对流扩散方程的QC3无网格法

对流扩散方程作为偏微分运动方程的分支,在流体力学、气体动力学等领域有着重要应用.为解决对流扩散方程难以通过解析法得到解析解的难题,采用二阶一致3点积分(Quadratically Consistent 3-Point Integration,简称QC3)提高无网格法的计算效率,通过对积分点上形函数导数的修正,改善无网格法的精度和收敛性.本文将QC3无网格法拓展到对流扩散方程问题中,时域离散采用广义特征线Galerkin法,空间离散采用QC3法.数值结果表明,应用QC3无网格法得到的对流扩散问题数值解与解析解十分接近,验证了QC3无网格法解决对流扩散问题的可行性.     

基于模糊神经元PID算法的注塑机注射速度控制算法研究

基于一款市场较为畅销的注塑机, 设计出一种能精确控制注射速度的模糊神经元PID控制器. 首先, 设计出具有自学能力的神经元PID控制器, 利用模糊算法对其进行优化; 其次, 在原有注射速度线性数学模型的基础上, 构建注塑机注射速度的非线性模型; 最后, 利用MATLAB在所建数学模型的基础上对模糊神经元PID控制器进行仿真实验. 实验结果表明, 所设计控制器具有响应迅速、无超调量、控制精度高、控制稳定等优点.     

坚硬顶板爆破切顶在沿空留巷中的应用研究

当煤层上方为坚硬顶板时,在工作面回采期间容易出现大面积悬顶,导致巷旁充填体出现大变形破坏,极大威胁采煤安全.为解决这一问题,以某矿1205工作面沿空留巷为工程背景,分析了爆炸围岩裂隙范围和坚硬顶板破断特征,建立了切顶卸压围岩结构力学模型,研究表明,相邻炮孔爆炸后,炮孔间裂隙互相贯穿,降低了顶板强度,同时当切顶角为15°时,巷道稳定性较好.工程实践结果表明:采用爆破切顶技术后,顶板下沉量减小了62.3%,较好地保证了围岩稳定性.     

基于XPS对硫铁矿去除SeO2-3的机理研究

硒是动植物及人体生长必需的十五种微量元素之一，具有清除体内自由基、抗氧化、增强免疫力等功能，但其安全剂量的范围却很窄。利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对湿法球磨制备的硫铁矿形貌进行了表征。SEM观测发现加乙醇助磨后的硫铁矿为粒径大小较均匀的球形颗粒团聚体，粒径范围在17～200 nm之间，平均粒径138 nm。XRD衍射图谱中的特征峰与FeS₂衍射图谱中各峰位置基本一致，因此判定硫铁矿中主要化学组分为FeS₂，且图谱中基本没有杂峰，表明制备过程中并未混入杂质，样品纯度较高。实验结果表明，该法制备的硫铁矿具有颗粒粒径小、比表面积大、反应活性高等优点。研究中利用X射线光电子能谱仪（XPS）对硫铁矿去除水体中SeO2-₃的机理进行了研究。研究结果表明, （1）在较为广泛的实验pH范围（pH 2.2～11.5），硫铁矿均能有效去除水体中SeO2-₃，去除效率（除pH值7.8以外）均达到90%以上；（2）硫铁矿与SeO2-₃发生反应后，其主要组成元素的XPS特征峰结合能有所减小，表明硫铁矿表面发生了一定化学变化；（3）酸碱环境下硫铁矿去除SeO2-₃的机理不完全相同，酸性环境下，硫铁矿对SeO2-₃的去除是单纯的氧化还原过程，即硫铁矿中被酸活化的S2-₂将SeO2-₃还原为单质Se(0)，并且酸性越强，SeO2-₃去除效果越好；碱性环境下，SeO2-₃的去除过程中氧化还原与络合反应并存，硫铁矿表面有络合态Fe(OH)SeO₃和单质Se(0)两种存在形态，且碱性越强，络合态Fe(OH)SeO₃含量越高。以上研究结果为硫铁矿去除固定水体和土壤中以SeO2-₃为代表的可变价金属阴离子提供重要理论依据和应用基础。     

基于不确定控制理论的最优策略研究

本文在不确定理论的框架下,研究一类带背景状态变量的最优控制模型.在乐观值准则下,利用不确定动态规划的方法,证明了不确定最优性原则,得到最优性方程.作为应用,求解一个固定缴费(DC)型养老金的最优投资策略问题,在乐观值准则下,以工资变量为背景状态变量,建立养老金模型.通过求解不确定最优性方程得到最优投资策略和最优支付率.     

基于差分反射高光谱成像的薄层TMDC材料检测技术研究

二维过渡金属硫化物(TMDC)材料因为独特的激子效应和材料学性质，在太阳电池、光催化、传感器、柔性电子器件等领域得到广泛的应用。层数对其性质有显著的调控作用，自动检测识别所需层数的样品是其从实验室走进半导体制造工业的重要技术需求。本文结合反射高光谱成像技术与图像处理算法，发展了一种二维TMDC薄层样品的显微成像自动检测技术。基于自主搭建的反射高光谱成像系统，对制备的不同层数TMDC标准样品进行了光学对比度的系统研究，阐明了层数的差分反射光谱机理，提出了可靠的层数判定方法。基于传统边缘检测技术优化设计了一套图像处理算法，实现了TMDC样品的图像检测及层数鉴定。本文方法具有普遍性、实用性，结合自动对焦的扫描控制，能够实现大规模的自动化样品检测，这也为其他表面目标的显微识别和检测提供了新的灵感和参考。     

Bicomponent Cocatalyst Decoration on Flux-assisted CaTaO2N Single Crystals for Photocatalytic CO2 Reduction under Visible Light

Cubic-like CaTaO₂N photocatalysts with high crystallinity and uniform particle size were successfully prepared by the flux-assisted nitridation method. The growth of CaTaO₂N single crystals under different synthesis conditions was systematically investigated to understand the effects of the crystallinity and optical property on photocatalytic performance of CO₂ reduction. Moreover, the modification of CaTaO₂N single crystals with core-shell Ni−Ag bicomponent cocatalyst by two-step decoration process gave a 2.4 times higher amount of CO evolution than the deposition of sole Ag cocatalyst, because of the synergistic effects of bicomponent cocatalyst on the interfacial electron transfer and surface catalytic process. This study provides a valuable way to construct high-crystalline photocatalysts with effective bicomponent cocatalyst for visible-light-driven CO₂ reduction with H₂O.     

Developing the Low-Temperature Oxidation Mechanism of Cyclopentane: An Experimental and Theoretical Study

At present, the reactivity of cyclic alkanes is estimated by comparison with acyclic hydrocarbons. Due to the difference in the structure of cycloalkanes and acycloalkanes, the thermodynamic data obtained by analogy are not applicable. In this study, a molecular beam sampling vacuum ultraviolet photoionization time-of-flight mass spectrometer (MB-VUV-PI-TOFMS) was applied to study the low-temperature oxidation of cyclopentane (CPT) at a total pressure range from 1–3 atm and low-temperature range between 500 and 800 K. Low-temperature reaction products including cyclic olefins, cyclic ethers, and highly oxygenated intermediates (e. g., ketohydroperoxide KHP, keto-dihydroperoxide KDHP, olefinic hydroperoxides OHP and ketone structure products) were observed. Further investigation of the oxidation of CPT – electronic structure calculations – were carried out at the UCCSD(T)-F12a/aug-cc-pVDZ//B3LYP/6-31+ G(d,p) level to explore the reactivity of O₂ molecules adding sequentially to cyclopentyl radicals. Experimental and theoretical observations showed that the dominant product channel in the reaction of CPT radicals with O₂ is HO₂ elimination yielding cyclopentene. The pathways of second and third O₂ addition – the dissociation of hydroperoxide – were further confirmed. The results of this study will develop the low-temperature oxidation mechanism of CPT, which can be used for future research on accurately simulating the combustion process of CPT.