工程科學學報

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期刊信息

月刊，1955年創刊

ISSN 2095-9389

CN 10-1297/TF

主管單位：教育部

主辦單位：北京科技大學

編　　輯：《工程科學學報》編輯部

出　　版：科學出版社

主任委員：楊仁樹

副主任委員(主編)：吳愛祥

地　　址：北京市海淀區學院路30號

電　　話：(010)62333436

傳　　真：(010)62333436

郵發代碼：82-303

國內發行：北京報刊發行局

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2022年第44卷第11期

欄目

礦業工程
冶金工程·材料科學與工程
控制科學與工程
土木工程·能源工程

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礦業工程

基于溫度效應的半水磷石膏水化反應熱動力學模型

王貽明, 王志凱, 吳愛祥, 彭青松, 李劍秋

2022, 44(11): 1811-1820. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.03.30.003

[摘要](531)

[HTML全文] (221)

[PDF 1956KB](76) [施引文獻] ()

摘要:
為擴大半水磷石膏（HPG）作為充填膠凝材料的工業應用半徑，實現HPG資源化利用技術新突破。本文尋求一種在堆存過程中HPG水化反應放熱量變化的模型，以了解其膠凝性能的變化情況。通過對初始溫度為35、40、60和80 ℃的HPG堆體進行自由水質量分數和溫度監測，發現HPG自由水質量分數變化規律符合一級反應動力學模型，之后基于熱力學和化學反應動力學基本理論，提出了一種關于堆存溫度與時間關系的HPG水化反應熱動力學模型。最后，采用COMSOL Multiphysics數值模擬軟件，將HPG水化反應熱動力學方程嵌入傳熱和ODE模塊，對HPG堆體溫度進行數值模擬，模擬堆體溫度變化曲線與試驗結果較為吻合，驗證了所提出模型的可靠性。

基于智能磨礦介質及CNN和優化SVM模型的球磨機負荷識別方法

徐懷兵, 王廷, 鄒文杰, 趙建軍, 陶樂, 張志軍

2022, 44(11): 1821-1831. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.03.06.001

[摘要](418)

[HTML全文] (134)

[PDF 2850KB](51) [施引文獻] ()

摘要:
當前球磨機負荷檢測方法難以準確評估磨機內部變化，給磨機綜合運行狀態的控制和優化帶來較大難度。本文設計了一款內嵌加速度傳感器且與鋼球介質物理性質相一致的智能磨礦介質用于識別磨機負荷，開展了不同充填率等磨礦條件下的磨礦試驗，設計磨礦效果系數劃分磨機負荷狀態；分別采用了卷積神經網絡方法(CNN)和優化的支持向量機(SVM)模型對智能磨礦介質獲取的加速度信號進行球磨機負荷識別。基于優化的SVM模型將獲取的一維加速度信號進行互補集合經驗模態分解算法（CEEMD）去噪、時域特征值和樣本熵提取等預處理，將上述磨機負荷的特征向量分別輸入GA?SVM、GS?SVM、PSO?SVM分類模型進行訓練，研究表明，PSO?SVM模型的識別準確率可達98.33%，但存在訓練過程繁瑣，耗費時間長的問題。在圖像識別領域具有優秀應用能力的CNN模型是把智能磨礦介質檢測加速度信號數據轉換為二維圖片后直接輸入基于VGG19網絡的CNN模型進行分類識別，磨機負荷分類識別準確率高于優化的SVM模型，可達98.89%，在保證識別準確率的同時有效節約了計算時間。基于CNN的智能磨礦介質球磨機負荷識別方法可為實現球磨機負荷檢測與在線評估提供重要解決方案與技術保障。

地應力對煤層深孔聚能爆破致裂增透的作用

郭德勇, 張超, 朱同功

2022, 44(11): 1832-1843. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.01.25.003

[摘要](354)

[HTML全文] (138)

[PDF 1581KB](39) [施引文獻] ()

摘要:
針對地應力對煤層深孔聚能爆破致裂增透問題，在分析鉆孔圍巖應力場、爆生裂隙擴展及動態卸載效應的基礎上，對不同地應力條件下聚能爆破作用過程及裂隙發育特征進行了數值模擬，并通過在不同埋深下的聚能爆破現場試驗，探討了地應力對煤層深孔聚能爆破致裂增透的作用。結果表明：在高地應力煤層進行深孔聚能爆破時，地應力在煤層深孔聚能爆破裂隙擴展不同階段的作用存在較大區別，在未進行聚能爆破時，鉆孔圍巖應力狀態及形變特征由鉆孔形態以及地應力共同決定。在聚能爆破作用初始階段，由于聚能爆破對圍巖產生的沖擊作用明顯強于地應力，因此爆生裂隙在初期的擴展方向主要由聚能裝藥結構控制，沿聚能槽開口方向形成定向裂隙；隨著裂隙向四周擴展，爆破作用逐漸減弱，地應力作用逐漸顯現，鉆孔圍巖在地應力作用下產生切向壓應力，限制了爆破徑向裂隙擴展。同時，與主應力方向不同的煤體裂隙在較強的剪應力作用下逐漸沿最大主應力方向偏轉。當爆破作用產生的等效動態應力無法繼續使煤體進一步壓縮時，鉆孔圍巖內積聚的彈性應變能開始朝爆破中心方向釋放，形成新的裂隙。此外，不同方向上的裂隙擴展范圍受側壓系數控制，當垂直主應力一定時，隨著側壓系數增大，最小主應力方向的裂隙范圍進一步減小。

基于¹³C?NMR和FTIR的煤塵潤濕性定量表征

林清俠, 汪澍, 金龍哲, 歐盛南

2022, 44(11): 1844-1851. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.03.23.001

[摘要](454)

[HTML全文] (309)

[PDF 1169KB](38) [施引文獻] ()

摘要:
為從微觀角度研究煤塵潤濕性影響因素，探究分子結構參數與煤塵潤濕性之間的定量關系，選取3種不同煤階的煤樣進行煤質特征分析以及煤塵潤濕性接觸角測定，同時通過¹³C核磁共振(¹³C?NMR)和紅外光譜(FTIR)實驗，獲得了煤分子結構參數，利用SPSS進行煤分子結構參數與接觸角的相關性分析，最后，通過MATLAB進行在3種不同類型表面活性劑作用下的煤塵潤濕性定量表征方程的構建。結果表明：在不同類型表面活性劑的作用下，影響煤塵潤濕性的主要因素不同，主要為：¹³C?NMR結構參數中的季碳、亞甲基和次甲基(${{f}}_{\text{al}}^{\text{H}}$

)、酚或芳醚碳(${{f}}_{\text{a}}^{\text{P}}$

)、橋接芳碳(${{f}}_{\text{a}}^{\text{B}}$

)，FTIR結構參數中的酯基（?COO?）、醚基（?O?）、羰基（C=O），可依據構建的定量表征方程，利用煤塵微觀分子結構數據，快速進行煤塵潤濕性的表征，進一步豐富了煤塵潤濕的微觀機理。

冶金工程·材料科學與工程

煙氣循環燒結熱風罩內氣流數值模擬及優化

羅云飛, 龍紅明, 趙利明, 周江虹, 余正偉, 王毅璠

2022, 44(11): 1852-1859. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.01.21.002

[摘要](696)

[HTML全文] (206)

[PDF 2149KB](75) [施引文獻] ()

摘要:
煙氣循環技術是基于部分熱廢氣被再次引入燒結過程的原理而開發的一種新型燒結模式，對提高燒結余熱利用率、降低污染物排放和燒結能耗具有顯著效果。但循環煙氣在煙氣罩內流動狀態、煙氣罩漏風狀況等對煙氣循環的效果及穩定性至關重要。為此，對某鋼廠循環煙氣罩內煙氣流動狀態及漏風狀況進行模擬，結果表明：現有煙氣罩人孔打開時雖然在一定程度上削弱了煙氣進入形成漩渦的強度，但并未改善煙氣旋轉流動，導致料面上煙氣流速不均；通過優化煙氣罩內導流板結構和數量，削弱了煙氣罩內煙氣旋轉流動，明顯改善了循環煙氣的流動，使煙氣分布更均勻；同時煙氣罩漏風狀況大大改善，優化后使A側漏風口由漏風1.2 m³?s^?1變為吸風2.4 m³?s^?1，有利于燒結生產的順行。

面向鋼鐵燒結煙氣NO_x吸附凈化的吸附劑特性

劉應書, 吳曉永, 李子宜, 楊雄, 劉文海, 侯環宇, 邢奕, 李金娟

2022, 44(11): 1860-1867. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.11.01.001

[摘要](501)

[HTML全文] (310)

[PDF 1528KB](51) [施引文獻] ()

摘要:
吸附法是有望同時實現煙氣NO_x超低排放深度凈化與資源化的關鍵技術，高效NO_x吸附劑是其核心關鍵，然而目前針對滿足應用需求的NO_x吸附劑仍缺乏系統認識。本文基于煙氣NO_x凈化效率及材料熱穩定性實際需求，分析挑選了沸石、金屬氧化物、硅鋁膠等代表性吸附劑，研究了NO_x在各吸附劑上的吸附穿透、吸附量、程序升溫脫附等關鍵特性，結合吸附劑孔道特性對比發現，中低硅H-ZSM-5沸石兼具較高NO_x凈化深度、NO_x吸附量、較低脫附溫度且可獲得更易于資源化的NO_x解吸氣，因而可作為優選NO_x吸附劑。進一步地，隨著吸附溫度升高，硅鋁比(w(SiO₂)/w(Al₂O₃) )為25、38的H-ZSM-5的NO_x吸附量均降低，其中低硅H-ZSM-5的NO_x吸附量較高，但吸附傳質系數較低。本文可為煙氣NO_x吸附凈化的效益環保技術提供指導。

釩合金抗高溫氧化腐蝕研究進展

張高偉, 韓文妥, 劉平平, 易曉鷗, 詹倩, 楊善武, 萬發榮

2022, 44(11): 1868-1880. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.05.29.001

[摘要](470)

[HTML全文] (204)

[PDF 3019KB](76) [施引文獻] ()

摘要:
以V?(4?5)Cr?(4?5)Ti合金為代表的釩合金具有高溫性能優異、抗輻照腫脹性能好、中子輻照活化性低等諸多優點，被視為先進核聚變反應堆最有潛力的候選包層結構材料之一。然而，釩合金在較高溫度下的氧化腐蝕及吸氧脆化問題仍是目前制約其實際應用和長壽命服役的重要因素。因此，提升釩合金的抗高溫氧化腐蝕性能，對于提高其服役溫度、延長其服役壽命以及拓寬其應用領域均具有重要意義。本文綜述了國內外有關提升釩合金抗高溫氧化腐蝕性能的三種主要方案，即添加抗氧化性元素、應用擴散型涂層和包覆型涂層，并對這些方案的主要特點、應用實例以及存在的問題進行了分析和討論。上述三種方案中，包覆型涂層由于可以將釩合金基體和服役環境完全隔離，因而具備更大的應用潛力。根據釩合金的應用特點，對先進包覆型抗氧化腐蝕涂層的發展趨勢和技術需求進行了展望，以期為釩合金抗高溫氧化腐蝕研究工作的深入開展提供借鑒。

二維過渡金屬碳化物/碳氮化物（MXene）的穩定性及改進方法

鄭子祥, 王恩會, 侯新梅, 楊濤

2022, 44(11): 1881-1896. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.06.16.008

[摘要](2734)

[HTML全文] (561)

[PDF 8064KB](340) [施引文獻] ()

摘要:
二維（2D）過渡金屬碳化物/碳氮化物(Mxene)材料，因其良好的親水性、導電性、柔韌性以及高贗電容等特性，在儲能、海水淡化、催化、電磁干擾屏蔽、透明導電薄膜等領域有著巨大的應用潛力。然而，由于MXene材料中活性過渡金屬、表面官能團以及結構缺陷的存在，使其在無保護的環境中（含有水、氧等）很容易被氧化，導致穩定性較差。MXene材料的氧化破壞了其片狀結構，降低了其電導率，限制了其更廣泛的應用。本文簡要介紹了MXene的結構和合成方法；綜述了MXene在不同條件下不穩定的機理，即表面官能團和周圍介質發生氧化反應；并從儲存條件、合成方法、氣氛熱處理、表面電性修飾、摻雜等方面討論了提高MXene穩定性的方法。

基于GA?SVM的鋼渣基膠凝材料開發及料漿配比優化

楊曉炳, 閆澤鵬, 尹升華, 李偉光, 高謙

2022, 44(11): 1897-1908. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.02.25.001

[摘要](413)

[HTML全文] (153)

[PDF 1621KB](29) [施引文獻] ()

摘要:
針對某露天轉地下礦山充填成本高的問題，充分利用礦山周邊的工業廢棄物開發滿足嗣后充填采礦法所要求的充填膠凝材料，并對充填料漿的配比進行了優化。首先，分析了材料的物化特性，采用不同的激發配方進行了室內試驗，構建了用于鋼渣基膠凝材料配方預測的GA?SVM模型，確定了鋼渣基膠凝材料的最佳配方（質量分數）為：鋼渣30%、脫硫石膏4%、水泥熟料12%、芒硝1%；其次采用XRD和SEM分析了鋼渣基膠凝材料的水化機理；最后基于灰靶多目標決策模型對料漿配比進行優化實驗，以強度（7 d和28 d）、工作特性（坍落度、泌水率）、成本為指標優化料漿配比。結果表明，采用新型鋼渣基膠凝材料，充填料漿的最佳配比參數為：灰砂比1∶4，固相質量分數為72%。并進行了驗證實驗，得到相應強度參數和工作特性參數分別為1.74 MPa、3.61 MPa、24.2 cm和5.91%，均滿足嗣后充填的要求，此配比條件下的充填成本為每立方米113元，較水泥充填成本降低了38.92%。

垃圾焚燒飛灰熔融無害化及資源化研究現狀

張俊杰, 劉波, 沈漢林, 溫泉, 劉穎, 張柏林, 張深根

2022, 44(11): 1909-1916. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.04.20.006

[摘要](485)

[HTML全文] (739)

[PDF 1802KB](110) [施引文獻] ()

摘要:
垃圾焚燒飛灰因含二噁英和重金屬被列為危險廢物（HW18），存在環境污染風險，2020年全國生活垃圾焚燒量高達14607.6萬噸，以焚燒量5%（質量分數）計算，全國垃圾焚燒飛灰的產生量為730.4萬噸。目前垃圾焚燒飛灰以固化填埋為主，占用土地資源，且堆存量與處理量嚴重失衡，無法實現資源化，因此垃圾焚燒飛灰的無害化及資源化已成為綠色發展的瓶頸課題。本文詳細介紹了垃圾焚燒飛灰經熔融無害化及資源化的研究現狀，闡述了熔融處理垃圾焚燒飛灰的重金屬固化、二噁英降解機理，結合熔融形成的玻璃渣分析了制備微晶玻璃、泡沫微晶玻璃、膠凝材料的資源化技術，并指出現有玻璃化雖能固化重金屬，但在后續資源化以及產品服役過程，重金屬的遷移規律、浸出性需要進一步研究，為垃圾焚燒飛灰的綜合利用提供了參考。

控制科學與工程

基于深度神經網絡的點擊率預測模型

劉弘歷, 武森, 魏桂英, 李新, 高曉楠

2022, 44(11): 1917-1925. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.03.23.002

[摘要](902)

[HTML全文] (493)

[PDF 994KB](146) [施引文獻] ()

摘要:
針對現有深度神經網絡點擊率預測模型在對用戶偏好建模時，難以有效且高效地處理用戶行為序列的問題，提出長短期興趣網絡（Long and short term interests network, LSTIN）模型，充分利用用戶歷史記錄上下文信息和順序信息，提升點擊率預測精準性和訓練效率。使用基于注意力機制的Transformer和激活單元結構完成用戶長、短期興趣建模，對用戶短期興趣進一步使用循環神經網絡（Recurrent neural network, RNN）、卷積神經網絡（Convolutional neural networks, CNN）進行處理，最后使用全連接神經網絡進行預測。在亞馬遜公開數據集上開展實驗，將提出的模型與基于分解機的神經網絡（DeepFM）、深度興趣網絡（Deep interest network, DIN）等點擊率預測模型對比，結果表明提出的模型實現了考慮上下文信息和順序信息的用戶歷史記錄建模，接受者操作特征曲線下面積（Area under curve, AUC）指標為85.831%，相比于基礎模型（BaseModel）提升1.154%，相比于DIN提升0.476%。且因區分用戶長、短期興趣，模型能夠在提升預測精準性的同時保障訓練效率。

霧輔助物聯網中公平節能的計算遷移

陳思光, 尤子慧

2022, 44(11): 1926-1934. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.02.19.002

[摘要](432)

[HTML全文] (180)

[PDF 1387KB](36) [施引文獻] ()

摘要:
為了構建綠色且長生命周期的物聯網，本文提出了一種霧輔助的公平節能物聯網計算遷移方案。首先，基于霧節點計算能力、帶寬資源以及融合霧節點能耗公平性的遷移決策的聯合考量，構建了一個最小化所有任務完成總能耗的優化問題。其次，提出了基于動量梯度和坐標協同下降的公平性能耗最小化算法用于解決上述混合整數非線性規劃問題。該算法基于霧節點的歷史平均能耗、距離、計算能力以及剩余能量值設計了公平性指標以獲得對于霧節點能耗公平性最優的遷移決策；通過提出的動量梯度與坐標協同下降法，聯合優化霧節點分配給各個任務的計算及帶寬資源占比，達到最小化任務處理總能耗。最后，仿真結果表明本文方案能夠取得較快的收斂速度，且與隨機選擇和貪婪任務遷移方案兩種基準方案相比，本文方案的總能耗最低，霧節點的能耗公平性最高，且網絡壽命分別平均提高了23.6%和31.2%。進一步地，該方案在不同霧節點數量以及不同任務大小的環境下仍然能夠保持性能優勢，體現了方案魯棒性高的特點。

基于硬件虛擬化的云服務器設計與實現

鄭臣明, 姚宣霞, 周芳, 鄭雪峰, 楊曉君, 戴榮

2022, 44(11): 1935-1945. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.01.12.005

[摘要](483)

[HTML全文] (173)

[PDF 2026KB](56) [施引文獻] ()

摘要:
隨著互聯網服務、大數據、云計算的興起，云服務器漸成需求主流。相對于傳統基于虛擬機的解決方案，基于硬件虛擬化的云服務器因減少了軟件的花銷能更好地實現高效能、按需簡約，能更好地滿足云計算的需求。與傳統云服務器相比，該服務器的特點是高密度、高效能成本比、高效能功耗比和高可擴展性。本文介紹了云服務器按需配置的設計理念、分布式硬件資源共享的系統結構和硬件資源虛擬化的方法。設計并實現了一個基于硬件虛擬化的16個處理器的云服務器原型系統。在該系統中，基于現場可編程門陣列（Field programmable gate array，FPGA）設計實現云服務器的互聯架構控制器（IFC）。IFC集成網絡、存儲和通用I/O資源，為高密度的云服務器提供多處理器間的互聯。借助于IFC，所有CPU能夠共享網絡、存儲和通用I/O資源，實現硬件資源的虛擬化。對原型系統的網絡和存儲性能進行了測試，結果表明該系統不但具有傳統云服務器的架構優點而且還提供更好的擴展性和更高的性能。

土木工程·能源工程

基于耐震時程法的連續剛構橋地震損傷分析

李軍, 石巖, 張奮杰, 王軍文, 黃兆國

2022, 44(11): 1946-1955. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.12.11.001

[摘要](557)

[HTML全文] (274)

[PDF 3068KB](54) [施引文獻] ()

摘要:
探討了在真實成橋內力狀態下，耐震時程法(Endurance time method，ETM)評估連續剛構橋地震反應與損傷的準確性和有效性. 以一座典型非規則連續剛構橋為背景，采用MIDAS/Civil模擬實際施工過程，經施工階段分析得到10 a收縮徐變下的成橋內力狀態，再借助等效荷載法建立考慮成橋內力狀態的OpenSees動力分析模型；通過與天然地震動下的增量動力分析(Incremental dynamic analysis，IDA)結果相對比，驗證了采用ETM可快速準確地得到地震反應的適用性；通過該方法分析了墩頂位移、梁端位移及碰撞力等地震反應，并采用位移延性系數和Park?Ang損傷指數對橋墩損傷進行了量化分析與評估. 結果表明：ETM可以有效地預測真實成橋內力狀態下連續剛構橋達到某一損傷程度的時間；耐震時間較短時主橋橋墩較引橋橋墩的損傷要小，耐震時間較長時則反之.

GO改性珊瑚砂水泥結石體氯離子阻滯機理研究

陳賓, 何山強, 賀勇, 朱彥武, 趙延林, 胡惠華, 張可能

2022, 44(11): 1956-1965. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.03.06.001

[摘要](412)

[HTML全文] (208)

[PDF 8629KB](37) [施引文獻] ()

摘要:
珊瑚砂地基遠離大陸，在海洋環境下通過注漿或攪拌樁等工藝注入極少摻量氧化石墨烯（GO）的水泥漿液改善珊瑚砂地基，可以大幅提升珊瑚砂水泥結石體阻滯氯離子滲透性能。本文通過快速氯離子遷移試驗（RCM方法）、掃描電鏡（SEM）實驗和Image-Pro Plus圖像處理等，在對比分析河砂與珊瑚砂顆粒形態差異以及摻入GO前后微觀結構變化規律的基礎上，揭示了GO改性珊瑚砂水泥結石體阻滯氯離子滲透的作用機理。試驗結果表明：顆粒棱角度高、形狀不規則、多孔且含有內孔隙等原因是相同工藝條件下珊瑚砂水泥結石體阻滯氯離子滲透性遠低于河砂水泥結石體的主要原因；當摻入質量分數0.02%的GO后，28 d和56 d的珊瑚砂水泥結石體阻滯氯離子滲透性能指標提升程度最高（39.43%與48.93%），并與相同工藝條件下無添加GO的普通河砂水泥結石體指標相近；珊瑚砂水泥結石體阻滯氯離子滲透性能提升程度與GO摻量有關，兩者先呈正相關而后呈負相關，0.02%質量分數為本文最佳試驗摻入量；調控水泥水化產物生成規整有序的水化晶體形狀，改善界面過渡區的形貌，填充內部裂紋的空間，修復孔隙的形貌特征是摻入GO影響珊瑚砂水泥結石體抗氯離子滲透性的主要原因。

分形微通道換熱過程強化研究進展

陳真真, 陳洪強, 黃磊, 郝南京

2022, 44(11): 1966-1977. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2022.01.11.003

[摘要](771)

[HTML全文] (265)

[PDF 5015KB](109) [施引文獻] ()

摘要:
隨著微納制造技術的快速發展，微電子芯片、微反應器和微燃料電池等微型器件受到了研究者越來越多的關注。微型器件的應用不僅對加工工藝和材料具有較高的要求，而且需要高效的熱管理來維持其性能。特別是對于高集成度和高頻化的高性能微電子芯片而言，超高的熱流密度不僅會嚴重制約芯片的性能，而且會顯著影響芯片的壽命和可靠性。鑒于傳統的風冷和液體單相對流換熱冷卻方式無法滿足散熱需求，具有高換熱系數的微通道換熱技術成為解決微型器件散熱問題的重要途徑。然而，常規的微通道換熱技術普遍存在著高流動阻力和非均溫性的難題，限制了該技術的實際規模化應用。近年來，研究者開發出一系列新型的分形微通道技術用于換熱過程強化。本文系統總結了不同類型的分形換熱微通道（包括Y、H、T、Ψ、康托、科赫等分形結構），并對各分形微通道的原理和性能進行了著重介紹，最后對分形微通道換熱的現存挑戰和未來發展方向分別進行了分析和展望，以期為換熱過程強化的發展提供新的研究思路。

用于CO₂捕集的新型石灰煅燒過程的數值分析

張培昆, 張震威, 王立

2022, 44(11): 1978-1987. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.03.22.002

[摘要](590)

[HTML全文] (284)

[PDF 1658KB](85) [施引文獻] ()

摘要:
常規石灰煅燒工藝中燃料在煅燒窯內燃燒，石灰石分解所釋放的二氧化碳（CO₂）與煙氣混合，CO₂捕集需進行氣體分離。而采用CO₂作為循環載氣加熱石灰石料塊的新型煅燒過程，可避免上述混合問題，從而實現直接捕集石灰石分解產生的CO₂。基于CO₂加熱的新型煅燒過程與常規工藝煅燒過程有較大不同，為深入理解新型煅燒過程并對其進行準確設計和有效優化，建立了基于CO₂加熱的石灰煅燒過程的數學模型。基于模型對一臺產量為200 t·d^?1的煅燒窯進行了模擬計算，獲得了氣固溫差、氣相流量、氣相溫度、料塊表面溫度、反應界面溫度和轉化率等關鍵參數在煅燒窯中的分布情況，并分析了進氣溫度、進氣流量和料塊半徑三個工況參數對煅燒過程的影響。

基于Pareto的電池容量衰退權衡優化控制策略

林歆悠, 葉常青, 蘇煉

2022, 44(11): 1988-1997. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2021.03.01.005

[摘要](410)

[HTML全文] (319)

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摘要:
由于插電式混合動力汽車電池可以通過電網獲取比較廉價的電量，傳統的控制策略只考慮充分利用電池電量，但忽略了過度使用電池，會加快動力電池容量的衰退。因此，如何權衡充分利用電池電量與抑制電池容量衰退是新的研究重點。基于電池的半經驗衰退模型，引入電池利用程度因子，建立權衡電池容量衰退的能量管理策略。通過Pareto非劣目標域選取合適的權重因子，將多目標優化問題轉化為單目標問題，采用動態規劃算法獲得權重系數全局最優解，通過權衡不同權重下的油耗和電池容量衰退程度選擇最優權重系數。在燃油消耗相當的情況下，當權重系數為0.9時，可有效抑制電池壽命的衰減速度。最后，通過在線等效油耗最小策略仿真與在同一權重下的動態規劃解進行比較來驗證其有效性。