
磷石膏是湿法生产磷酸的副产物,其长期大量露天堆存可能引发土壤和地下水污染,磷石膏资源化利用已成为行业关注的焦点。为了准确把握该领域的研究热点和发展方向,以Web of Science(WoS)核心数据库和中国知网(CNKI)数据库作为数据源,收集了2002年1月—2025年1月磷石膏资源化利用研究的相关文献,利用CiteSpace软件对这些文献进行分析,构建了相关知识图谱,总结了该领域的研究现状、热点动态及存在的主要问题,并对其发展趋势进行了展望。结果表明:近年来关于磷石膏资源化利用的文章数量呈现上升趋势,我国在该领域的发文量最多,在国际合作中起主导作用;磷石膏资源化利用由单一建筑领域逐步呈现多元化趋势,我国磷石膏资源化利用的技术应用和政策导向是贯穿始终的研究主线;磷石膏资源化利用的研究热点为建筑材料、环境修复、土壤改良及调理组分、高价值产品制备/回收等,存在的主要问题是磷石膏中的杂质成分影响产品性能、实验室研究成果工业转化困难以及标准体系不统一。
偶氮二异戊腈(AMBN)作为典型油溶性偶氮引发剂,其热分解过程伴随剧毒气体释放与潜在燃爆风险,在化工生产与储运中存在安全挑战。通过反应力场分子动力学(ReaxFF⁃MD)模拟与热重分析(TG/DTG)实验,系统探究了AMBN的热解路径及动力学特性。模拟结果表明:高温条件下偶氮键优先断裂,主要生成N₂、HCN、C₂H₂等小分子产物;基于Flynn⁃Wall⁃Ozawa(FWO)和Kissinger⁃Akahira⁃Sunose(KAS)等转化率法计算的平均表观活化能为102.24 kJ/mol,且Coats⁃Redfern法表明Second⁃order(F2)模型为AMBN的最适机理函数模型。本研究为AMBN在工业应用中的热敏感性精准控制与安全评估提供了理论依据。
碱水制氢电解槽是制氢平台的核心部件,其性能影响着制氢平台的产氢纯度和效率。目前,人们对碱水制氢电解槽的研究多聚焦于镶嵌球凸和球凹的流道内部流场分布,电解槽多采用单入口设计,缺乏从入口数量维度对流道内部流场分布规律的分析。为此,搭建了产氢量为10 Nm3/h的碱性电解水制氢试验平台,考察了系统压力和工作温度对制氢电解槽性能的影响,结果表明:当系统压力增大时,电解电流和氢中氧含量均增大;当工作温度升高时,电解电流增大,氢中氧含量降低。根据试验平台的设计参数构建了极板单入口流道模型,同时设计了双入口和三入口的电解槽极板流道,采用计算流体力学(CFD)分析了流道内部的流场分布特性,结果显示:单入口和双入口流道的涡旋分布广,形成低速尾迹区,速度梯度大,流场不均匀;三入口流道的涡旋面积小,流场梯度低,分布较均匀;入口数量及结构显著影响电解液的湍动能,单入口流道易形成高湍流区,双入口和三入口流道通过分流弱化峰值,使湍动能分布更均匀,同时双入口的对称结构可提升湍动能分布的规则性。
通过实验和模拟的方法,以非牛顿流体羧甲基纤维素钠(CMC)水溶液为介质,研究了不同桨间距下流体在内浸盘管的双层宽折叶桨搅拌釜内的传热和流动性能。结果表明:桨间距对釜内流场和温度场的分布有较大影响,当桨间距从0.32T(T为搅拌釜直径)增加到0.39T时,釜内流场和速度分布的变化较小,但釜内流体的平均温度升高,温差减小,搅拌功率降低了3.82%;当桨间距从0.39T增加到0.46T时,釜内温度增幅较小,但温差增大,上下两层桨叶间连接流减弱,出现轴向速度接近于0的区域,导致混合时间延长;在搅拌过程中,釜内流体的黏度随剪切速率和温度的增大而减小,并且在搅拌初期流体黏度因剪切速率增大而快速下降,随后受剪切与温度的共同影响,混合均匀后主要受温度的影响。研究结果可为非牛顿流体搅拌的实际工业应用提供参考。
采用脉动流与凹坑壁面结构相结合的方法强化螺旋管的传热性能。首先通过数值模拟研究了雷诺数Re = 7 000~11 000范围内凹坑的布置参数对螺旋管内流体稳态传热特性的影响,然后分析了脉动流结合凹坑结构对螺旋管的复合强化传热效果,并揭示了强化传热机理。结果表明:在稳态下,沿流向与沿周向的轴长之比a/b>1的凹坑结构的综合传热效果优于a/b ≤ 1的凹坑结构;周向布置数量n = 3、螺旋间距角φ = π/3的凹坑布置方式的综合强化传热效果最佳;脉动流的加入进一步提升了凹坑附近流体的湍流强度,改善了速度与温度场的协同性,脉动周期内1/2以上时间的平均努塞尔数Nu高于稳态值;在研究范围内,无量纲脉动振幅A = 0.25、无量纲频率Wo=13.26时,螺旋管的综合强化传热效果最佳,综合强化传热因子(PEC)为1.051 ~ 1.079;Re = 7 000时凹坑结合脉动流的PEC值相比单一脉动流提升了1.35%~2.08%,相比单一凹坑结构提升了2.19% ~ 4.76%。
浮油作为液浮陀螺仪表的关键组成部分,由于工作环境中的温度分布不均会引起其密度的局部变化,进而产生干扰力矩。采用分子动力学模拟方法,系统地研究了氟化醚聚物的密度与分子量、聚合物分散性指数(PDI)及温度之间的关联规律。通过分子动力学模拟,建立了不同分子量的氟化醚聚物密度模拟模型,并对其在不同温度条件下的密度变化进行了模拟分析。研究结果表明:氟化醚聚物的密度随分子量的增加呈线性增长趋势;氟化醚聚物的密度随温度升高而降低,且分子量越大,其密度对温度变化的敏感性越低。此外,通过研究PDI对氟化醚聚物密度的影响,发现低PDI的氟化醚聚物在温度变化时密度变化幅度较小,表现出更优的抗温变能力。本研究为浮油产品的开发提供了理论依据和数据支持。
通过水热反应制备了一种具有高效协同自然光热转化作用的CuS@PDA(聚多巴胺)/MoS2复合光热纳米粒子。首先,通过多巴胺原位氧化聚合反应,在CuS纳米粒子表面包覆聚多巴胺层形成具有核壳结构的CuS@PDA纳米粒子;然后,通过水热反应在CuS@PDA纳米粒子外表面原位生成MoS2粒子。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射与X射线光电子能谱等测试手段对纳米粒子进行表征。实验结果表明:成功地合成了具有3层结构的CuS@PDA/MoS2光热纳米粒子。通过溶液静电纺丝技术制备了CuS@PDA/MoS2/聚乳酸(PLA)光热纳米纤维功能膜,对CuS@PDA/MoS2/PLA光热纳米纤维功能膜过滤和光热性能进行研究,实验结果表明CuS@PDA/MoS2光热纳米粒子的引入可以显著地提高聚乳酸纤维的自然光热转化性能。在1 kW/m2模拟自然光照射下填料添加量为5%(质量分数)的PLA纤维膜温升比纯PLA纤维膜温升提高了9.2 ℃;同时对纤维膜过滤性能进行4周的跟踪测试,填料添加量为5%(质量分数)的PLA纤维膜过滤效率仍可保持在96%以上,效率保持率为99.29%,高于纯PLA纤维膜的98.12%。
在环保与可持续发展需求的驱动下,生物基聚氨酯作为一种绿色阻尼材料展现出广阔的应用潜力,但目前其在减振降噪领域的应用研究尚不够充分,其阻尼性能仍需进一步提高。以生物基聚三亚甲基醚二醇(PO3G)为软段制备了生物基聚氨酯弹性体。采用物理共混的方法制备了受阻酚AO-80/生物基聚氨酯弹性体复合材料,通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、差示扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)及万能材料试验机对复合材料的氢键作用、力学性能及阻尼行为进行了系统的表征。实验结果表明:随着受阻酚AO-80添加量的增加,复合材料中氢键作用增强,拉伸强度由6.3 MPa提升至10.2 MPa,断裂伸长率从209%提高至321%,玻璃化转变温度(T g)由-43.2 ℃升高至-23.8 ℃,最大损耗因子(tan δ max)由0.71提升至1.06。本研究为开发高性能生物基聚氨酯阻尼材料提供了新思路。
工业领域中通常会产生大量未标记的流数据,如何有效利用这些流数据面临一系列挑战。本研究旨在利用无监督聚类方法对这些数据进行深入分析,揭示其潜在的模式和结构,并为工业生产过程优化提供有效的支持与决策。针对流数据的空间非线性和复杂的几何形态,使用局部线性嵌入将数据从凹凸的、非线性的高维特征映射为低维中较为平整且相对线性的特征,实现数据的特征提取。考虑到一般谱聚类算法在度量相似性时无法很好地展示数据的非线性的问题,为了更精确地衡量数据之间的相似性,结合明可夫斯基距离和余弦相似度更有效地度量数据间的相似性以提高聚类效果。在真实的工业煤气化数据、工业污水处理数据以及两个公开数据集上验证了所提方法的有效性,同时与其他聚类算法进行比较,验证了所提方法聚类效果的优越性。
针对直流电能计量领域缺少直流幅度快速变化特征的组合波形模态模型,以及动态电能信号激励对直流电能表动态误差影响尚不清楚的问题,采用机理建模的方法,首先建立直流电能表信号预处理单元、信号转换单元、功率及电能测量单元的数学模型;其次,定义了典型直流动态波形模态集,建立4种典型直流动态波形模态的数学模型,并构建组合波形模态动态电能测试信号模型;然后,仿真分析输入动态电能测试信号时,可编程放大器(PGA)、功率滤波器和电能累计单元对直流电能表动态误差的影响;最后分析了动态电能测试波形激励下,PGA增益切换延迟、滤波器长度和电能累计单元功率阈值大小分别引起的电能表动态误差。所得结论可为改善电能表动态误差特性提供理论依据。
基于神经网络模型的混凝土表面裂缝图像识别已成为有效的混凝土建筑物缺陷识别方法并得到广泛关注。然而,由于无人机、智能车等搭载的识别设备在运动过程中获取的图像模糊影响了裂缝识别的准确性,并且深度神经网络模型的复杂度较高,限制了其在资源受限的混凝土裂缝智能识别设备上的开发应用。因此,设计了一种基于轻量化的去模糊生成对抗网络和可移动网络(deblurring generative adversarial network and mobile network,DeblurGAN⁃MobileNet)模型的混凝土裂缝图像识别网络,有效提升了在运动模糊背景下混凝土裂缝图像识别的准确度及推理速率。首先,在去运动模糊网络DeblurGAN⁃V2的特征金字塔网络(feature pyramid network,FPN)中,采用“X”型的交叉网络对特征金字塔网络的内部结构进行改进,解决了在图像的跨尺度特征融合过程中因不同尺度特征的分辨率不同,造成特征融合分辨率贡献不均,以及最高维和最低维的特征融合图像信息丢失大的问题;然后,在图像分类网络MobileNetV3的Bottleneck中加入不同空洞率的空洞卷积并逐级联入网络,降低了网络计算复杂度,同时能够在不改变图像尺寸的情况下增大感受视野,提升识别准确率。在不同数据集上的运动模糊复原和裂缝图像识别实验结果表明,所提方法在去运动模糊效果和运动模糊背景下的识别精度方面表现优异。在GOPRO运动模糊数据集和自制混凝土图像数据集上的峰值信噪比(PSNR)分别达到了23.51和21.95,对混凝土裂缝图像的识别精准率为0.889,且推理速率高,平均每张图像仅需0.47 s。
在液态金属快堆中,来自堆芯出口处不同温度的液态金属冷却剂在上腔室混合,会引发附近壁面温度场的波动,进而造成固体结构的热疲劳。基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)软件,采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法对平行三喷口模型中的温度波动进行数值模拟。首先,基于已有的实验数据验证了模拟方法的准确性,随后对比分析了液态铅铋(lead-bismuth eutectic,LBE)、液态铅(Pb)和液态钠(Na)3种液态金属冷却剂温度波动的频率和振幅。结果显示,在平行三喷口模型中,铅基材料的温度波动更为强烈,更容易导致固体结构的热疲劳。
高速离心泵启动过程具有典型非线性,为改善高速离心泵启动过程的控制性能,针对传统比例-积分-微分控制器(PID)和滑模控制器(SMC)存在转速超调量大、趋近滑模面速度低、稳定性差和系统抖振等问题,提出一种新型模糊滑模控制器。首先,建立了高速离心泵启动过程非线性数学模型,利用非线性幂次组合函数和双曲正切函设计了一种新型滑模趋近律,并证明了系统的稳定;然后引入模糊算法,对趋近律系数实时调整,使得趋近过程得到动态控制,进一步优化该控制器的性能;最后,在Simulink上搭建仿真模型进行实验验证,结果表明应用该新型模糊滑模控制器后,离心泵系统启动过程动态响应快速,能快速收敛到稳定状态,基本无超调,具有良好的抗抖振性能,且对于外部负载扰动的干扰具有较强的鲁棒性。
研究了三维可压缩Navier⁃Stokes/Allen⁃Cahn(NSAC)系统滑移边界问题,该系统描述了具有扩散界面的非混相两相流的流动。在初始能量有限和绝热常数 的条件下,利用Faedo⁃Galerkin近似和弱收敛极限证明了带有Navier⁃slip边界条件的初边值问题弱解的全局存在性。
