摘要：为了研究钢铁制造流程耗散结构的本质及其特征,以高炉炼铁区段为对象,研究解析了多工序协同动态运行条件下的耗散结构优化问题。由料场、焦化、烧结、球团、高炉等工序所组成的炼铁区段,不仅是钢铁制造流程中重要的物质/能源转换中心,也是全流程动态有序、协同连续运行的关键和基础环节。炼铁区段的物理本质是铁素物质流在碳素能量流的驱动和作用下,经过一系列热量、质量和动量传输以及复杂的冶金物理化学反应工程,将铁矿石转换/转化成为高温液态生铁,并生成高炉煤气和液态炉渣,同时产生大量余能、余热的工艺过程。这一复杂的工艺过程需要多工序协同耦合、耗散结构优化、动态有序运行。分析了耗散结构理论的内涵及耗散结构形成与维持的基本条件,指出钢铁制造流程炼铁区段是一个典型的耗散结构。阐述了炼铁区段主要工序功能解析优化和工程演化的历程,指出焦化、烧结、球团等单元工序的形成和发展,是现代高炉功能解析优化、集成优化和重构优化的演化结果和工程效应。其优化的目标包括了提高产品质量和生产高效、降低运行成本和能源消耗、减少CO_(2)和污染物排放、实现生态环境友好等。基于耗散结构理论,提出了炼铁区段主要单元功能解析、耗散结构特征、耗散结构体系建构及优化的理论与方法,论述了单元工序功能的对比分析和选择确定、设备/装置的能力和数量等参数的选择等。以耗散结构理论和冶金流程工程学为指导,构建了首钢京唐钢铁厂炼铁区段概念设计、顶层设计、动态精准设计体系,形成了动态有序、协同连续、耗散优化的工艺流程。生产实践证实,其耗散结构合理、物质和能量耗散低、生产运行指标先进、经济效益和社会效益显著,具有重大的理论研究和推广应用价值。

摘要：洒金纸是我国传统的加工纸,其使用历史悠久,富于装饰效果,在书写、绘画、装帧等领域应用十分广泛,其经久不衰一直沿用至今。洒金纸也传播到邻近的朝鲜半岛、日本并广为流行。传统洒金纸使用一种或多种加工工艺制作而成,充分展现了中国古代独特的纸面装饰技术及艺术审美。目前存世的洒金纸文物艺术品种类、数量较多,但相关科技分析却鲜有报道。为了探讨传统洒金纸“洒金”材料和工艺,利用光学显微镜、扫描电镜-能谱仪、红外光谱仪等手段,对一件清代洒金纸样品进行科技分析:通过光学显微镜、电子显微镜形貌观察,可见样品“洒金”区域呈箔片状并有金属光泽;利用扫描电镜-能谱仪对“洒金”颗粒进行能谱Mapping分析,可知Al、S、K、Cu、Ag、Au元素呈现明显的梯度分布且与“洒金”颗粒形状轮廓完全吻合,进一步分析表明其主呈色色料为Au,结合显微观察可知“洒金”材料的呈色物质为金箔,且制作金箔的Au伴生Ag、Cu等杂质;“洒金”材料中的Mg、Al、Si、S、K、Ca等元素应主要来源于填料,如常见的滑石(Mg_(3)[Si_(4)O_(10)](OH)_(2))、碳酸钙(CaCO_(3))等;红外光谱分析显示“洒金”材料的1 105、662cm^(-1)特征吸收峰与SO_(4)^(2-)的O—S—O键伸缩与弯曲振动峰1 106、662cm^(-1)一致,1 641cm^(-1)与3 277~3 337cm^(-1)特征吸收峰与明胶的特征吸收峰一致,结合扫描电镜-能谱分析“洒金”材料中含有K、Al、S等元素,暗示了“洒金”材料中应含有胶矾水,即胶粘剂由明胶、明矾(KAl(SO_(4))_(2)·12H_(2)O)组成,在“洒金”材料中起连接料的作用。研究表明,该样品的“洒金”主要由金箔呈色,利用胶矾水作胶粘剂并加填滑石、碳酸钙之类的填料。对传统洒金纸“洒金”材料与工艺的研究,为传统洒金纸的传承与发展,以及洒金纸文物艺术品的保护、修复、复制、鉴定等工作奠定了基础。

摘要：深度学习通过提取和学习剪力墙结构数据高维特征掌握智能设计技术,有效推动了建筑结构智能化设计的发展。数据驱动的结构智能设计通常受训练数据的数量和分布特征影响,但鲜有研究开展数据特征相关分析。该文通过收集设计习惯相似且地域相近的剪力墙建筑-结构设计图纸数据,开展了数据分布和数量特征与设计结果的相关性分析;提出混合数据训练联合特征分组训练的两阶段改进训练方法,有效提升了智能设计质量;采用与训练数据高度非同源的其他地区数据对研究结果进行了测试与检验。分析表明:数据低维特征的回归分析难以有效指导设计生成,而基于深度学习的高维特征学习则能有效掌握结构设计的潜在规律;随着训练数据量增加,智能设计效果也将得到平均20%以上的提升。通过典型案例研究证明:智能设计与工程师设计的平面设计相似性及整体结构力学性能相似性均较高,最大层间位移角的平均差异仅约8%。但是,当测试数据与训练数据特征差异过于显著时,智能设计质量将会受限。该研究通过对数据分布和数量特征与智能设计结果的相关性分析,为下一步开展基于深度学习的智能化结构设计研究提供了数据特征影响方面的参考。

摘要：集合的安全计算问题是安全多方计算中的重要内容,有着广泛的应用。现有的方案中都是解决两方集合的安全计算,本文主要研究在多个参与者共同参与的情况下,保密求集合并集的安全计算问题。本文针对集合并集的保密问题设计了半诚实模型下的安全协议,该协议采用一种新的编码方法和ElGamal门限密码加密算法。针对半诚实协议中恶意参与者可能实施的恶意行为,利用零知识证明,设计了恶意模型下的集合并集的保密协议,且对本文协议的计算和通信复杂度进行了仿真分析,与现有方案相比更加高效,具有实用价值。

摘要：农业面源污染控制难度较大,含有大量营养元素的地表径流进入了天然水体,使自然水体逐渐趋于富营养化。水中过剩的营养元素促使了藻类的过量生长。这些藻类对人类的健康、生态的平衡和水处理过程均造成了较大的威胁,因此需要采用措施去除水中过量的藻类。与传统的物理化学除藻技术相比,光催化技术因能够使用清洁能源高效去除水中的藻类及其相关代谢物,且几乎不会产生二次污染而受到广泛关注。在光催化材料中,金属有机框架(MOFs)不仅可以作为抑制藻类生长的金属离子的载体,还能通过构建MOFs基异质结和宏观MOFs基组件等策略,提升材料对于光的吸收能力并加速对光生载流子的传输速度,促进产生多种活性氧物种,从而对藻类产生强烈的氧化作用而将其去除。本文总结了MOFs抑制藻类生长的主要机制,重点介绍了MOFs异质结复合物用于光催化除藻的主要研究,并对材料的设计思路、特性和对藻类的作用机制进行了论述。最后对MOFs基材料在光催化除藻方面存在的挑战及未来的发展方向进行了展望,以期为对新型MOFs基水环境修复材料的开发和设计提供一定的参考。

摘要：现代高炉炼铁是以人造矿石和焦炭为物质基础的。现代高炉实现绿色低碳炼铁,需要从炼铁工序的层次优化工艺流程和关键技术,实现烧结、球团、高炉等多工序的协同优化。面向未来,在提高资源和能源利用效率的同时,基于现有技术推进采用低碳节能技术和先进工艺。对于烧结、高炉等传统工艺技术,要进一步研究并应用先进技术,提高生产效能、降低能源消耗和碳排放。持续研究推广绿色低碳烧结技术,如低碳厚料层烧结技术、烧结料面富氢气体喷吹技术、烧结返矿高效回收利用技术、低温烧结技术和热风循环烧结技术等,有效降低烧结过程的能源消耗和CO_(2)排放。充分利用中国精矿粉资源生产球团矿,提高球团矿产能和产量,进而提高球团矿入炉比率和炉料综合品位,有效降低碳素燃料消耗。提高高炉富氧率和喷煤量,持续提高风温、降低燃料消耗,提高高炉顶压和煤气利用率。有条件的高炉喷吹富氢气体以减少焦炭消耗,开发应用高炉炉顶煤气循环及CO_(2)脱除再利用(CCUS)等技术。研究解析了高炉炼铁工艺碳-氢耦合还原的热力学机理,讨论了在高炉内不同温度区域固体碳、CO和H_(2)的还原能力,提出了直接还原与间接还原的耦合匹配是实现最低燃料比的技术核心,探讨了高炉炼铁喷吹全氢/富氢气体的技术可行性和经济性。这些综合技术措施对于进一步降低高炉工艺流程的碳素消耗、减少CO_(2)排放具有显著效应。与此同时,设计先进合理的流程系统和耗散结构,优化工序界面技术,构建信息物理系统(CPS)实现炼铁工序协同高效、动态有序运行,这也是高炉炼铁工艺实现绿色低碳的关键共性技术之一,具有广泛的适用性和显著的应用效果。

摘要：乙炔半加氢是乙烯纯化最有效的技术之一。钯催化剂由于其优异的性能在工业应用中发挥着主导地位。然而,钯的贵金属性使钯催化剂更加昂贵。设计低价、高选择性、高转化率的乙炔半加氢催化剂具有重要意义。根据乙炔半加氢的加氢机理,从单金属钯基催化剂入手总结了单金属催化剂对乙炔半加氢反应的影响,基于此我们总结出针对乙炔半加氢反应,催化剂的加氢能力过强容易过加氢生成乙烷,加氢能力太弱则选择性和产率太低。当在钯催化剂中加入其他金属时,形成双金属催化剂,可分为典型的取代固溶合金催化剂、金属间化合物催化剂和单原子合金催化剂。对于双金属催化剂对乙炔加氢性能的影响,由于本征结构和催化活性位点的化学环境的不同,除Pd以外的金属对乙炔加氢过程有不同的影响。而催化剂的结构和化学环境最终会影响催化剂活性中心的电子结构。因此我们总结了双金属催化剂对乙炔半加氢反应的影响,着重介绍除Pd金属以外的不同金属加入后,Pd金属活性中心周围环境和电子结构的改变,对乙炔加氢过程不同的影响。我们认为乙炔半加氢的本质是催化剂活性中心的电子结构的变化,电子控制着催化剂的活性中心影响催化剂和H_(2)之间的吸附关系。因此精细调控单个金属活性位点的电子结构,可以提高其对乙炔半加氢催化剂的催化活性、选择性和稳定性。此外,我们提出了高性能乙炔半加氢催化剂的发展方向。未来乙炔半加氢催化剂能够精确控制活性位点,提高其催化活性、选择性和稳定性,是研究人员关注的重点,如精确调控单原子位点、双原子位点和纳米单原子位点催化剂。

摘要：目前大多数脑卒中、偏瘫等患者存在着严重的平衡功能障碍,通过采用人体平衡测试仪能够定量、客观地评定被测试者的平衡能力。本文对人体重心包络面积算法进行了研究,设计了重心坐标点的计算方法,编写了人体平衡测试仪系统。经测试,平衡测试仪系统可稳定地运行,能够实时地显示被测试者的重心坐标点轨迹,具有良好的平衡测试功能,使用文中包络面积算法运行速度快,算法具有良好的稳定性,可以进行有效的人体重心包络面积计算。

摘要：针对城市污水处理过程时滞导致难以稳定控制的问题,提出一种自适应滑模控制方法 (Adaptive sliding mode control, ASMC).首先,分析推流时滞对城市污水处理生化反应过程的影响,建立时滞影响下的城市污水处理运行控制模型;其次,设计一种基于模糊神经网络的预估补偿模型,完成滞后变量的准确预测,实现控制模型中变量时刻的统一;最后,设计一种具有自适应开关增益系数的滑模控制器(Sliding mode control, SMC),实现溶解氧和硝态氮的稳定控制.将提出的自适应滑模控制方法应用于城市污水处理过程基准仿真平台,实验结果显示该方法能够实现城市污水处理运行过程稳定控制.

摘要：为高效回收湿烟气全热并对烟气冷凝换热设备进行优化设计,以设计的紧凑式开孔翅片管换热器为对象,采用欧拉壁膜(EWF)模型与组分输运模型耦合研究低温烟气在翅片管换热器中的凝结换热规律。数值模拟得到的凝结速率及对流凝结换热系数与实验结果最大偏差分别为13.4%和10.9%。结果表明:对流凝结换热系数随入口水蒸气质量分数和烟气流速增大以及管壁温降低而增大,翅片开孔可以起到均压、破坏温度边界层、截断液膜、加快凝结液排出进而强化传热的作用,基于模拟拟合的关于改进雅各布数J的烟气对流凝结关联式与实验数据平均相对误差为13.1%,模拟关联式对于90%的实验结果预测误差在-20%~+20%以内。