工业废水资源化的膜分离技术前沿与进展研究

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作者 张成林 裘洋波 +3 位作者 王超 任龙飞 邵嘉慧 何义亮 《水处理技术》 北大核心 2025年第8期23-28,共6页

工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液,主要含有有机物、氮、磷、无机盐等污染物,其成分通常较为单一,且主污染物浓度较高。当前,混凝-沉淀、氧化沟、吸附等工艺已在工业废水深度处理中广泛应用,但其运行成本高、资源化回... 工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液,主要含有有机物、氮、磷、无机盐等污染物,其成分通常较为单一,且主污染物浓度较高。当前,混凝-沉淀、氧化沟、吸附等工艺已在工业废水深度处理中广泛应用,但其运行成本高、资源化回收潜力低,与我国双碳战略不符。近年来,膜分离技术因其分离精度高、无副产物、适应性强等特点被广泛应用。在此基础上,将膜法与其他工艺相结合,不仅能弥补诸多传统工艺的问题与不足,还可基于尺寸筛选、荷电效应等实现对特定物质选择性分离回收。因此,本文围绕有机碳分离、氮磷分离回收、无机盐分盐提锂,分别以染料废水、氮磷废水、盐湖卤水等为例,系统介绍了当前基于膜法的工业废水资源化技术的相关研究和进展,以期为我国工业废水资源化回收提供新思路和新方法。 展开更多

关键词 工业废水 膜分离 有机碳回收 氮磷分离 无机盐分盐

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薄膜式光伏平台拖航动力响应研究

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作者 刘博 张显涛 +5 位作者 李刚 齐欣 刘瀚昱 张一帆 刘旭东 付登锋 《海洋工程》 北大核心 2025年第1期62-73,共12页

薄膜式光伏平台具有结构质量轻、湿表面面积大的结构特性,在迎浪拖航时极易产生速度的快速变化,进而导致拖缆的较大瞬时张力,给拖航施工带来了一定的困难。针对这一问题,分别采用CFD与势流方法对流载荷与波浪载荷进行预报,在此基础上利... 薄膜式光伏平台具有结构质量轻、湿表面面积大的结构特性,在迎浪拖航时极易产生速度的快速变化,进而导致拖缆的较大瞬时张力,给拖航施工带来了一定的困难。针对这一问题,分别采用CFD与势流方法对流载荷与波浪载荷进行预报,在此基础上利用OrcaFlex软件建立了薄膜式光伏平台拖航时域分析模型,针对迎浪迎流状态下不同航速的薄膜式光伏单平台及双平台两种拖航方案下的拖航动力响应展开了模拟。结果表明,在迎浪迎流条件下,双平台拖航方式相较单平台拖航具有更好的平均阻力特点与动力响应特性。同时,适当地提高拖航速度可有效降低因平台随波浪反向运动而导致的瞬时拖缆载荷最大值。研究成果可为薄膜式光伏平台拖航提供一套运动响应预报方法,并为薄膜式光伏平台拖航方案的制定提供参考。 展开更多

关键词 薄膜式光伏平台 海上拖航 海上光伏 OrcaFlex 水动力模型

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薄膜天线航天器刚-柔-热耦合动力学建模与复合控制研究

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作者 陈呈 刘翔 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第3期283-297,共15页

大型空间薄膜天线在深空探测、天基预警、对地观测等领域具有广阔的应用前景.由于薄膜天线具有大、轻、柔的显著特征,其动力学与控制问题十分复杂且突出.与此同时,由于天线工作性能的需求,天线在轨运行时必须保持极高的指向精度和形面精... 大型空间薄膜天线在深空探测、天基预警、对地观测等领域具有广阔的应用前景.由于薄膜天线具有大、轻、柔的显著特征,其动力学与控制问题十分复杂且突出.与此同时,由于天线工作性能的需求,天线在轨运行时必须保持极高的指向精度和形面精度.这就要求我们对薄膜航天器进行精细的动力学分析与有效的主动控制设计.该文针对一类平面张拉式薄膜天线进行刚-柔-热耦合动力学建模与复合控制问题的研究.首先,基于非线性有限元方法建立了薄膜天线结构的非线性动力学模型,并对该模型进行了模型降阶.然后,基于非线性降阶模型并考虑空间热环境的影响,采用混合坐标法建立了航天器的刚-柔-热耦合动力学模型.最后,采用合力合成控制方法结合拉索作动的非线性振动控制策略,对航天器的姿态运动和非线性振动进行了同步、复合控制. 展开更多

关键词 薄膜天线 刚-柔-热耦合动力学建模 非线性振动 复合控制

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自适应双稳态浮子式波浪能发电装置在不规则波中的能量捕获性能研究

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作者 李扬 张显涛 肖龙飞 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期689-696,共8页

传统双稳态波能装置已被证实在规则波中可以通过添加“自适应”特性,来解决由阱内振荡引起的低能量吸收问题。本文以自适应双稳态浮子式波浪能发电装置为研究对象,探讨装置在不规则波中的能量捕获性能情况。通过四阶龙格库塔法数值求解... 传统双稳态波能装置已被证实在规则波中可以通过添加“自适应”特性,来解决由阱内振荡引起的低能量吸收问题。本文以自适应双稳态浮子式波浪能发电装置为研究对象,探讨装置在不规则波中的能量捕获性能情况。通过四阶龙格库塔法数值求解装置的运动控制方程,探究在不同装置参数下,自适应双稳态浮子式波浪能发电装置和传统双稳态浮子式波浪能发电装置以及线性浮子式波浪能发电装置的能量捕获性能表现。结果表明,选取适当的装置参数可以使自适应双稳态浮子式波浪能发电装置显著提升能量捕获性能,而且与线性和常规双稳装置相比,更适应于实际海况中波浪能量捕获。 展开更多

关键词 波浪能 自适应双稳态 能量捕获性能

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基于CNN与GAN深度学习模型近壁面湍流场超分辨率重构的精细化研究 被引量：2

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作者 吴昊恺 陈耀然 +2 位作者 周岱 陈文礼 曹勇 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2231-2242,共12页

由城市抗风减灾的目标出发,城市边界层的高保真再现是工程界亟待解决的关键问题.基于高精度的近地风场,有望实现真实环境下城市建筑风致效应的准确预测.传统的基于气象模型的城市风场模拟方法存在预测耗时长、成本昂贵、求解尺度过高等... 由城市抗风减灾的目标出发,城市边界层的高保真再现是工程界亟待解决的关键问题.基于高精度的近地风场,有望实现真实环境下城市建筑风致效应的准确预测.传统的基于气象模型的城市风场模拟方法存在预测耗时长、成本昂贵、求解尺度过高等缺陷.为更准确、高效地预测边界层的空间变化,研究利用超精度卷积神经网络(SRCNN)与生成对抗神经网络(SRGAN),在空间上将低精度的近壁面湍流场超精度重构成高精度的风场.利用近壁面湍流直接数值模拟的公共数据库训练模型并评价模型的重构性能.为寻求合适的超精度模型生成方式,研究围绕训练样本量及网络深度,开展详细的敏感性分析,确定合适的训练网络及其较优的训练参数设置.同时,基于经不同下采样因子处理的低精度流场输入,分析模型在近壁面湍流重构中的适用范围.研究发现,对比于SRCNN模型,SRGAN模型对近壁面湍流内小尺度结构的重现效果更佳.当基于4层卷积残差块、300样本量开展训练时,所生成的SRGAN模型可在较低的训练代价下实现较优的重构效果.当进行10倍超精度重构时,SRGAN模型可保证较理想的预测精度.研究成果为边界层风场的准确重构提供技术支撑,为城区建筑物风致效应的高效预测提供精确的入流条件. 展开更多

关键词 深度学习 超精度生成对抗神经网络 超精度卷积神经网络 超精度重构 城市边界层风场

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结构损伤识别的改进广义柔度矩阵灵敏度方法

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作者 牛梓蓉 吴锋 +3 位作者 韩兆龙 卓杨 车爱兰 朱宏博 《上海交通大学学报》 北大核心 2025年第4期541-549,共9页

提出一种改进的广义柔度矩阵灵敏度方法用于结构的损伤识别.首先,在原有方法基础上增加广义柔度矩阵关于损伤系数的高阶灵敏度项,提高损伤识别结果的精度.然后,在求解损伤识别方程时,考虑损伤识别的物理意义,通过增加损伤系数的约束条件... 提出一种改进的广义柔度矩阵灵敏度方法用于结构的损伤识别.首先,在原有方法基础上增加广义柔度矩阵关于损伤系数的高阶灵敏度项,提高损伤识别结果的精度.然后,在求解损伤识别方程时,考虑损伤识别的物理意义,通过增加损伤系数的约束条件,将损伤识别方程转换为最优化问题,并采用序列二次规划算法进行求解,避免出现负损伤系数的情况.最后,采用一个空间桁架结构有限元模型数值算例和一个7层的框架结构模型试验,验证所提方法的有效性和优越性.结果表明,所提方法与原方法相比能更精确地定位损伤位置,识别损伤程度,且适用于大损伤的情形. 展开更多

关键词 损伤识别 广义柔度 模态 灵敏度 最优化

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耐盐菌生物强化耦合催化臭氧氧化处理渗滤液RO浓液及微生物特性分析 被引量：1

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作者 袁春波 朱宇楠 +3 位作者 张楚 刘伟 楼紫阳 张千 《环境化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期323-336,共14页

针对传统生物工艺处理RO浓液耐盐性差、处理效率低等问题,本研究利用耐盐菌强化厌氧/好氧(A/O)活性污泥耦合催化臭氧氧化工艺以提升有机物和总氮的去除,对比活性污泥、耐盐菌剂、活性污泥+耐盐菌剂的3种体系对RO浓液中污染物去除效果、... 针对传统生物工艺处理RO浓液耐盐性差、处理效率低等问题,本研究利用耐盐菌强化厌氧/好氧(A/O)活性污泥耦合催化臭氧氧化工艺以提升有机物和总氮的去除,对比活性污泥、耐盐菌剂、活性污泥+耐盐菌剂的3种体系对RO浓液中污染物去除效果、处理前后有机物成分变化以及微生物特性差异.结果表明,较单独厌氧活性污泥和耐盐菌体系,厌氧强化体系有机氮的转化率分别提高了42%和37%;较单独好氧活性污泥和耐盐菌体系,好氧强化体系总氮去除率提升了37%和77%.气质联用分析显示,原水有机物经生物和臭氧氧化处理后促使一些不饱和键断裂,提高了难降解有机物的降解.处理后,水质指标可达《生活垃圾填埋场污染控制标准》表2标准.高通量测序结果表明,Flavobacterium可能在厌氧强化体系高盐条件下的氨化过程中发挥关键作用;而Truepera、Paracoccus是好氧强化体系高盐条件下总氮高效去除的关键功能菌属.功能基因预测结果显示,氨化基因npr是Flavobacterium菌属的关键基因,进一步证实测序结果推测;好氧强化体系中nap、nar、nir、nor反硝化基因的相对丰度均高于单独体系,揭示了强化体系总氮高效去除的机理. 展开更多

关键词 RO浓液 耐盐菌 生物强化 微生物群落特性

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融合有限元理论的DMB方法及其在复杂超大型浮体上的应用

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作者 陈永强 张显涛 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期193-201,共9页

[目的]将有限元理论融入离散模块梁单元(DMB)方法,优化集中质量刚度矩阵的求解方式,以使DMB方法更易于处理复杂超大型浮体(VLFS)问题。[方法]使用三维势流理论进行水动力分析并给出水弹性方程;引入有限元理论,将每个子模块离散为若干微... [目的]将有限元理论融入离散模块梁单元(DMB)方法,优化集中质量刚度矩阵的求解方式,以使DMB方法更易于处理复杂超大型浮体(VLFS)问题。[方法]使用三维势流理论进行水动力分析并给出水弹性方程;引入有限元理论,将每个子模块离散为若干微小梁单元以求解刚度阵,并基于子结构法和矩阵理论推导集中质量刚度矩阵;处理复杂边界条件时,根据边界约束模式,采用划零置一法或是直接在刚度阵中增加约束项进行处理;处理复杂连接条件时,首先更改节点编号,然后再根据连接件的特点建立连接件约束矩阵并将其融入总刚度阵中。[结果]使用DMB方法计算复杂超大型浮体的位移响应时,在边界条件选取固定端和弹簧−阻尼端、连接件选取铰接、刚性连接和弹簧阻尼连接等情况下,所得结果与直接法吻合较好。[结论]研究表明,融合有限元理论的DMB方法能够方便、快速、准确地处理复杂超大型浮体在多种复杂工况下的水弹性响应。 展开更多

关键词 离散模块梁单元 超大型浮体 固定端 弹簧−阻尼端 弹簧阻尼连接

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局域共振星形弹性波超材料设计与振动抑制性能研究

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作者 姜鼎一 李清 +2 位作者 杨德庆 陈灏 刘西安 《振动与冲击》 2025年第16期119-125,150,共8页

周期性超材料中的弹性波传递特性由其能带结构所表征,星形负泊松比力学超材料因其能带的宽带隙性质具有优良的减振降噪应用前景。为进一步提高星形超材料的低频减振性能,优化设计了一种基于箭头形振子的可承载局域共振星形弹性波超材料... 周期性超材料中的弹性波传递特性由其能带结构所表征,星形负泊松比力学超材料因其能带的宽带隙性质具有优良的减振降噪应用前景。为进一步提高星形超材料的低频减振性能,优化设计了一种基于箭头形振子的可承载局域共振星形弹性波超材料微结构。基于结构有限元法结合两类周期性边界条件分别计算了附加振子前、后基元的微观承载特性和能带特性,采用结构有限元法分析了其序构超结构的振动抑制特性,3D打印制造了超结构的钛合金试件,并对其减振性能开展了动力学试验。结果表明,附加振子破坏了星形超材料在45°弹性波波矢方向上本征模态的对角旋转对称性,额外打开了一条局域共振型低频带隙。该研究在保证星形超材料微观承载性能的同时强化了其低频振动抑制性能,对新型弹性波超材料的能带结构设计与调控具有参考意义。 展开更多

关键词 弹性波超材料 负泊松比 星形 能带结构 对角对称性

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催化臭氧氧化处理渗滤液RO浓液的氧化特性及光谱分析 被引量：13

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作者 张正义 张千 +5 位作者 楼紫阳 刘伟 朱宇楠 袁春波 于潇 赵天涛 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期5362-5371,共10页

腐殖质的去除效率是催化臭氧氧化降解垃圾渗滤液RO浓液中有机物的关键,活性炭负载金属铈催化剂(Ce-AC)催化臭氧氧化可有效提高腐殖质的去除效率。本文通过XRD、SEM和EDS等手段对Ce-AC催化剂进行表征,对比不同催化剂催化臭氧氧化对RO浓液... 腐殖质的去除效率是催化臭氧氧化降解垃圾渗滤液RO浓液中有机物的关键,活性炭负载金属铈催化剂(Ce-AC)催化臭氧氧化可有效提高腐殖质的去除效率。本文通过XRD、SEM和EDS等手段对Ce-AC催化剂进行表征,对比不同催化剂催化臭氧氧化对RO浓液COD去除及可生化性的影响,通过降解产物光谱分析明晰腐殖质的降解机制。结果表明,铈氧化物是以CeO_(2)萤石晶型的形式负载在AC上,负载后的AC比表面积和孔容积减少,平均孔径增加。催化剂Ce-AC对COD和UV_(254)的去除效果最好,为44.7%和67.3%,出水可生化性显著提升,B/C比从0.06提升到0.47。紫外-可见光谱表明,体系代表腐殖质的芳香类化合物降解效率明显;三维荧光光谱表明体系中腐殖质类物质被极大程度地降解,荧光区域积分的结果表明腐殖质类物质的去除效率达到了66.7%;傅里叶红外光谱表明腐殖质类物质被氧化分解成了相对小分子的碳水化合物和有机胺、硫和醇等。 展开更多

关键词 活性炭 Ce-AC催化剂 臭氧氧化 渗滤液RO浓液 光谱分析

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一种基于深度强化学习与概率性能感知的边缘计算环境多工作流卸载方法 被引量：6

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作者 马堉银 郑万波 +5 位作者 马勇 刘航 夏云霓 郭坤银 陈鹏 刘诚武 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2021年第1期40-48,共9页

移动边缘计算是一种新兴的分布式和泛在计算模式,其将计算密集型和时延敏感型任务转移到附近的边缘服务器,有效缓解了移动终端资源不足的问题,显著减小了用户与计算处理节点之间的通信传输开销。然而,如果多个用户同时提出计算密集型任... 移动边缘计算是一种新兴的分布式和泛在计算模式,其将计算密集型和时延敏感型任务转移到附近的边缘服务器,有效缓解了移动终端资源不足的问题,显著减小了用户与计算处理节点之间的通信传输开销。然而,如果多个用户同时提出计算密集型任务请求,特别是流程化的工作流任务请求,边缘计算环境往往难以有效地进行响应,并会造成任务拥塞。另外,受任务负载、电力供给、通信能力的实时变化等不利因素的影响,边缘服务器本身的性能总是处于波动和变化中,从而为保证任务执行效能和用户感知服务效率带来了挑战。针对上述问题,文中提出了一种基于深度Q网络(DQN)与概率性能感知机制的边缘计算环境多工作流调度方法。首先对边缘云服务器的历史性能数据进行概率分析,然后利用获得的性能概率分布数据驱动DQN模型,不断迭代优化,生成多工作流的卸载策略。在实验验证环节,基于边缘服务器位置数据集、性能测试数据和多个科学工作流模板,在反映不同系统负载水平的多个场景下进行了模拟实验。实验结果表明,所提方法在多工作流执行效率方面明显优于传统方法。 展开更多

关键词 工作流调度 边缘计算 概率分布模型 强化学习 深度Q网络

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基于概率性能感知演化博弈策略的“云+边”混合环境中任务卸载方法 被引量：4

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作者 雷鹰 郑万波 +4 位作者 魏嵬 夏云霓 李晓波 刘诚武 谢洪 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2021年第11期3302-3308,共7页

针对“中心云服务器+多个边缘服务器”构成的“云+边”混合环境中多任务卸载效率不足的问题,提出了一种基于概率性能感知演化博弈策略的任务卸载方法。首先,在一个“中心云服务器+多个边缘服务器”构成的“云+边”混合环境中,假设其中... 针对“中心云服务器+多个边缘服务器”构成的“云+边”混合环境中多任务卸载效率不足的问题,提出了一种基于概率性能感知演化博弈策略的任务卸载方法。首先,在一个“中心云服务器+多个边缘服务器”构成的“云+边”混合环境中,假设其中分布的边缘服务器具有时变波动的性能,采用一种基于概率性能感知演化博弈策略的任务卸载方法对边缘云服务器的历史性能数据进行概率分析,以获得演化博弈模型;然后,生成服务卸载的演化稳定策略(ESS),使每个用户都能在获得高满意度的前提下进行任务的卸载。基于云边缘资源位置数据集和云服务性能测试数据集进行模拟实验,在24个连续时间窗口上进行不同方法的测试比较。实验结果表明,所提方法在多个性能指标上都优于传统的贪婪(Greedy)算法、遗传算法(GA)和基于纳什均衡的博弈论算法等任务卸载方法。该方法的平均用户期望达成度相较于三个对比方法分别提升了13.7%、117.0%、13.8%,平均卸载时延分别降低了6.5%、24.9%、8.3%,平均货币成本分别降低了67.9%、88.7%、18.0%。 展开更多

关键词 任务卸载 移动边缘计算 演化博弈论 概率服务质量 演化稳定策略

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