕收剂用量、起泡剂用量和矿浆质量浓度为变量进行单因素试验,得到煤泥浮选药剂制度。在捕收剂用量、起泡剂用量和矿浆质量浓度分别为1.0 kg/t、0.12 kg/t和90 g/L的浮选试验条件下,进行仲辛醇及其乳液全粒级和分粒级浮选试验。【结果】全粒级浮选试验结果表明仲辛醇制备成乳液后,在精煤灰分相当时,精煤产率可提高1.32%;在精煤灰分相当、产率相同时,仲辛醇用量可减少30%。分粒级浮选试验结果表明:仲辛醇制备成乳液后,对~0.125 mm粒级煤泥浮选效果较好,对0.25~0.125 mm粒级煤泥浮选效果影响不大,对0.25~0.5 mm粒级煤泥浮选效果略差。因此,仲辛醇乳液增强甘肃肥煤浮选精煤产率增加主要来源于~0.125 mm粒级煤泥,即仲辛醇乳液适宜于回收~0.125 mm粒级煤泥。

    2025年04期 v.56;No.260 761-767页 [查看摘要][在线阅读][下载 2525K]
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  • 焦化厂区多环芳烃和含氧衍生物的污染特征及健康风险

    李晨辉;牟玲;魏颖;李晓帆;李佳洁;冯传阳;刘紫叶;姜辛;

    【目的】探讨焦化厂区母体多环芳烃(Parent Polycyclic Aromatic Hydrocarbons PAHs)及其含氧衍生物(Oxygenated PAHs,OPAHs)的污染特征。【方法】以山西省某典型焦化厂为例,分析了厂区大气PAHs的污染水平、气固分配机制以及健康风险。【结果】结果表明,厂区大气∑_(16)pPAHs平均质量浓度为(6.13±3.25)μg/m~3,以菲、苊烯和荧蒽为主;∑_(10)OPAHs平均质量浓度为(95.02±31.78)ng/m~3,以蒽醌和9-芴酮为主。厂区环境空气中pPAHs和OPAHs夜间浓度明显高于白天。厂区pPAHs和OPAHs主要以气相形式存在,分别占pPAHs和OPAHs总和的55.31%和50.45%,气固分配主要由吸收机制主导。健康风险评估结果表明焦化厂区pPAHs的致癌风险指数白天为7.91×10~(-5),夜晚为3.04×10~(-4),对厂区工人可能存在潜在的致癌风险,且夜间比白天的风险更高。由BaP等效毒性浓度可知,苯并[a]芘对PAHs的毒性贡献最大,其次为二苯并蒽。建议将菲、苊烯、苯并[a]芘、二苯并蒽、荧蒽作为厂区PAHs的首要污染物进行监测。

    2025年04期 v.56;No.260 768-776页 [查看摘要][在线阅读][下载 2397K]
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  • 基于SOFM的太原西山矿山修复区生态地表区划与景观特征研究

    雷泽鑫;孔令飞;章诗芳;高静;赵旭强;

    【目的】以景观视角为切入点,针对太原西山修复区,探讨其生态地表类型的空间分布规律与景观特征,构建精细化生态地表区划方法,为区域生态保护与景观规划提供科学依据。【方法】基于高分辨率遥感影像,采用面向对象分类与多尺度分割技术生成地理对象,并利用自组织特征映射网络(Self-Organizing Feature Map , SOFM)对其景观属性进行聚类分析。通过半变异函数和块基比值确定特征尺度,筛选关键景观格局指数作为聚类输入变量,并对聚类结果进行调整以完成生态地表区划。【结果】研究区域被划分为6类生态地表类型:平原植被丰茂地表、构筑物及附属地表、居住地表、生态修复地表、道路及附属地表和山地植被地表。其中,平原植被丰茂地表为区域生态基质,山地植被地表呈现高异质性,而生态修复地表则体现了动态过渡特征。研究结果揭示了修复区生态地表的空间异质性。SOFM结合景观格局分析,能够有效识别修复区生态地表类型及其特征,为区域生态系统的保护与精细化管理提供科学依据。为类似区域的景观生态研究提供参考。

    2025年04期 v.56;No.260 777-786页 [查看摘要][在线阅读][下载 3178K]
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机械工程

  • 基于改进的自适应代理模型的飞行器总体参数优化设计

    李晓晨;王宇;曾建江;王菡;

    【目的】代理模型因其快速响应能力在现代飞机概念设计中被广泛用于解决优化问题,帮助优化问题更快速地找到最优解。然而代理模型的精度高度依赖训练样本点的选择以及数量,所以加点策略成为代理模型精度提升的关键。【方法】开发出一种基于全局误差期望以及局部变化率的自适应采样策略,可通过优化算法找到高质量样本点,从而以最小的代价提高代理模型的精度。【结果】通过5个不同维度测试函数将本文方法与两种自适应采样方法进行比较,结果表明该方法可以更好对复杂区域进行探索以便于找到最佳样本点。最后,基于某四座机型号总体设计需求,将本方法应用于该飞机总体参数的多目标优化设计,在满足起飞距离以及失速速度等约束要求的前提下,有效提升了航程并且降低了最大起飞重量。

    2025年04期 v.56;No.260 787-794页 [查看摘要][在线阅读][下载 2355K]
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  • 内嵌负泊松比结构的波纹夹芯板吸能特性研究

    王飞;王根伟;宋辉;苏启亮;郭轩甫;

    【目的】提出一种内嵌负泊松比结构的双波纹夹芯板(DCSP-NPR)来研究其吸能特性。【方法】采用有限元模拟的方法对其进行准静态压缩和动态加载计算,研究其变形行为和吸能能力,接着与没有填充负泊松比结构的双波纹夹芯板(DCSP)的准静态压缩力学行为进行对比分析,最后研究星型负泊松比结构的壁厚对夹芯板吸能的影响。【结果】研究表明,在准静态压缩载荷下,与DCSP结构相比DCSP-NPR结构(星型负泊松比结构壁厚为0.1 mm)在密实化之前的最大比吸能可以提高41.2%。动态加载下,高速加载下的比吸能远大于低速加载,但其初始峰值力大大增加,平台载荷波动剧烈。最后,夹芯板密实化之前的最大SEA随着星型负泊松比结构壁厚的增加近似呈抛物线关系增加。

    2025年04期 v.56;No.260 795-803页 [查看摘要][在线阅读][下载 4246K]
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  • 基于偏置滑块机构的乳化液泵传动系统多目标优化

    白海燕;李永康;

    【目的】为改善乳化液泵传动系统的受力状况,提高综采工作面高压大流量乳化液泵传动系统的传动效率与运行平稳性,满足高转速、快响应需求。【方法】以乳化液泵传动系统中曲轴、连杆与十字头所组成的曲柄滑块机构为对象,建立对称滑块与偏置滑块两种传动条件下的运动与动力学模型,以滑块偏距为变量,综合滑块所受压力、排液阶段无效力与吸排液交替点突变压力,采用熵权层次分析法获得各目标的权重,提出乳化液泵传动系统的多目标优化方法。在此基础上,以BRW630/40型乳化液泵为对象,对其传动系统进行设计与多目标优化,并与国外进口成型产品对比验证优化效果。【结果】结果表明:采用现有对称滑块,滑块运动过程中所受压力方向不变,基本呈压力值先增大后减小的半正弦分布;正偏置条件下,滑块所受压力方向存在突变,且随着偏置比增大滑块所受的压力峰值、排液阶段无效力均明显减小,但吸排交替点的突变压力明显上升,存在最优偏置比使综合性能指标最优。基于熵权层次分析法计算最优偏置比为0.2,与进口乳化液泵的偏置比偏差小于10%,该条件下与对称曲柄滑块方案相比,排液阶段滑块最大正压力下降23.1%,传动性能得到有效提升。研究成果为高压大流量乳化液泵传动机构的设计及优化提供理论依据,为促进高端乳化液泵系列化、国产化奠定基础,也为其它类型往复泵的传动系统设计与优化提供参考。

    2025年04期 v.56;No.260 804-811页 [查看摘要][在线阅读][下载 2176K]
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  • 基于自适应趋近律的永磁同步电机直接转矩滑模控制

    陈啸;李娟;柴成龙;陈东雷;李生权;

    【目的】针对永磁同步电机直接转矩调速系统中存在的电磁转矩脉动较大、电机参数变化和负载突变等问题,提出一种基于自适应趋近律的滑模控制策略。【方法】首先,利用超螺旋算法设计磁链转矩环控制器,抑制磁链和转矩脉动。接着,提出基于双曲正切函数和自适应趋近律的滑模转速控制器,解决电机参数变化和指数趋近律的增益过大等问题引起的抖振现象。最后,基于MATLAB/SIMULINK搭建的半实物仿真实验平台,对PI、SMC、STSM和所提的自适应SMC四种控制方法开展对比实验。【结果】结果表明所提方法具有更小的转矩脉动和更优的转速跟踪性能。

    2025年04期 v.56;No.260 812-820页 [查看摘要][在线阅读][下载 2534K]
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