In order to reduce the energy consumption of residential buildings, a comparison of the energy-saving effect between electrochromic (EC) glass, ordinary glass and low-radiation-coated glass (low-E glass) is carried out. An architectural model is established by a software called ‘Ecotect’ in this study. Taking residential buildings in the Jinan area of Shandong province as an example, the energy-saving effect of the three different windows is compared on indoor light and heat environment and comprehensive energy consumption. We have used EC as the test group. It is noted that the duration of indoor annual high and low temperatures is reduced by 61 and 50 h, the duration of annual thermal comfort is increased by 50 h, the average lighting coefficient is increased by 2.03
为了揭示车轮悖论产生的原因并对其作出合理的解释,以在水平面上滚动的圆轮为研究对象,构建同心圆下边缘在水平面上碾压的运动模型,应用点的运动学、点的合成运动和刚体平面运动的理论研究了车轮在水平面上滚动时其上任一点的运动规律,从运动学角度对亚里士多德车轮悖论进行探秘.研究发现,只有当圆轮滚过一圈时轮上各点才具有相同的位移,且此时圆轮上各点位移的大小仅与轮的运动形态有关;圆轮上各同心圆的下边缘在水平面上所碾过的长度仅与圆轮滚过的角度θ及圆轮的运动形态有关.当半径为R的圆轮在水平面上作纯滚动且转过角度θ时,圆轮上各同心圆在水平方向所碾过的长度均为Rθ;当圆轮边滚边滑时各同心圆在水平方向所碾过的长度也均相等但都大于Rθ;同心圆随着圆轮滚动的过程中,在任意时刻同心圆的下边缘点相对于地面有滑动,这是同心圆随圆轮滚过一圈时其在水平方向上碾过的长度不等于该同心圆周长的根本原因.
针对复杂矿井图像亮度不均的问题,提出基于幂律变换的MSRCR图像增强方法(Plt-MSRCR).首先,对图像进行自适应直方图均衡化处理,将RGB空间转换为HSV空间,利用自适应最大类间方差(OTSU)将V分量分割为高低灰度等级分量VH和VL;其次,对VL进行自适应CLAHE处理来拉伸灰度等级,对VH进行阈值分割,得到高低亮度分量VHH和VHL;再次利用Plt-MSRCR算法完成VHL分量的灰度拉伸和亮度抑制,得到调整后的VHLnew;最后,将所有V分量进行融合,对S分量进行伽马校正,融合重组成RGB图像.实验结果表明,该算法能够有效解决矿井下光照过低、光照较低和光照不均对图像的影响,对暗区域亮度增强的同时保证了增强亮度的均匀性和图像的清晰度.相较于其他同类算法,该算法在信息熵、平均梯度和标准差方面效果和性能更好.
江南造山带东段地处安徽、浙江、江西、江苏四省交界处,地质构造运动强烈,受强降雨影响,滑坡等地质灾害频发,严重影响了人民的生产生活,因此对该区域进行滑坡灾害的空间分布研究迫在眉睫.研究以江南造山带东段为研究区域,基于前期获得的区域滑坡数据库,选取高程、坡向、距断层距离、地层岩性、距水系距离5个影响因子,对因子进行分类,分析滑坡在每个类别中的滑坡点密度及面密度,绘制各影响因素与滑坡之间的关系图并开展分析.结果表明,滑坡主要发育在高程200～800m,坡向南方向;三叠系及震旦系地层内滑坡发育较多,古近系滑坡发育较少;距水系距离越大,滑坡发育越少.研究旨在深入分析江南造山带东段滑坡的分布规律以及各因素对滑坡发生的影响,研究该类地质环境下滑坡的空间分布特点可以为该地区的工程建设选址提供重要的参考依据.
从土地利用转型角度研究高潜水位资源型城市的水域转化及其碳排放,为低碳背景下的水资源治理提供科学支持和有效依据.以淮南市为例,通过Google Earth Engine平台调用随机森林和Landsat系列数据,对1987～2019年进行水域时空演变分析,并对2007～2019年进行土地利用分类,构建水域转化矩阵,运用碳排放系数法,估算淮南市和矿区水域与其他地类相互转化产生的碳排放.结果表明,1987～2019年,淮南市和矿区的水域面积总体上呈增长趋势,增量分别为87.98km2和68.20km2;在空间上,淮南市水域变化主要分布于矿区;2007～2019年,水域与耕地相互转化最为频繁,主要是耕地转化为水域,该过程主要发生在矿区;淮南市和矿区水域转化产生的碳排放在2007～2013年分别呈碳源和碳汇,2013～2019年均呈碳汇.淮南市和矿区水域转化呈碳源/碳汇主要取决于水域与建设用地相互转化产生的碳排放量.
为了探究环形剪切软钢阻尼器在受控结构中的位置优化,提出了结构阻尼器减震率灵敏度的概念,在MATLAB中以3种地震波作用下的混凝土框架结构为研究对象,计算结构在水平地震加速度激励下的位移时程响应,得出了每层结构对阻尼器的减震率灵敏度,以层间位移角不超限为优化目标,通过撤去减震率贡献较低楼层的阻尼器实现对阻尼器的位置优化,同时在相同条件下使用逐层布置法对受控结构进行环形剪切软钢阻尼器的位置优化.结果表明,文中优化效果与逐层布置法一致,证明了此方法的可行性,优化后结构各项位移均有明显的降低,其中最大层间位移角降低了 72％,El-Centro波下的结构顶层52号节点位移降低了70.81％,Taft波下的优化布置方法明显优于逐层布置法.
针对永磁同步电机在转速追踪时误差不能有效积累的问题,提出一种改进的积分滑模控制策略.首先,引入积分滑模面解决传统滑模控制中的高频抖振现象,并在积分滑模面上增加绝对指数积分项,以提高滑模面的收敛速率.其次,设计一种新的趋近率,该趋近率中的指数项有利于平衡系统的快速收敛与抖振之间的矛盾.最后,为进一步提高闭环控制系统的稳定性,设计负载观测器作为速度环控制器的实时补偿.仿真结果表明,新的速度环控制器结合负载观测器混和控制策略显著提升了系统的鲁棒性和负载适应能力,使得系统能够更好地应对负载变化和外部干扰,并实现更稳定、精确的控制性能.
淮南市近10年来城市污水厂污水排放量与日俱增,污泥产量也在不断增加,污泥处理处置工程实施碳减排方案迫在眉睫.用生命周期评价方法对淮南市4种主要的污泥处理处置路线进行生命周期碳排放分析,并以处理1t干污泥作为功能单位.分析结果表明,L4路线(机械压力脱水+运输+卫生填埋)碳排放量最多,总碳排放量为1 692.11kg CO2,其中碳排放贡献率最大的环节是卫生填埋阶段CH4的直接排放(756kg CO2),且该路线碳补偿能力仅为-33.57kg CO2;其次为L3路线(机械压力脱水+好氧堆肥+运输+土地利用),总碳排放量为818.33kg CO2,碳排放贡献率最大的环节是间接排放中药剂的消耗(922kg CO2);L1路线(含水率80％污泥+运输+干化+电厂协同焚烧)碳排放量较少,为431.76kg CO2;L2路线(含水率80％污泥+运输+干化+焚烧+建材利用)碳排放量最少,仅为67.24kg CO2,该过程碳补偿能力为-1 610.23kg CO2.研究可为优选污泥处理处置方式和促进碳减排提供依据.
为了定位铝梁等一维结构的损伤位置,采用压电阻抗(EMI)技术与粒子群(PSO)-BP神经网络进行研究.首先,搭建损伤检测试验平台,使用阻抗分析仪测出健康和损伤状态下的压电导纳曲线,分析不同位置压电陶瓷传感器(PZT)测量的结构谐振峰特征,并通过Pearson相关系数对导纳数据进行处理;然后,构建PSO-BP神经网络,以不同位置上的PZT传感器测得的导纳值作为网络的模式样本进行训练.结果表明,压电阻抗技术能有效识别铝梁健康、损伤工况;Pearson相关系数与PZT传感器和损伤之间的距离呈线性关系,与损伤位置间距越小,PZT测得的导纳曲线的Pearson值越大;选取PZT导纳值变化明显的频率点作为神经网络的输入向量,经过训练后的PSO-BP神经网络能够快速准确地识别铝梁损伤位置.
镍铁锰三元材料是钠离子电池正极材料研究的热点之一,常采用固相法合成.然而,原料的混合均匀性差,难以控制形貌和晶粒大小,使得材料的电化学性能较差.为获得粒径小,形貌均一可控的正极材料,采用两步水热法先以硫酸镍、硫酸铁、硫酸锰和氢氧化钠为原料合成镍铁锰三元前驱体材料Ni0.7Fe0.2Mn0.1(OH)2,再将制备的前驱体混钠烧结制备三元材料.利用X衍射分析仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪和新威电池测试系统对其晶体结构、形貌、化学组成和电化学性能进行表征.重点研究了不同反应温度和时间对前驱体晶粒生长的影响,以及不同表面活性剂对前驱体形貌和结晶度的影响.结果表明,在170℃下保温12h,表面活性剂为10％添加量的聚乙二醇条件下合成的前驱体材料形貌光滑、组分均匀且一致性较好.首次充放电容量分别为128.79mAh/g和109.09mAh/g,具有84.7％的库伦效率.
为减小基坑变形和保护周边环境,采用高压旋喷桩对基坑主动区加固,采用土体卸载条件下的修正摩尔库伦有限元模型,分析深基坑开挖过程中主动区加固体强度对深基坑变形及周边环境的影响.数值模拟结果表明,主动区土体加固能抑制基坑及周边环境的变形,支护结构水平位移、地表沉降、建筑物不均沉降随着加固强度的增大而减小;经加固后,桩体最大水平位移位置在桩顶,最终减小水平位移达87％;主动区加固会使坑后土体产生"上拱"现象,地表沉降曲线由加固前的"凹槽型"变为"上拱型";不均匀沉降是评价建筑物安全的重要指标之一,增加加固体强度对初期开挖的建筑物不均匀沉降无显著影响,但能减小最后一步开挖工况下建筑不均匀沉降达90％.因此,主动区加固不仅可以和被动区加固一样抑制基坑变形,同时可以保护临近建筑物安全.
注浆是解决煤矿底板岩溶突水问题的重要手段,而客观评价注浆效果对煤矿岩溶水害防治具有十分重要的意义.以注浆评价效果为研究目标,结合具体注浆工程,从钻探质量、注浆过程以及效果检验等3个方面,选取了套管质量、固管质量、钻井液质量、平面轨迹偏差、钻孔跟层率、注浆终孔压力、注浆结束泵量、注浆结束稳定时间、注浆材料、浆液性能、压水试验吸水率、P-Q-T动态曲线、岩屑录井和单位吸浆量等14个评价指标.采用模糊数学方法,构建了多指标、多层次注浆效果综合评价模型,通过层次分析法和灰色关联度法确定权重和隶属度.依据评价模型结构,设计、编制了注浆效果综合评价模型程序,应用于顾北南一 1煤采区和潘二矿西四采区注浆工程实际,对所选孔组注浆效果进行验证,结果与实际相符.
为了探究动水环境下黏度时变性幂律型浆液在砂砾石中的扩散规律,以幂律型水泥浆液为研究对象,开展幂律型浆液的黏度时变性试验,得到浆液的黏度时变性方程,依托计算机编程语言生成粒径在0.1～4.0cm范围内的圆形颗粒来模拟砂砾石颗粒,并在数值模型中自定义浆液黏度时变性本构方程,使用COMSOL数值模拟软件中的层流两相流水平集接口,实现动水环境下黏度时变性幂律型浆液在多孔介质中的数值模拟.结果表明,幂律型浆液的黏度与时间呈指数关系,水灰比与浆液黏度增长幅度呈反比;浆液在扩散的过程中,浆液黏度变化曲线与扩散距离呈"n"形分布,浆液黏度变化过程可分为平稳区域与下降区域;其扩散形态从圆形逐渐过渡到椭圆形直至"U"形;相同条件下,浆液的扩散距离与时间呈正相关,并且随着水灰比的增加而增加,随着多孔介质孔隙率的减小而减小,同一水灰比下考虑与未考虑浆液黏度时变性扩散面积的差值与时间呈正比,同一时刻下考虑与未考虑浆液黏度时变性扩散面积的差值随水灰比的增加呈减小的趋势.因此,在工程实践中不可忽略浆液黏度时变性与孔隙率对浆液扩散规律的影响,研究结果对于实际注浆工程具有一定参考与借鉴的意义.
为了研究综合管廊燃气舱燃气爆炸后超压及温度的变化规律,采用数值模拟的方法,建立燃气舱模型,分析了超压及温度的时空演化规律和不同燃气浓度对超压和温度的影响.结果表明,随着时间的增加,超压呈现上下反复波动的趋势,温度先增加再减小后保持稳定;随着传播距离的增加,超压峰值先增大后减小再增大,温度峰值先增大后减小,然后保持相对稳定.火焰传播距离约为预混气体积聚长度的2.5倍.随着燃气浓度的增加,超压峰值先增加后减小;浓度越高,温度峰值下降越慢,火焰传播距离越远.研究结果可为评估燃气入廊风险、完善燃气舱的安全设计理念,提高综合管廊燃气舱安全防护的科学性和合理性提供参考.
为系统研究锐钛矿相的TiO2纳米棒阵列的转化时间对其微结构与相应Sb2S3太阳电池光伏性能的影响,通过使用水热法在FTO导电玻璃/TiO2致密层衬底上沉积了长度、直径、面密度分别为510nm、45nm、250μm-1的ZnO纳米棒阵列,以FTO导电玻璃/TiO2致密层/ZnO纳米棒阵列为模板,利用(NH4)2TiF6和H3BO3,将ZnO纳米棒阵列成功地转化为锐钛矿相TiO2纳米棒阵列.使用SbCl3与Tu配合物的DMF溶液作为前驱体溶液,通过旋涂热解法在所得锐钛矿相TiO2纳米棒阵列上沉积了 Sb2S3薄膜,以spiro-OMeTAD作为空穴传输层,组装了 Sb2S3敏化TiO2纳米棒阵列太阳电池.以FTO导电玻璃/TiO2致密层/锐钛矿相TiO2纳米棒阵列为衬底组装的全固态Sb2S3太阳电池获得了 4.96％的光电转换效率.
针对蚁狮算法存在的收敛速度较慢、寻优精度较低和无法很好地摆脱局部最优解等缺陷,提出一种自适应可调节边界的蚁狮优化算法(ABALO).首先,利用Bernouilli shift混沌映射初始化种群,增强种群的多样性与稳定性;其次,引入比例参数改进蚁狮为捕获蚂蚁而设置的陷阱大小收缩规律,提升算法的收敛速度;再次,引入莱维飞行策略,对位置更新进行变异操作,并采用贪心思想,仅保留位置变动后适应度有改进的解,帮助算法摆脱局部最优解;最后,利用动态系数改变位置更新的权重,促使算法前期着重探索局部最优解,后期重点挖掘全局最优解,进而提升算法的寻优精度.经9个基准测试函数仿真测试验证,提出的ABALO算法在收敛速度和寻优精度均有较明显的提升,寻优性能良好.
非采动沉降是威胁煤矿工业广场建构筑物安全运行的重要因素之一.为研究厚松散层矿区非采动沉降,以童亭矿工业广场为研究对象,采用分布式光纤感测技术和数值模拟对厚松散层矿区非采动沉降进行监测与分析.结果表明,矿区厚松散层整体呈压缩状态且压缩量不断增加;第二含水层、第三隔水层和第四含水层为主要压缩层,压缩量分别占总压缩量的30％、42％、11％;当第二含水层固结趋于稳定,第四含水层失水导致的第三隔水层和第四含水层压缩是造成非采动沉降的主要原因;随着第四含水层不断失水,地表沉陷盆地的最大沉陷值与沉陷范围都在一直增大,且增长速率逐渐减小并趋于稳定.结论可为矿区的非采动沉降规律研究提供一定参考.
针对西部富水弱胶结地层中深立井钻井井筒壁后充填技术难题,开展了壁后充填模拟试验,对充填效果、充填层抗压强度和抗渗性能进行了分析.以可可盖煤矿中央回风立井钻井井筒为工程原型,基于相似理论原理构建了变态模拟试验系统,采用高性能微膨胀充填材料进行了钻井井筒壁后充填模拟试验.研究结果表明,高性能微膨胀充填材料整体置换护壁泥浆效果好,模拟试验各段置换率均达到97％以上,平均置换率为99.0％;充填层固结体3d抗压强度大于l0MPa,28d抗压强度大于30MPa,其强度高、充填固井效果好;在流固耦合作用下,高性能微膨胀充填材料相较于传统水泥浆充填材料有更高的抗压强度和更好的抗渗性能,适宜作为深立井钻井井筒壁后充填材料.但模拟试验也发现,在模型最下部出现少量泥浆沉淀,该段置换效果相对较差.在实际工程充填前,调整泥浆参数、优化泥浆性能可以减少泥浆沉淀,提高工程充填效果.
复垦复耕补充耕地来源多样,通常斑块较小,且前期利用情况不清.构建科学合理且独立的质量评价指标来真实反映耕地质量状况,关乎到复垦复耕补充耕地可持续高效利用与粮食安全.第三次全国国土调查后各地涌现了大量补充耕地,当前复垦复耕补充耕地质量评价刚起步,内涵难以界定、评价标准尚未形成.从农业生产属性出发,以北京市平谷区28个复垦复耕补充耕地地块为评价单元,基于野外调查和室内检测,通过相关性分析、主成分分析方法对评价指标筛选,构建复垦复耕补充耕地质量评价指标最小数据集并对地块进行耕地质量评价,与全指标体系对比分析加以验证.结果表明:复垦复耕补充耕地质量相对较差,不同来源补充耕地的有机质、有效磷、速效钾和CEC无显著差异,其他草地和城镇住宅用地土壤的pH显著高于果园.构建了涵盖立地条件、土壤化学性状、土壤物理性状、土壤管理以及土壤清洁度复垦复耕补充耕地质量评价的最小指标体系.对比验证分析显示,评价结果相近,决定系数可达0.78.建立的最小数据集能够较为真实反映耕地质量状况,可为复垦复耕补充耕地质量合理评价提供方法指导.
