利用农业废弃物玉米芯作为炭源,采用先水热碳化再化学活化的方法制备生物质多孔炭材料,并对其结构和形貌进行表征分析,在三电极系统下对其进行了作为电极材料的电化学性能研究。试验结果表明,在220℃保温2 h的水热条件下,不同活化剂比例对炭材料的活化程度存在明显差异,当活化温度保持在750℃,并且碱碳比为3∶1时,活化得到的炭材料在结构特征与电化学性能方面表现最为出色。电化学性能研究结果表明,在0.5 F·g-1的电流密度下,样品表现出了48.41 F·g-1的比电容;而在20 A·g-1下,其比电容则为39.95 F·g-1,表现出了82.52%的电容保持率,说明所制得的炭材料具有较为出色的电化学性能,完全满足作为电极材料的性能需求。通过理论分析与试验研究相结合的方法,探寻了玉米芯制备炭电极材料的最佳工艺参数,明晰了其电化学性能的主要影响因素,为生物炭资源的高值利用和功能开发提供了新的途径。
针对火灾检测领域现有模型在实时检测时容易出现的误检和漏检问题,提出了一种基于YOLOv8n算法改进的多尺度目标检测算法模型。算法模型通过DDRB模块增强模型对火焰和烟雾的多尺度特征的提取能力,利用EMA注意力机制通过突出重要特征并抑制不相关信息,来提升模型对多尺度目标的检测能力,Inner-CIoU损失函数通过引入比例因子控制辅助边界框尺度,加速模型回归。实验结果表明,改进后的算法在检测精度上提高了3.8%,显著提升了火灾烟雾的检测能力,证明了改进算法的有效性。
为丰富夏热冬冷地区冬季分布式供暖方式,基于TRNSYS建立光伏光热(PV/T)与水源热泵联合供暖系统模型。以上海市某居住建筑为研究对象,为确保系统的运行稳定性,引入集热水箱温度惩罚,并以费用年值最低为目标,以PV/T倾角、PV/T组件面积、水源热泵制热量、集热水箱配备比、集热水箱电加热功率为决策变量,利用Hooke-Jeeves算法进行优化分析,获得系统容量配置最优值,进一步提升该系统的经济性与节能性。结果表明,相比于设计值系统,最优值系统PV/T组件的累计发电量增加63%,能耗(包括水泵、水源热泵及水箱电加热)降低10%,费用年值减少54.1%。
农村社区是居民居住和生活的重要场所,也是社区的重要组成部分。为了能更好地掌握农村社区应急管理能力韧性水平,结合农村社区应急管理研究现状,从应急管理四阶段出发,以抵抗力、适应力和恢复力作为农村韧性视角,建立了农村社区应急管理能力韧性评价指标体系,运用AHP法和CRITIC法分别确定指标主观权重和客观权重,并进行组合赋权确定指标权重,运用TOPSIS模型对农村社区进行韧性评价。以吉林省典型的10个农村社区为研究对象进行韧性评估,得出韧性等级。根据结果分析,提出进一步提高农村社区应急管理能力韧性的方向,对农村社区发展和推动乡村振兴有着重要意义。
利用水热法合成了SnO2和Er/SnO2纳米材料,进行XRD、SEM和EDS材料表征分析,3 mol%Er3+/SnO2材料的纳米颗粒相比于纯的SnO2,颗粒更小,进而具有更大的比表面积。将其用于针对甲醛气体的测试,探寻稀土元素在金属氧化物半导体中用于甲醛检测的气敏特性。在甲醛检测方面发现,50 ppm浓度下,Er3+/SnO2材料比纯SnO2材料对于甲醛具有更好的响应和突出的选择性。此外,在200℃环境下,Er3+/SnO2对5~50 ppm范围内不同浓度的甲醛表现出线性关系。本文详细讨论了Er3+/SnO2纳米粒子对甲醛响应的增强机理,研究结果为提升金属半导体氧化物气体传感器对于检测甲醛气体性能提供了新的思路。
为研究均质围岩条件下地下洞室的开挖稳定性问题,以主洞室为研究对象,建立了基于FLAC 3D的有限差分法计算模型,系统分析了不同分层开挖高度、进尺对地下洞室的主洞室围岩位移变化的影响。研究结果表明,主洞室顶拱和底板中心的竖向位移随着开挖进尺的增加而增大,拱腰和拱脚位置的竖向位移也呈现增大趋势。开挖进尺对水平位移的影响显著,其中拱腰位置的水平位移先减小后增大,而拱脚位置的水平位移则随着开挖进尺的增加而显著增大。合理选择开挖参数可以有效控制围岩变形,提高主洞室施工的稳定性和安全性。研究成果为地下洞室设计和施工的优化提供理论依据和实践指导。
为探究在役水泥熟料库中的大跨度螺栓球节点,在具有高强度螺栓拧入长度不足初始缺陷下,遇到横向力时节点及其杆件的受力变形特征。因此,先针对熟料库内工况对M20的螺栓球节点设计两类横向力作用下以节点螺栓的拧入深度为变参的试验,得到弯矩-转角和荷载-应力曲线;再利用有限元软件建立并验证两类试验的有限元模型,补充其他规格的螺栓球节点的弯矩-转角曲线。结果表明,水泥熟料库螺栓球节点无论是满拧还是有拧入不足,杆件遇到横向力时,杆件和节点形变明显,节点的弯矩-转角曲线呈现三阶段,节点抗弯刚度不唯一。在节点自身遇到横向力时,满拧时节点的抗弯刚度唯一,随着拧入深度降低节点的抗弯能力下降明显,节点在两种受力模式下的弯矩-转角曲线出现明显刚度提升和不明显刚度提升等两种情况;节点规格的加大受力模式的变化,对节点整体刚度的影响不明显。
吉林省西部是我国典型的农牧交错区和生态脆弱区,研究其水源涵养功能的时空变化及其影响因素,对改善生态环境具有重要意义。采用水量平衡方程定量估算了1990—2020年吉林省西部的水源涵养服务能力,并利用地理探测器分析其主要驱动因素。结果表明,吉林省西部水源涵养能力具有显著的空间异质性,并在研究期间呈现先减少后增加的变化趋势;吉林省西部不同土地利用类型按水源涵养能力排序为:耕地>草地>林地>未利用地>建设用地;植物可利用含水量(PAWC)是影响吉林省西部水源涵养能力的主要因素,其次为降水量和蒸散发量,PAWC与其他因素之间交互作用的解释力最高。研究结果为吉林省西部水资源的利用与可持续管理提供了重要科学依据。
针对铁尾矿砂大量堆积带来的资源浪费和环境风险,提出一种石灰稳定铁尾矿砂路基应用处理方法,并对石灰稳定铁尾矿砂路基土的路用性能、环境影响和交互机理开展系统研究。研究表明,石灰可以有效提高铁尾矿砂路基土的安定性和强度,4%石灰掺量的铁尾矿砂路基材料的CBR值为164.9%,7 d无侧限抗压强度为2.06 MPa,浸出液毒性较弱,均满足路基应用规范要求。此外,铁尾矿砂中白云石具有最大的正电位,为0.586 a.u,菱铁矿具有最小的正电位,为0.213 a.u,均高于石灰的0.129 a.u,铁尾矿砂中的主要氧化物可与石灰发生离子交换,中和路基土颗粒表面电荷,表面上带有正电的铁尾矿通过库仑静电势与土体产生强相互作用,促进路基土颗粒絮凝和凝聚,加固土体结构。研究成果对拓展铁尾矿砂的路用场景,推动我国道路低碳绿色发展有着重要的理论与实际价值。
为了研究预应力钢绞线对FRC梁的加固效果,探究对其抗剪性能提升,运用Abaqus对模型进行有限元模拟,钢绞线采用先张法布置,通过降温法控制钢绞线不同的预应力度,进行了4组对照试验。具体的加固方法包括在FRC梁中布置预应力钢绞线,并在施加荷载前通过降温法施加预应力。模拟结果表明,随着预应力度的逐渐增加,当预应力度达到50%时,相较不设钢绞线的对照组,梁的极限承载能力提升了42.3%;当预应力度为55%、60%时,分别提升45.7%、48.9%,钢绞线所提供的加固效果也随之改善,FRC梁的受剪承载能力随之变强,梁的裂缝发展趋势得到极大控制,从而延缓了结构的破坏过程,FRC梁的抗剪性能得到了极大的改善。