电化学水软化过程中离子输运与成核机理研究

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作者 林纬 杜建 +5 位作者 姚晨 朱家豪 汪威 郑小涛 徐建民 喻九阳 《化工学报》 北大核心 2025年第4期1788-1799,共12页

电化学水软化是一种新型绿色工业循环水阻垢技术,针对平行排列的极板无法有效利用OH^(-)进而导致软化效率低下的问题,提出了基于模拟循环水与氢气泡的相对运动改进的极板垂直布置方式。通过OH^(-)被动扩散形成长期且有效的碱性区域,提升... 电化学水软化是一种新型绿色工业循环水阻垢技术,针对平行排列的极板无法有效利用OH^(-)进而导致软化效率低下的问题,提出了基于模拟循环水与氢气泡的相对运动改进的极板垂直布置方式。通过OH^(-)被动扩散形成长期且有效的碱性区域,提升了OH^(-)的利用率,促进了CaCO_(3)晶体在溶液中均匀成核。结果表明,模拟循环水中的Ca^(2+)在到达阴极板之前已经成核,在120 min时CaCO_(3)晶体颗粒数量稳定且尺寸最大可达25μm,在电流密度为120 A/m^(2)、入水口流量为12 L/h、初始硬度为500 mg/L、阴阳极中心间距为61.5 mm时,软化效率可达108.2 g/(m^(2)·h)。本研究利用气泡运动和水流调控可为电化学循环水软化提供新思路。 展开更多

关键词 电化学 水软化 碱性区域 离子扩散 成核 PIV

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气浮旋流中油滴与气泡的运动规律

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作者 汪威 白旭 +5 位作者 褚晓丹 赵翔 马学良 林纬 龚程 喻九阳 《工业水处理》 北大核心 2025年第1期115-122,共8页

微气泡气浮旋流技术是将气浮分离与旋流分离相结合的一种新型高效分离方法。利用微气泡气浮旋流技术进行油水分离,探究了溶气水微气泡、旋流场、絮凝剂3种因素对油水分离效果的影响,并用高速成像技术考察了微气泡与油滴、微气泡与絮体... 微气泡气浮旋流技术是将气浮分离与旋流分离相结合的一种新型高效分离方法。利用微气泡气浮旋流技术进行油水分离,探究了溶气水微气泡、旋流场、絮凝剂3种因素对油水分离效果的影响,并用高速成像技术考察了微气泡与油滴、微气泡与絮体的结合过程。结果表明,溶气水微气泡可大幅缩短油水分离时间,相比纯水静置缩短了50%。在油水混合物初始质量浓度为400 mg/L时,气浮+旋流+絮凝剂组合工艺的最佳实验条件为油水混合物与溶气水的体积比1∶4、旋流速度370 r/min、复合絮凝剂(PAC∶CPAM)的复配比2∶1,此条件下污水最终含油质量浓度低于10 mg/L,满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)。静水条件下,微气泡-絮体结合体的平均投影面积约为微气泡-油滴结合体的6倍,投加絮凝剂有利于提升油水分离效果。交互实验证明,相比纯水静置处理,经微气泡气浮、气浮+旋流以及气浮+旋流+絮凝剂3种工艺处理后,污水含油率分别降低38.7%、71.4%、76.5%。就最终油水分离效果来说,3因素组合>溶气水微气泡+旋流场>溶气水微气泡。 展开更多

关键词 微气泡 气浮旋流工艺 油田采出水 油水分离

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基于Kriging模型的气液两相离心泵优化设计

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作者 许继洋 梁淑琪 +1 位作者 杨国栋 王彦伟 《化学工程》 北大核心 2025年第4期65-71,共7页

为提高气液两相条件下高速离心泵的扬程及效率,以型号为Q5H26的高速离心泵为研究对象,分析不同含气率(体积分数)对离心泵性能的影响。结果表明:含气率越大,扬程和效率越低。基于Kriging模型对离心泵的蜗壳以及叶轮参数进行全面的敏感性... 为提高气液两相条件下高速离心泵的扬程及效率,以型号为Q5H26的高速离心泵为研究对象,分析不同含气率(体积分数)对离心泵性能的影响。结果表明:含气率越大,扬程和效率越低。基于Kriging模型对离心泵的蜗壳以及叶轮参数进行全面的敏感性分析,并采用NLPQL算法对气液两相条件下高速离心泵进行优化设计,以期提高其运行效率以及扬程。对优化后的模型进行数值模拟计算,并通过实验对比优化前后模型泵的运行效率以及扬程。研究结果表明:在额定工况、含气率为10%下,优化后的模型泵的实际效率提高了8%,扬程提高了1.5 m,优化效果较为显著。研究结果可为提高气液两相条件下高速离心泵的性能提供一种行之有效的方法。 展开更多

关键词 离心泵 气液两相 KRIGING模型 NLPQL算法 优化设计

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基于阀体制造的先进树脂基复合材料性能研究

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作者 喻九阳 王众浩 +1 位作者 陈琦 夏亚忠 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期16-22,共7页

研究了不同改性方法对酚醛团状膜塑料(BMC)、酚醛片状膜塑料(SMC)、乙烯基SMC材料力学性能的影响,分析了树脂基与纤维相的改性作用机制,得到了三者中具有最佳力学性能的复合材料,并通过仿真分析验证了不同复合材料用于制造阀体的可行性... 研究了不同改性方法对酚醛团状膜塑料(BMC)、酚醛片状膜塑料(SMC)、乙烯基SMC材料力学性能的影响,分析了树脂基与纤维相的改性作用机制,得到了三者中具有最佳力学性能的复合材料,并通过仿真分析验证了不同复合材料用于制造阀体的可行性。结果表明,3种材料的拉伸性能为乙烯基SMC>酚醛BMC>酚醛SMC,弯曲性能为酚醛BMC>乙烯基SMC>酚醛SMC,乙烯基SMC的综合力学性能最佳;成型温度为160℃、模压压力为9 MPa、保温时间为30 min时,乙烯基SMC的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量分别达到148.26 MPa、4.50 GPa、92.33 MPa、2.39 GPa;阀体静力学分析结果表明,乙烯基SMC与酚醛BMC均满足阀体制造要求。 展开更多

关键词 树脂基复合材料 模压工艺 阀体 改性 微观分析

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高速离心泵启动过程的仿真与优化 被引量：1

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作者 王彦伟 汪自成 李育房 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期67-71,共5页

为研究离心泵启动过程中泵内的流场和外特性变化,首先使用CFD软件提供的二次开发接口,通过编写cel函数来精准加载流量和转速变化规律,从而模拟启动整个变化过程。数值模拟结果表明:在启动初期扬程和效率均会出现脉冲现象,针对此脉冲现... 为研究离心泵启动过程中泵内的流场和外特性变化,首先使用CFD软件提供的二次开发接口,通过编写cel函数来精准加载流量和转速变化规律,从而模拟启动整个变化过程。数值模拟结果表明:在启动初期扬程和效率均会出现脉冲现象,针对此脉冲现象进行改善,对离心泵的结构参数进行改变,如叶片包角、出口宽度等,并且将不同结构参数的仿真结果构建成神经网络,使用遗传算法找出最优解,以实现泵初期扬程、效率脉冲的减小。发现扬程脉冲减小3.21 m,效率脉冲降低2.87%。 展开更多

关键词 离心泵 cel函数 扬程脉冲 效率脉冲 神经网络 遗传算法

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基于响应面法的气浮旋流分离条件优化

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作者 汪威 白旭 +3 位作者 赵翔 马学良 林纬 喻九阳 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1929-1938,共10页

随着油气工业的大规模发展,含油污水引发的环境问题日益严重,气浮旋流技术作为一种高效的分离方法得到广泛应用。为了进一步提高该技术的分离效果,利用实验方法对微气泡密度、旋转角速度、絮凝剂种类与浓度进行了单因素实验,利用响应面... 随着油气工业的大规模发展,含油污水引发的环境问题日益严重,气浮旋流技术作为一种高效的分离方法得到广泛应用。为了进一步提高该技术的分离效果,利用实验方法对微气泡密度、旋转角速度、絮凝剂种类与浓度进行了单因素实验,利用响应面法对几种因素的组合进行了优化。单因素研究发现最优条件为:微气泡密度2.88×10^(4)个/ml、旋转角速度460 r/min,絮凝剂PAFC的分离效果较好。响应面法分析结论是X1、X3与3个变量的交互作用影响显著,最优组合:微气泡密度为2.47×10^(4)个/ml,旋转角速度为440 r/min,絮凝剂PAFC浓度为40 mg/L。 展开更多

关键词 微气泡 浮选 PIV 响应面 分离 废水

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基于正交实验的换热器循环水电化学除垢系统优化 被引量：10

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作者 林纬 丁珮珊 +4 位作者 汪威 吴礼彬 徐建民 郑小涛 喻九阳 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1012-1018,共7页

为了研究电化学水软化系统中操作参数对除垢量的影响程度,建立循环水电化学水软化系统。设计正交实验,分析电解电压、电极板间距与溶液初始硬度等实验因素及水平数对系统除垢量的影响。结果表明,在实验工况条件下,影响除垢效率的主次因... 为了研究电化学水软化系统中操作参数对除垢量的影响程度,建立循环水电化学水软化系统。设计正交实验,分析电解电压、电极板间距与溶液初始硬度等实验因素及水平数对系统除垢量的影响。结果表明,在实验工况条件下,影响除垢效率的主次因素依次为溶液起始硬度、电解电压、电极板间距。综合性能最优的水平组合为:电压为30 V,电极板间距为50 mm,溶液起始硬度为1000 mg×L^-1。电化学水软化法适合软化高硬度的循环水,优化电化学软化水装置应优先考虑适当增大电解电压,其次是减小电极板间距。 展开更多

关键词 电化学 水软化 正交实验 优化分析

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基于正交实验的电化学法水软化特性分析 被引量：6

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作者 林纬 王众浩 +5 位作者 汪威 喻九阳 郑小涛 徐建民 王成刚 马琳伟 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期5725-5734,共10页

采用正交实验法研究了多因素对电化学软化水特性的影响,定量分析了电化学水软化特性影响因素的作用机制,得到了电化学水软化的最优组合方案。选取了5个因素5个水平,进行正交实验,实验次数由55减少至25;实验结果表明,硬度是影响实验效果... 采用正交实验法研究了多因素对电化学软化水特性的影响,定量分析了电化学水软化特性影响因素的作用机制,得到了电化学水软化的最优组合方案。选取了5个因素5个水平,进行正交实验,实验次数由55减少至25;实验结果表明,硬度是影响实验效果最显著的因素,脉冲电源实验组与直流电源实验组中软化水效果的最优组合方案分别为A3B2C1D4E3、A2B5C3D1。10 V电压下,单位能耗成垢离子去除量随间距的增大先增大后减小,在间距为125 mm时达到最大。当电压超过10 V时,使用高频电源可以提高单位能耗成垢离子去除量、降低能耗。降低电压是提高单位能耗成垢离子去除量的重要途径。研究结果可为电化学水软化特性的结构优化和参数控制,以及电化学软水装置电源的选择提供依据。 展开更多

关键词 电化学 正交实验 优化 结垢 软化水

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脉冲电场电化学软化水协同特性分析 被引量：2

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作者 林纬 李吉敏 +5 位作者 汪威 王章伟 郭紫芯 王成刚 徐建民 喻九阳 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期293-301,共9页

为了探究脉冲电场下电化学水软化特性,选取溶液质量浓度、高频脉冲电源的频率与占空比3个重要因素,基于Box-Behnken响应面法进行分析,研究各因素及其组合效果对水软化效率的影响程度,并进行优化,得到最佳参数。实验结果表明:溶液质量浓... 为了探究脉冲电场下电化学水软化特性,选取溶液质量浓度、高频脉冲电源的频率与占空比3个重要因素,基于Box-Behnken响应面法进行分析,研究各因素及其组合效果对水软化效率的影响程度,并进行优化,得到最佳参数。实验结果表明:溶液质量浓度对水软化效率影响最为显著,3因素的影响效果依次为溶液质量浓度>占空比>频率。在电压为36 V下,初始质量浓度在300~400 mg·L^(-1)时,电解反应和沉积反应达到最佳协同状态,软化性能达到最佳。脉冲电源占空比的改变对碳酸钙晶体的相组成没有影响,但对碳酸钙晶体的成核以及晶体的生长有较大影响。 展开更多

关键词 电化学 响应面法 优化 结垢 软化水

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脉冲和直流电场下阴极结构对CaCO_(3)结晶的影响 被引量：3

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作者 林纬 夏文凤 +4 位作者 汪威 李吉敏 王章伟 徐建民 喻九阳 《工业水处理》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期95-101,共7页

电化学诱导循环水系统中的Ca^(2+)在阴极板上以CaCO_(3)的形式沉积,表现出良好的水软化效果。开展阴极板上CaCO_(3)结晶行为的研究有助于提高水软化效率。为探究极板结构和电场形式对CaCO_(3)结晶行为的影响,采用7种不同结构的阴极,分... 电化学诱导循环水系统中的Ca^(2+)在阴极板上以CaCO_(3)的形式沉积,表现出良好的水软化效果。开展阴极板上CaCO_(3)结晶行为的研究有助于提高水软化效率。为探究极板结构和电场形式对CaCO_(3)结晶行为的影响,采用7种不同结构的阴极,分别研究脉冲电场和直流电场中CaCO_(3)的结晶行为。从宏观角度分析不同电场形式下各阴极表面的CaCO_(3)结晶速率,从微观角度分析各阴极表面的CaCO_(3)结晶性质。用高倍光学显微镜对CaCO_(3)显微结构进行表征,通过X-射线衍射仪(XRD)对CaCO_(3)结晶成分进行分析。实验结果表明,随着时间的延长,极板的结晶量增加。电场形式对碳酸钙的晶型和形貌有重要影响,在脉冲电场影响下,碳酸钙形貌变得疏松,文石质量分数增加3.15%~26.51%,10 h内Ca^(2+)去除量可提高10%,单位能耗较直流电场的能耗降低19.82%。网孔的形状和大小会影响CaCO_(3)结晶的形貌及电化学水处理装置的工作效率。综合考虑装置的单位能耗和Ca^(2+)去除量,使用网孔尺寸为1 mm×3 mm的极板时电化学水处理装置的性能最好。 展开更多

关键词 结晶 脉冲电场 Ca^(2+)去除 软化水

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面向遥感目标检测的无锚框Transformer算法 被引量：4

11

作者 喻九阳 胡天豪 +2 位作者 戴耀南 张德安 夏文凤 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3238-3247,共10页

遥感图像目标具有多方向排布、小且密集等特性,使基于深度学习的旋转目标检测算法存在检测精度不佳的问题.针对这一问题,本文提出了一种面向遥感目标检测的无锚框Transformer算法.首先,采用层次化Transformer采集不同分辨率的特征信息... 遥感图像目标具有多方向排布、小且密集等特性,使基于深度学习的旋转目标检测算法存在检测精度不佳的问题.针对这一问题,本文提出了一种面向遥感目标检测的无锚框Transformer算法.首先,采用层次化Transformer采集不同分辨率的特征信息以扩大特征信息的采集范围.其次,构建一种新的前馈网络(Spacial-FeedForward Neural network,SFFN).SFFN将3×3深度可分离卷积的局部空间特性和多层感知机(MultiLayer Perceptron,MLP)的全局通道特性融合在一起,以解决前馈网络(Feed Forward Neural network,FFN)在局部空间建模上的不足.最后,基于SFFN架构搭建了无锚框检测器,将预测框回归问题分为水平框与旋转框,缓解了旋转框的损失不连续性问题.在DOTA数据集上的测试结果表明,此方法的平均精度达到了75.83%,同时在NWPU VHR-10数据集上5类小目标检测结果达到了92.47%,在遥感目标检测精度上更具竞争力. 展开更多

关键词 遥感图像 目标检测 Transformer算法 无锚框检测器

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基于改进B-GRRT*算法的移动机器人路径规划 被引量：3

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作者 喻九阳 张德安 +2 位作者 戴耀南 胡天豪 夏文凤 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2023年第S01期95-101,共7页

在移动机器人运动路径规划领域,渐近最优双向快速探索随机树(B-RRT*)算法虽然具有良好的避障和路径搜索能力,但是存在迭代次数多、规划时间长的缺点。基于运动学约束的双向快速探索随机树(KB-RRT)算法作为B-RRT*算法的高效分支,虽然有... 在移动机器人运动路径规划领域,渐近最优双向快速探索随机树(B-RRT*)算法虽然具有良好的避障和路径搜索能力,但是存在迭代次数多、规划时间长的缺点。基于运动学约束的双向快速探索随机树(KB-RRT)算法作为B-RRT*算法的高效分支,虽然有效减少了无效树的扩展,加快了寻找最优路径的速度,但迭代次数过大。针对B-RRT*算法的最新改进算法是具有高效分支的运动学约束B-RRT*(KB-RRT*)算法,KB-RRT*算法虽然可以有效减少无效树的扩展,加快寻找最优路径的速度,但其迭代次数仍然过大。因此,提出了一种基于自适应采样和快速搜索的改进B-RRT*算法(AFB-RRT*)。该算法设定障碍物的安全区域,根据提出的自适应采样和快速搜索确定随机树的搜索方向,减少冗余采样点,即AFB-RRT*在路径规划中可以实现快速收敛。仿真和实验表明,与KB-RRT*相比,AFB-RRT*在规划路径长度基本相同的前提下,减少了规划时间和收敛迭代次数。 展开更多

关键词 B-RRT* KB-RRT* AFB-RRT* 收敛迭代 规划时间

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履带式油气管道巡检机器人爬坡特性分析 被引量：5

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作者 喻九阳 张德安 +3 位作者 戴耀南 胡天豪 夏文凤 李思宇 《机床与液压》 北大核心 2023年第15期57-61,共5页

针对目前油气管道机器人对油气管道的适应能力弱、爬坡能力差等问题,提出一种能够变径的履带式油气管道检测机器人。采用SolidWorks三维软件建立样机模型,然后将样机模型导入ADAMS仿真软件中,根据实际情况设置约束并简化模型,对管道机... 针对目前油气管道机器人对油气管道的适应能力弱、爬坡能力差等问题,提出一种能够变径的履带式油气管道检测机器人。采用SolidWorks三维软件建立样机模型,然后将样机模型导入ADAMS仿真软件中,根据实际情况设置约束并简化模型,对管道机器人进行运动学仿真,分析变径、爬坡等能力,最后搭建试验平台对管道机器人的爬坡能力进行试验验证。结果表明:该机器人能够适应400~600 mm管径的油气管道,能够在承受自重的情况下爬上45°、90°的斜坡。 展开更多

关键词 油气管道机器人 爬坡能力 变径 ADAMS仿真

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ASME PCC-1—2019《压力边界螺栓法兰连接安装指南》的解析 被引量：2

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作者 潘凌峰 郑小涛 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期135-140,共6页

螺栓法兰连接一直是压力容器使用与维护领域的重要内容,然而在实际生产过程之中,由于螺栓法兰连接的安装质量没有得到有效保证,导致了连接处发生泄漏。2000年ASME颁布了第一版《压力边界螺栓法兰连接安装指南》,并分别于2010年、2013年... 螺栓法兰连接一直是压力容器使用与维护领域的重要内容,然而在实际生产过程之中,由于螺栓法兰连接的安装质量没有得到有效保证,导致了连接处发生泄漏。2000年ASME颁布了第一版《压力边界螺栓法兰连接安装指南》,并分别于2010年、2013年进行了修订,2019年又颁布了最新的ASME PCC-1—2019。ASME PCC-1—2019对2013版指南中存在的问题进行了修正,同时还基于工程实践经验,对指南进行了多处增删与更新,如删除了附录G《螺栓服务中承包商的使用》的内容,增加了一个最新的附录Q 《动力设备使用的注意事项》,并在附录O中引入了新的参考扭矩表。根据新版指南的修订内容,对ASME PCC-1—2019进行分析解读,为我国螺栓法兰连接的工程安装提供参考。 展开更多

关键词 ASME PCC-1 螺栓法兰连接 动力设备 螺栓紧固方法

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结构化混合注意力网络的图像超分辨率重建

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作者 喻九阳 张德安 +2 位作者 戴耀南 胡天豪 夏文凤 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2023年第S01期352-356,共5页

针对现有图像超分辨模型存在特征提取能力弱、模型参数量较复杂等问题,提出了一种结构化混合注意力网络的图像超分辨率重建模型,该模型在提高图像超分辨率重建效果的同时降低了模型的参数量。首先,对编码器进行结构化处理,通过通道数量... 针对现有图像超分辨模型存在特征提取能力弱、模型参数量较复杂等问题,提出了一种结构化混合注意力网络的图像超分辨率重建模型,该模型在提高图像超分辨率重建效果的同时降低了模型的参数量。首先,对编码器进行结构化处理,通过通道数量的不同来提取更多的图像特征。其次,对编码器的输出特性进行注意力网络混合重组,从而加强图像的特征特性。最后,采用残差方式将输入的浅层图像特征直接与强化特征相混合,降低网络的参数量。实验结果表明,在公共数据集及不同放大倍率的前提下,文中构建模型的PSNR值和SSIM值基本是最优的,且网络结构的参数量较低,较好地平衡了图像超分辨率重建过程中性能和参数复杂度间的关系。 展开更多

关键词 图像处理 超分辨率 结构化残差 混合注意力 低模型参数

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