济南大学学报(自然科学版)

Journal of University of Jinan (Science and Technology)

自动控制

  • 水泥生料预分解过程热效率优化控制研究进展

    马恒超;刘钊;李凡军;王孝红;

    针对新型干法水泥生产工艺中水泥生料预分解过程能耗高、热效率低的现状,分析水泥生料预分解过程数值模拟、分解炉出口温度优化设定、分解炉出口温度建模和控制的国内外研究与应用动态,提出通过建立预分解过程的热效率模型来优化分解炉出口温度的解决方案;总结比例-积分-微分控制、模糊控制、神经网络控制、模型预测控制及其组合控制算法在提高水泥生料预分解过程热效率中的应用方案,并对各方案的可行性进行分析;最后指出将热效率优化模型与模型预测控制相结合构成双层结构预测控制,更有助于提高水泥生料预分解过程的热效率。

    2023年02期 v.37;No.164 127-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 198K]
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环境与水利科学

  • 山东省城镇化水平与资源环境承载力协调发展的时空分异

    吴佳琪;程琳琳;武宪雯;

    以山东省为例构建城镇化水平与资源环境承载力评价指标体系,运用全局熵值法和协调度模型对2008—2018年山东省城镇化水平与资源环境承载力协调发展的时空分异进行分析。结果表明:山东省城镇化水平从2008年的0.327增加到2018年的0.564,以济南、青岛市为中心的都市圈特征日益显著;资源环境承载力从2008年的0.536增加到2018年的0.557,整体变化幅度相对较小;山东省城镇化水平与资源环境承载力协调度为0.7~0.8,并在空间上表现出东高西低的分布特征。

    2023年02期 v.37;No.164 137-145页 [查看摘要][在线阅读][下载 448K]
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  • 济南市区四大泉群流量演变规律及影响因素

    薛兆瑞;王明森;杨旭洋;刘健;李妍妍;佘敦先;

    基于2010—2020年济南市区四大泉群泉水出流量、地下水位及降雨量等数据,利用Mann-Kendall检验、 Pettitt检验和Pearson相关系数等方法,开展泉水流量、地下水位和降雨量的突变、整体变化趋势及两者相关性研究。结果表明:趵突泉、五龙潭和黑虎泉泉群均存在突变时间,突变时间分别为2014年8月、 2017年8月和2017年3月,且突变前后及整体都呈现出显著下降趋势;珍珠泉泉群未发生突变,整体为不显著的上升趋势;四大泉群之间存在中、低程度的相关性,趵突泉泉流量与趵突泉地下水位中度相关,且趵突泉地下水位的突变时间早于趵突泉泉流量的突变时间;降雨整体呈现上升趋势,不存在突变时间;人类活动是泉水流量呈减少趋势和发生突变的主要影响因素。

    2023年02期 v.37;No.164 146-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 710K]
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  • 液固比对沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的影响

    高莹;孙英杰;王华伟;赵建伟;徐榕;

    通过污染土壤修复模拟实验,研究25℃恒温条件下液固比对沼渣协同硫酸亚铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的Cr(Ⅵ)还原稳定效果的影响。结果表明:Cr(Ⅵ)去除率随着液固比的增大而增大,当液固比为6∶1时Cr(Ⅵ)去除率最大;Cr(Ⅵ)还原反应发生在以氧化还原为主的初期,后续生物还原Cr(Ⅵ)缓慢持续进行直至稳定,最终铬元素以稳定态即铁锰氧化态和残渣态形式存在,液固比对Cr(Ⅵ)的还原影响差异不显著;不同液固比组间的微生物组成和丰度差异不显著,微生物变化均发生在反应1 d即Cr(Ⅵ)的主还原阶段,当液固比为6∶1时,优势菌门拟杆菌门相对丰度增至21.31%,优势菌属嗜冷杆菌属相对丰度增至18.98%,微生物组成和丰度变化较显著。

    2023年02期 v.37;No.164 156-162+171页 [查看摘要][在线阅读][下载 320K]
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  • 咸淡水交替灌溉对冬小麦生理生化特征及产量的影响

    王昱东;庞桂斌;傅新;于浩洋;张立志;王昕;徐征和;

    为了合理利用微咸水资源,制定适宜的微咸水灌溉制度,选择典型灌区开展田间试验研究,设置矿化度、灌溉定额2个因素,以及淡水-淡水(T_1)、淡水-淡水-淡水(T_2)、淡水-微咸水(T_3)、淡水-微咸水-微咸水(T_4)4个灌溉方案,研究咸淡水交替灌溉对冬小麦生理生化特征及产量的影响。结果表明:微咸水灌溉的各土层含盐量较淡水灌溉的显著提高;拔节期灌溉后3 d,方案T_4的最大荧光产量增加17.73%,叶片脯氨酸、可溶性还原糖分别增加12.89%、 57.63%;灌浆期灌溉前,方案T_3、 T_4的土壤含盐量显著提高,叶片净光合速率减小22.52%~25.35%;灌浆期灌溉后6 d,方案T_4的最大荧光产量、最大光化学量子产量分别增加6.44%、 1.38%,脯氨酸、可溶性还原糖含量分别减小19.09%、 5.87%,说明微咸水灌溉可以缓解干旱胁迫;与方案T_1、 T_3相比,方案T_4的千粒重显著增大,产量分别提高12.24%~12.81%。

    2023年02期 v.37;No.164 163-171页 [查看摘要][在线阅读][下载 356K]
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  • 磁性滤料对生物脱氮滤池微生物群落的影响

    孙绍钧;沈军;王晓宇;王嘉斌;孙绍芳;宋健;栾佳佳;

    使用4种不同磁感应强度的磁性滤料构建生物脱氮滤池,探究磁性滤料对滤池脱氮效能的影响,并从分子生物学角度对影响机理进行解析。结果表明:磁性滤料对滤池的氨氮与亚硝态氮的去除效果有明显的促进作用;磁性滤料会对滤池内的微生物群落结构产生影响,表面磁感应强度为0.5、 1.5 mT的磁性滤料使微生物群落中氨氧化菌与亚硝酸盐氧化菌的相对丰度显著提高,表面磁感应强度为2.5 mT的磁性滤料使氢噬胞菌属和Delftia tsuruhatensis种的相对丰度提高;根据功能基因预测,脱氮效果的提升与磁性滤料对优势功能基因的作用有关。

    2023年02期 v.37;No.164 172-177页 [查看摘要][在线阅读][下载 432K]
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  • 时间序列模型预测大气臭氧浓度

    王一龙;董韶妮;孙丽萍;王上;

    为了给大气污染防治预警预报提供参考,利用时间序列模型对大气臭氧浓度进行预测;以2020年1月1日至2020年12月31日期间366个烟台市区大气臭氧日均质量浓度作为研究数据,建立自回归移动平均模型,引入广义自回归条件异方差模型消除时间序列自回归条件异方差效应,最终构建自回归移动平均-广义自回归条件异方差时间序列模型,并对2021年1月烟台市区的大气臭氧日均浓度进行预测。结果表明,所构建的时间序列模型对大气臭氧浓度的短期预测值与实测值基本一致,但随着预测期数的增加,预测值与实测值的相对误差逐渐增大。

    2023年02期 v.37;No.164 178-183页 [查看摘要][在线阅读][下载 186K]
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材料科学

  • Bi5O7I-Bi2O2(OH)(NO3)纳米复合纤维的制备与光催化性能研究

    张鑫;王英姿;张兆泽;曹永强;

    采用溶剂热法制备Bi_5O_7I-Bi_2O_2(OH)(NO_3)纳米复合纤维,采用X射线衍射、微观形貌分析、紫外-可见光漫反射光谱、 N_2吸附-脱附、荧光光谱、电化学性能测试等手段对制得的复合样品进行表征,并进行光催化降解罗丹明B活性测试。结果表明:Bi_5O_7I纳米纤维表面负载有少量的Bi_2O_2(OH)(NO_3)纳米片,与Bi_5O_7I和Bi_2O_2(OH)(NO_3)相比,复合样品光催化降解罗丹明B活性明显提高,最佳复合样品的表观降解速率常数分别是纯相Bi_5O_7I和Bi_2O_2(OH)(NO_3)的1.29、 2.48倍,并且重复使用性良好;Bi_5O_7I纳米纤维与Bi_2O_2(OH)(NO_3)纳米片形成的Bi_5O_7I-Bi_2O_2(OH)(NO_3)异质结结构能有效分离光生电子-空穴对,异质结的较大比表面积能够暴露更多的反应活性位点,显著提高复合样品的光催化性能。

    2023年02期 v.37;No.164 184-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 679K]
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  • 氮掺杂氧化锌-氧化锌忆阻器突触可塑性研究

    徐蕾;李阳;

    为了解决传统计算机中存储与运算之间的物理分离以及传输速度受限的问题,制备一种可用于神经形态计算的模拟型忆阻器,采用磁控溅射法在氧化铟锡导电玻璃衬底上依次完成氧化锌、氮掺杂氧化锌阻变层与银顶电极的沉积,对忆阻器的结构和电学性能进行表征、测试,并探究氮掺杂氧化锌薄膜厚度对忆阻器电学性能的影响。结果表明:制得的氮掺杂氧化锌-氧化锌忆阻器具有渐变式的电导切换行为,能够很好地模拟生物突触的可塑性,可用于神经形态计算;氮掺杂氧化锌薄膜厚度的增加有助于电学性能的稳定,减小氮掺杂氧化锌薄膜厚度,会显著增大电导响应的变化率。

    2023年02期 v.37;No.164 193-200页 [查看摘要][在线阅读][下载 478K]
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  • 异丁烯-马来酸酐共聚物凝胶注模成型制备多孔氮化硅陶瓷

    孙宁;杨海玲;王志;孙孟勇;史国普;冀珺;李庆刚;

    以不同粒径的氮化硅粉为原料,采用异丁烯-马来酸酐共聚物凝胶注模成型制备多孔氮化硅陶瓷,研究不同粒径氮化硅颗粒在异丁烯-马来酸酐共聚物水溶液中的分散性及氮化硅颗粒浆料的流变性能,对烧结样品的物相、微观形貌和结构以及介电性能进行表征与分析。结果表明:粒径小于0.5μm的氮化硅颗粒在异丁烯-马来酸酐共聚物水溶液中更易团聚而沉降,氮化硅颗粒浆料的黏度、切应力比粒径为1~3μm的氮化硅颗粒浆料的大;不同粒径原料制备的氮化硅陶瓷的主晶相为α-氮化硅和β-氮化硅,样品的烧结收缩率、密度差异较小,孔隙率约为20%,抗弯强度均大于400 MPa。

    2023年02期 v.37;No.164 201-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 490K]
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  • 水平管内工质R152a的流动沸腾传热特性研究

    黄计康;罗向龙;夏扬凯;

    采用直流电源加热不锈钢管的方式,设置热流密度为31~73 kW/m~2,质量流速为248~460 kg/(m~2·s),研究工质R152a于高蒸发温度为60~80℃时在水平管内的流动沸腾传热特性,并将实验结果与文献报道的3个传热关联式的预测值进行比较。结果表明:工质R152a的流动沸腾传热系数随着蒸发温度的升高而减小,随着干度的变化呈现先减小后增大再减小的趋势,质量流速的变化对流动沸腾传热系数的影响较小;3个传热关联式的预测值与实验值的平均绝对偏差均偏大。

    2023年02期 v.37;No.164 207-214页 [查看摘要][在线阅读][下载 438K]
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  • 表面活性剂对水基纳米流体湍流流动和传热性能的影响

    覃光军;贾莉斯;陈颖;莫松平;王智彬;邓卓夫;

    采用聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂,制备悬浮稳定的水基二氧化硅纳米流体,对水基二氧化硅纳米流体在圆管内的湍流流动和传热性能进行试验研究。结果表明:水基二氧化硅纳米流体的强化传热综合性能随着聚乙烯吡咯烷酮与二氧化硅质量比的增大呈现先增大后减小的变化趋势,聚乙烯吡咯烷酮与二氧化硅的质量比为1∶1的流体的强化传热综合性能最好;固定聚乙烯吡咯烷酮与二氧化硅的质量比为1∶1,水基二氧化硅纳米流体的强化传热综合性能随着二氧化硅纳米颗粒添加量的增加而增强,与纯水相比,二氧化硅纳米颗粒质量分数为6.0%的水基二氧化硅纳米流体的强化传热综合评价因子提高约46%,流动传热综合性能显著改善。

    2023年02期 v.37;No.164 215-222+234页 [查看摘要][在线阅读][下载 454K]
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  • 静电纺丝防水透湿织物的制备及其性能

    王丽丽;温永强;

    利用静电纺丝技术制备聚氨酯、聚氨酯-聚偏氟乙烯和含氟聚氨酯-聚偏氟乙烯3种纳米纤维膜,研究不同组分纳米纤维膜的力学性质、接触角、静水压、透气性及抗菌性。结果表明:聚氨酯纳米纤维膜具有较好的力学性能;随着纤维组分中氟元素含量的增加,含氟聚氨酯-聚偏氟乙烯纳米纤维膜的接触角增大,静水压增大,防水性能改善。

    2023年02期 v.37;No.164 223-227页 [查看摘要][在线阅读][下载 340K]
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信息科学

  • 城市轨道交通末班列车的运行时刻表编制与线路接续优化

    张路凯;王英平;杨艳;

    为了实现城市轨道交通末班列车的列车运行时刻表编制与线路接续优化,以城市轨道交通线网为研究对象,在既有研究基础上进一步考虑线网的空间复杂性和列车衔接的序列性,增加结构化的换乘时间和运营时段等实际场景条件,以各条线路末班列车时刻的组合优化为决策切入点,分析换乘线路接续成功的场景数量;基于列车运行时刻表编制要素构建集成的优化模型,应用人工鱼群算法进行启发式求解,并以北京市城市轨道交通局部干线区域为对象进行算例研究。结果表明,与现有的优化方法相比,所提出的优化模型与计算流程在线路接续成功方向数量、线路接续成功率、平均富余时差、运算执行时间和初次迭代中央处理器使用率方面均具有明显优势。

    2023年02期 v.37;No.164 228-234页 [查看摘要][在线阅读][下载 222K]
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  • 基于知识图谱自动构建的可用资源表示与推荐

    孔晓晓;

    为了解决技术创新中可用资源选择过程算法化程度与创新效率较低的问题,提出基于知识图谱自动构建的可用资源表示与推荐方法;首先采用双向长短期记忆模型和条件随机场模型建立可用资源实体抽取模型,基于依存句法分析实现实体关系抽取,从而构建可用资源知识图谱;然后分析可用资源属性在可用资源利用过程中的作用,并架构属性匹配网络,实现基于知识图谱的可用资源推荐;最后通过实验和案例分析验证所提方法的有效性。结果表明,知识图谱能够有效表示可用资源,可以应用于智能化计算机辅助创新系统的开发。

    2023年02期 v.37;No.164 235-240页 [查看摘要][在线阅读][下载 233K]
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土木建筑

  • 大跨度变截面隧道围岩及中岩柱的稳定性

    鲁瑞;冯现大;舒金会;吴文俊;李树忱;

    为了研究大跨度变截面隧道施工过程中隧道变截面的稳定性,保障施工安全,利用FLAC3D软件对某隧道变截面进行三维数值模拟,通过监测隧道围岩的收敛情况与中岩柱的位移与应力变化趋势,结合实际监测数据,分析截面转换过程中围岩内部的位移与应力的变化特征。结果表明:在施工开挖过程中,监测点处产生的竖直方向位移远大于水平方向位移,位移变化主要发生在监测点附近导洞进行开挖时,并且具有一定的滞后性;中岩柱在分岔隧道段开挖过程中会产生2次反方向的位移变化,采用对拉锚杆加固与注浆加固措施可以有效减小位移变化量,增大最小主应力,有效保障中岩柱的稳定。

    2023年02期 v.37;No.164 241-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 549K]
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  • 基于拟满内力遗传算法的方钢管混凝土桁架结构拓扑优化

    谢军;郭飞;朱守芹;梁金晓;阎杰;董捷;

    为了解决方钢管混凝土桁架结构离散变量拓扑优化问题,通过遗传算法随机生成初始拓扑构形,采用启发式算法检查并修正拓扑构形;以方钢钢管截面型号、拓扑变量、混凝土强度等级为优化变量,以结构造价最低为优化目标,建立基于独立拓扑变量的拓扑优化数学模型,提出一种基于拟满内力遗传算法的方钢管混凝土桁架结构拓扑优化方法;拟满内力遗传算法初始总群中部分个体由拟满内力算法的优化解产生,并且将拟满内力算法作为算子加到遗传操作后运行;同时对传统遗传算法的罚函数进行改进,提高遗传算法运行效率;通过算例对12杆桁架结构优化前、后模型及拓扑优化结果进行对比。结果表明:相对于拟满内力算法与遗传算法,所提出的方法应用于方钢管混凝土桁架结构拓扑优化总造价更低;拓扑优化后的结构杆件较少,并且各杆件均已充分发挥承载能力,拓扑优化效果明显改善。

    2023年02期 v.37;No.164 247-252页 [查看摘要][在线阅读][下载 306K]
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