氯丁橡胶(CR)主链结构中因含氯原子,增强了分子链间的相互作用,限制了分子链的运动,故该类橡胶具有较强的极性。在低温条件下,分子运动速率减慢,CR分子链有序排列并发生结晶,进而使其硬度增大和弹性降低。为提升CR的耐低温性能,通过引入绿色低温增塑剂柠檬酸三丁酯(TBC)对其进行改性,并考察了TBC质量分数对CR复合材料的硫化特性、门尼黏度、机械性能、玻璃化转变温度(Tg)以及脆性温度(Tb)等的影响。结果表明,随着TBC质量分数的增加,CR胶料的门尼黏度显著下降,焦烧时间延长,硫化胶的加工性能与耐低温性能得到显著改善;当TBC质量分数为5%时,CR的拉伸强度达到最大值12.16 MPa,回弹性达到最大值50.65%,永久压缩变形率降至最小值9.64%,断裂伸长率增加至497.59%,Tg降低至-34.5 ℃。由此可见,改性后CR的耐低温性能与机械性能得到同步显著改善,拓展了其在低温工况下的应用可行性。
以Ce(NO3)3·6H2O、Cu(NO3)2·3H2O和SnCl4·5H2O为原料、NaOH为沉淀剂,分别采用共沉淀法、沉淀⁃浸渍法和共沉淀⁃水热法制备了CuSnCe⁃C、CuSnCe⁃PI和CuSnCe⁃CH催化剂;运用XRD、BET、H2⁃TPR和XPS等表征技术对催化剂进行表征,并在富氢气氛下进行了CO优先氧化性能评价。结果表明,制备方法对催化剂的物理性质、化学性质及催化性能均有显著影响,其中采用沉淀⁃水热法制备的CuSnCe⁃CH催化剂表现出最佳的催化性能;在常压、反应温度为140 ℃、氧过量系数为2.6和质量空速为20 244 mL/(g·h)的条件下,该催化剂的CO转化率最高(94.9%),CO氧化选择性为43.2%;CuSnCe⁃CH催化剂具有平均晶粒粒径小、比表面积较大、高分散的CuO较多、还原温度较低及氧空位数量较多的特点,展现出最佳的CO优先氧化性能。
为解决(B4C+Cf)/Al复合材料制备过程中增强相和铝基体之间润湿性较差、易生成Al4C3脆性相的问题,以高熔点且与铝不互熔的Ti颗粒为诱发浸渗剂,在碳纤维表面通过化学镀涂覆Cu镀层,并采用金属诱发原位反应浸渗技术,实现了该复合材料的高效率、低成本的近终成形制备。分别在850、900、950 ℃的制备温度下保温90 min,成功制备(B4C+Cf)/Al复合材料,并利用SEM、XRD及万能试验机,对复合材料的微观组织、生成物相、压缩性能和抗弯性能进行了表征。结果表明,铝熔体可成功浸渗陶瓷预制块,制得轻质铝基复合材料,其密度为2.80~2.85 g/cm3;XRD检测出Al、B4C、AlB2、Al3BC、TiB2、TiC相,未出现Al4C3脆性相;随着制备温度从850 ℃升高至950 ℃,复合材料的抗压强度从290 MPa降至172 MPa,抗弯强度从233.69 MPa提升至375.44 MPa;制备温度越高,所制备复合材料的撕裂棱越多,裂纹萌生位置由增强相与基体的界面逐渐转向基体或增强相内部。
以电石渣为原料、异辛酸钠为钙提取剂,采用气-液碳化法制备纳米碳酸钙,并对其进行了X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)表征分析。结果表明,在皂化率为80%、皂化反应温度为80 ℃、皂化反应时间为40 min、复分解反应温度为80 ℃、复分解反应时间为60 min、氯化钙浓度为0.5 mol/L、油相与水相的体积比为2.0∶1.0的条件下,电石渣中钙提取率可达96.40%;在反应温度为6 ℃、搅拌速率为400 r/min、液体滴加速率为35 mL/min、CO2流速为100 mL/min的条件下,碳化效率效果最佳;所得纳米碳酸钙为方解石型,粒径为78.8 nm,钙质量分数为94.10%,粒度均匀。本研究以电石渣为原料,通过优化工艺制备纳米碳酸钙,实现了电石渣固废的高价值资源化利用及CO2减排,为纳米碳酸钙的制备提供了新思路。
为解决天然气掺氢管道输送过程中的浓度分层问题,提升短距离内的掺混效率,采用计算流体力学方法构建多组分湍流流动模型,对比研究了右旋叶片、交叉叶片及交叉孔隙叶片三种螺旋型静态混合结构的掺混特性、流场演化及压力损失,并以变异系数和掺混均匀度为量化指标进行了综合评价。结果表明,交叉孔隙叶片结构通过旋流+射流+二次流的协同作用,在2 m内能达到工业掺混要求(均匀度≥95%),5 m处的均匀度达到99.66%,浓度混合影响因子为9.14,压力损失为189.3 Pa;旋流+射流+二次流的协同作用是实现短距离高效掺混的核心机制,交叉孔隙叶片结构能够在保证低损输送的同时显著提升掺混效率。研究成果可为静态混合结构的选型提供参考。
水平井分段压裂技术是实现低孔低渗致密砂岩气藏有效开发的关键,其中压裂施工参数的合理优化是基础。目前,普遍采用“一井一策”的压裂设计思路,实践表明该思路下施工参数与压裂效果的相关性不高,参数对改造效果的影响规律不清楚,无法适应强非均质性致密砂岩气藏多类型储层共存的局面。基于此,以金秋气田JH区块为研究背景,提出了考虑储层品质和砂体分布特点的“一段一策,分段优化”新思路;采用地质工程一体化思路,建立了“储层类型优化-改造段分类-目的井参数优化”的致密砂岩气藏水平井压裂施工参数优化高效设计方法,构建了一套可快速复用、针对分储层类型的致密砂岩气藏压裂标准化设计流程。结果表明,相比传统方法,该优化方法可使单井压裂设计周期缩短50%~60%,单井压裂成本降低10.6%,压后单井稳产时间延长58.3%,最终可采储量(EUR)提高15.6%。该优化方法可有效提升强非均质性致密砂岩气藏压裂施工参数优化的科学性和高效性,对以JH区块为代表的同类致密砂岩气藏压裂改造及开发效益提升具有一定的指导作用和工程借鉴价值。
针对超临界工况下氢气在U形微小通道内的非均匀换热问题,采用数值模拟的方法,分析热流密度和压力对传热特性的影响,揭示了非均匀热流通道的换热异常机理,并拟合了换热预测关联式。结果表明,受流体热物性参数的影响,压力和热流密度对加热通道和冷却通道的强化换热作用呈现相反规律;在非均匀冷却通道中,离心力与浮升力产生协同效应,显著促进换热过程;在仅受离心力作用的加热通道内,非均匀加热对换热起抑制作用。研究结果为涉氢领域超临界流体传热系统的设计优化与理论研究提供了重要的参考依据。
通过分子动力学模拟,在1 000 K的高温下系统研究了铜原子分数对FeNiCrCoCuₓ高熵合金的力学性能与微观变形机制的影响。结果表明,随着铜原子分数的升高,FeNiCrCoCuₓ高熵合金的屈服应力由5.61 GPa降至4.99 GPa,杨氏模量由70.85 GPa降至53.86 GPa,但面心立方结构(FCC结构)转化为密排六方结构(HCP结构)的比例下降,动态再结晶(DRX)频率显著增加;FeNiCrCoCuₓ高熵合金的位错密度降低,晶格畸变松弛,应力分布趋于均匀。进一步分析证实,铜的引入降低了堆垛层错能,加速了DRX的形成,从而在不牺牲高温稳定性的前提下显著提升了材料的延展性。研究结果为设计兼具高强韧与耐热性的新型高熵合金提供了原子尺度的理论依据。
我国稠油资源储量丰富,但其开采难度大,实际采收率较低,因此提高开采效率对保障石油产量具有重要意义。目前,国内外广泛采用热力采油方式,其中蒸汽干度对稠油热采效果影响显著,然而无法直接实时测量。国内现有方法为人工化学滴定法,存在明显的滞后性,难以满足实时在线监测需求。为此,提出了一种基于矩阵电导法的湿饱和蒸汽干度测量新方法。在压力为17 MPa、温度为310 ℃的工况下,针对内径为64 mm、外径为89 mm的注汽管道,设计了一次测量元件,并完成了材料选择、系统的密封及固定,实现了数据的稳定采集与精准测量;在此基础上,建立矩阵电导法的算法模型,分析了影响干度的参数,并分别采用权重离散法和离散法进行了结果对比与误差分析。结果表明,离散法的最大相对误差达11.5%,而权重离散法的最大相对误差仅为3.9%,权重离散法的测量精度高于离散法。
无人机航拍图像中小目标存在像素占比低、易受复杂背景干扰且尺度变化大等问题,导致现有检测易出现漏检与精度不足的情况。为此,在YOLOv11算法的基础上提出了面向无人机航拍场景的YOLO11⁃RHO改进算法。首先,在骨干网络中引入带有频率先验初始化的重参数化卷积(Online Convolutional Re⁃parameterization,OREPA),利用空间频率选择性增强模型对高频边缘和纹理信息的表征能力;其次,采用RepNCSPELAN4_high模块优化梯度传递路径,构建梯度直达通路以减轻小目标特征在深层网络中的衰减;再次,在特征融合网络中集成HFFB分层特征融合块,结合空间与通道解耦的自适应注意力机制,强化小目标表征,实现多尺度信息对齐;最后,面向轻量与实时部署进行整体设计。在VisDrone2019数据集上的对比实验与消融实验结果表明,改进模型性能优异,mAP@0.5=0.401,mAP@0.50∶0.95=0.245;同时,保持了轻量化架构(参数量为6.22 M,计算量为15.1 GFLOPs),有效兼顾了高检测精度与边缘端实时运行的需求,满足了端侧实际部署的要求。
UNet凭借其编码器⁃解码器结构及跳跃连接机制,被广泛应用于图像分割任务。然而,传统的下采样操作(如最大池化或平均池化)在特征压缩过程中易导致空间细节信息丢失,而上采样阶段的简单重建方式亦难以充分建模全局上下文语义,限制了网络的表达能力和分割精度。为此,提出了一种改进的UNet架构,分别在下采样与上采样阶段引入交互式池化模块(IPM)和全局⁃局部特征交互模块(GLFIM),以增强特征建模能力。结果表明,在编码器部分,IPM同时融合最大池化与平均池化分支,通过通道交互与特征融合,有效提升了特征表示能力并保留了更多结构与统计信息;在解码器部分,提出的局部特征模块通过残差卷积提取细节信息,而全局模块则结合基于自适应池化的注意力机制与多层感知机(MLP)网络,以建模长距离依赖与全局语义上下文;在多个图像分割基准数据集上,本文所提模型在保留关键细节、增强全局语义理解方面具有显著优势,相较于标准UNet模型取得了更优的分割性能;在WHU数据集上,交并比和F1分数分别达到了90.73%和95.14%。