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2020, 40 (3): 0-.
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综述

H₂O₂修饰层状钛酸的离子交换性能
张瑾, 周雯丽, 王兴, 孔新刚
2020, 40 (3): 1-7. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.001
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采用H₂O₂溶液处理层状钛酸H_1.07Ti_1.73O₄·H₂O（HTO），对其实现H₂O₂插层改性。H₂O₂分子进入到层状钛酸的TiO₆八面体层间，并与层中Ti⁴⁺形成过氧钛配位键，提高了TiO₆层负电荷密度。利用XRD、SEM、TEM、XRF、FT⁃IR等测试手段对离子交换前后的样品进行表征。结果表明，H₂O₂修饰后的HTO相对于HTO，其离子交换效率和离子交换容量都得到大幅度提升，其主要原因是H₂O₂的引入使TiO₆八面体层的负电荷增多。
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化学与化学工程

本溪市城市街道灰尘中重金属污染特征及评价
王霄雯, 李法云
2020, 40 (3): 8-13. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.002
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采用X射线荧光光谱法探究了城市不同功能区街道灰尘重金属（Cu、Pb、V、Zn、Cr、Mn）空间分布特征与潜在生态风险。对本溪市文教区、商业区、居民区、工业区、交通区和混合区街道灰尘样品中的重金属含量进行了分析。结果表明，街道灰尘中重金属Cu、Pb、V、Zn、Cr、Mn平均质量分数分别为本溪市土壤环境背景值的3.4、3.1、0.9、5.5、2.0、1.0倍；Cu、V、Cr在文教区质量分数最高，Cr、Mn在商业区质量分数最低，V在居民区质量分数最低，Pb、Zn、Mn在工业区质量分数最高，Cu、Pb、Zn在混合区质量分数最低。应用潜在生态危害指数法评价的结果表明，本溪市街道灰尘中的重金属达到重污染水平，具有严重的潜在生态危害，其中，V、Cr、Mn属于低潜在生态危害，Zn属于中等潜在生态危害，Cu、Pb达到了重潜在生态危害。
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石油焦化学氧化法脱硫
黄惠阳, 曹祖斌, 韩冬云, 梁飞雪, 朱涛, 朱尧
2020, 40 (3): 14-17. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.003
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采用化学氧化法对高硫石油焦的脱硫规律进行研究。以双氧水为氧化剂，甲酸、乙酸和丙酸为催化剂，考察了石油焦粒度、氧化剂体积与石油焦质量之比（液固比）、反应时间和反应温度等因素对脱硫效果的影响。结果表明，双氧水⁃甲酸氧化体系的脱硫效果最好，明显优于其他两种氧化体系，在石油焦粒度为100目、液固比为20 mL/g、氧化反应时间为18 h、反应温度为60 ℃的最佳工艺条件下，石油焦的硫质量分数由3.32%降至2.65%，脱硫率达到20.2%。
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钯催化间甲基苯乙酸和布洛芬的间位烯基化反应
焦博, 杜海武, 戴振华, 王景芸
2020, 40 (3): 18-23. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.004
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由于反应过程中形成不稳定的大环金属中间体和较高的过渡态内能导致反应较难进行，芳烃直接间位碳氢官能化具有很大挑战性。在过渡金属钯催化条件下，研究了嘧啶模板导向的芳基乙酸间位碳氢烯基化反应。对反应条件进行优化，考察了溶剂效应、催化剂、氧化剂的种类对反应的影响，获得最佳的反应条件。结果表明，所设计的嘧啶导向的芳基乙酸碳氢键活化反应可以实现芳基乙酸衍生物的间位高选择性官能化反应，利用该策略可构建出具有潜在药物活性的间位烯基化的布洛芬衍生物。
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Wittig反应在α,β⁃不饱和羧酸酯合成中的应用
赵世晨, 马金波, 于芳
2020, 40 (3): 24-27. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.005
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以溴乙酸甲酯和三苯基膦为起始原料，首先制备溴磷盐，再加入碱，顺利地制得了Wittig试剂。利用苯甲醛和Wittig试剂发生Wittig反应制得α,β⁃不饱和羧酸酯（肉桂酸甲酯）。结果表明，最佳反应条件为：Wittig试剂和苯甲醛作为原料，苯作为溶剂，同时加入碳酸钾作为添加剂，在常温下搅拌反应24 h，以较高的收率（86%）得到了最终产物肉桂酸甲酯。同时，产物的构型为反式烯烃，说明了此方法具有较好的立体选择性。
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材料科学与新能源

基于核电站管道系统防护的沉积问题研究
赵延鹏, 吴志锋, 金硕, 王皓, 张传新, 王富强
2020, 40 (3): 28-34. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.006
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为了研究高温、高压下核电站内两相流中所含粒子在管道发生沉积的现象，深入探究粒子对管道的冲蚀沉积机制，采用相似原理与近似模化方法，设计并搭建了能够捕捉核电管道系统实际运行中关键参数的实验台。对30 h弯管沉积实验结果进行分析可知，90°水平弯管的外壁以及内壁为沉积热点区域，外壁轴向角30°～45°区域为沉积量最大区域；Co元素在8 mm×8 mm×3 mm样片上的沉积量达1.98×10－10 g。研究结果可为核电站辐射剂量预测以及辐射防护提供参考数据。
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乙炔选择性加氢Pd⁃Ag催化剂上C4烯烃生成规律
龚珣, 吕曼丽, 秦玉才, 宋丽娟
2020, 40 (3): 35-39. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.007
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针对乙炔选择性加氢Pd⁃Ag催化剂表面绿油生成导致催化剂失活的关键问题，运用XRD和H2⁃TPR表征催化剂的组成及结构性质，运用10 mL固定床高压加氢装置考察了Pd⁃Ag催化剂的乙炔选择性加氢性能及反应过程中绿油前驱体C4烯烃的形成规律。结果表明，不同制备工艺的Pd⁃Ag/Al2O3催化剂乙炔加氢活性存在明显差异，这主要取决于Pd在催化剂表面的分散形式，助剂Ag和活性中心Pd之间紧密的混合可增强电子和几何效应，形成更多的Pd⁃Ag合金相，降低了催化剂的加氢活性，但增加了催化剂的稳定性；而C4烯烃生成量与催化剂活性呈正相关，催化剂活性越高生成的C4烯烃越多，研究结论揭示了Pd⁃Ag催化剂的失活机制，对催化剂的改性和工艺条件优化具有重要的指导价值。
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石油与天然气工程

低渗透油藏储层特征描述及三维地质建模研究
罗婷婷, 姚振杰, 段景杰, 李剑, 赵永攀
2020, 40 (3): 40-44. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.008
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近年来，我国石油新增储量中低渗透油藏储量占比达70%，其中鄂尔多斯盆地占一半以上，开发潜力可观。因此，低渗透油藏的高效开发是当务之急。为了在开发前充分了解低渗透层位的储层特征，以岩心观察、岩石薄片为基础，对鄂尔多斯盆地吴起低渗透油田延长组长4+522储层的岩石学特征、储层沉积微相及砂体展布、储层物性特征、非均质性等进行了详细研究。在此基础上，利用测井数据建立了研究区的储层三维地质模型。结果表明，吴起油田长4+522油层组岩石类型主要为细粒长石砂岩，主要发育水下分流河道沉积微相，砂体厚度较大，分布面积较广且连续性较好，属低孔特低渗的非均质性储层；在综合地质研究基础上建立的长4+522层的构造模型、相模型、孔隙度、渗透率模型准确可靠，前期的研究结果在建模过程中起到了很好的约束作用，所建立的储层三维静态模型为油藏数值模拟及下一步开发部署提供了良好的基础，研究思路也可以为后续低渗透油藏开发的前期研究提供借鉴。
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颗粒属性对输气管道渐缩管冲蚀磨损的仿真预测
徐鑫, 吴玉国, 孙岩
2020, 40 (3): 45-51. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.009
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在输气管道中，气固两相流对管道内壁造成冲蚀磨损，渐缩管中冲蚀磨损情况尤为严重。利用计算流体动力学相关知识，通过CFD仿真软件建立模型，运用流固双向耦合方程，采用标准k⁃ε模型和DPM模型进行分析。探究入口流速、固体颗粒粒径以及颗粒质量流率对渐缩管冲蚀磨损现象的影响，预测渐缩管中易发生冲蚀磨损的位置以及天然气的最佳流速。结果表明，当入口流速从5 m/s增大到25 m/s时，渐缩管最大冲蚀速率先增加后减小再增加；当入口流速为15 m/s时，冲蚀速率降至最小，为1.76×10－6 kg/（m2•s）；当颗粒粒径从0.5 mm增大到4.5 mm时，最大冲蚀速率先由4.23×10－6 kg/（m2•s）增加至7.56×10－6 kg/（m2•s），而后又逐渐减小至2.68×10－6 kg/（m2•s）；在入口流速为15 m/s的情况下，当颗粒质量流率从0.1 kg/s增大到0.6 kg/s时，最大冲蚀速率从1.76×10－6 kg/（m2•s）增加至1.00×10－5 kg/（m2•s）。渐缩管冲蚀磨损区域主要位于渐缩管喉部下壁面、距离喉部2D区域的收缩管段下壁面及2D区域以外的收缩管段上壁面，并且上壁面冲蚀磨损区域近似呈“U”型对称分布。在输气过程中，气体流经渐缩管的最佳入口流速应为15 m/s。为预防冲蚀磨损，颗粒粒径不宜过小，质量流率需控制在合理范围内。
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丰富川高含水特低渗油藏注水优化技术
艾小凡, 张景皓, 陈静
2020, 40 (3): 52-56. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.010
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丰富川油田为低渗透油藏，2002年开始对长2油藏进行前期注水先导实验，2003年基本实现全区注水开发，但全区开发效果不理想。综合含水率由2003年的25.0%上升到2015年的92.0%，进入超高含水开发阶段。该区主要面临的问题是裂缝性水淹水窜现象较为严重，油井含水率上升明显，单井产量低，油田产量递减快等。对全区进行了地质再认识，在对单砂体精细对比、完善注采井网、提高小层对应程度的基础上，一是提出了整体上大面积注水，局部上缓慢温和注水的注水方式，以补充地层能量；二是提出了采用两套井网，实现分层开采的方法，以扩大原始井距，解决层间矛盾；三是采取单井引效措施，以提高单井产量，最终改善全区开发效果。
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机械工程

汽轮机叶片阻尼涂层减振研究
张修铭, 陈盛军, 邓子龙, 姜文全, 杨 帆, 杜广煜
2020, 40 (3): 57-62. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.011
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研究了汽轮机叶片镀金属薄膜后叶片的阻尼减振性能，将汽轮机叶轮合理简化后通过ug软件建模，运用ANSYS软件，对相同厚度的铝、钛、铝钛薄膜叶片试件及不镀膜的叶片试件等4种模型的整体叶盘进行模态分析，得到振型图和固有振动频率，从整体上观察叶轮的易损部位；对单个叶片进行谐响应分析，进一步分析4种叶片在外加同一载荷情况下的形变量，讨论其阻尼减振效果。结合实验结果，利用动态机械热分析仪（DMA），对镀铝、镀钛、先镀铝后镀钛处理的试件及不镀膜试件进行分析，检测涂层的阻尼性能。结果表明，镀膜后的叶片各阶模态的形变量均小于未镀膜叶片，对叶片镀膜具有一定的减震阻尼效果。
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基于.NET平台离心泵机组能效评价系统的设计与开发
孙超, 郝娇, 孙铁, 张素香, 马超
2020, 40 (3): 63-69. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.012
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针对离心泵机组的能效评价，目前我国还停留在探索阶段。为了对设备的能效水平进行快速准确的评价，基于.NET平台MVC模式对整体进行架构，设计开发了一套自动化评价系统。在建立泵机组能效评价数学模型的基础上，对各参数进行采集处理；将数据通过手动或访问数据库的方式进行导入，依据标准，采用简单、精度高的公式进行能效计算；应用该系统进行实例验证，将设备的运行状况与经济运行判别表进行比对，判断机组运行情况。结果表明，采用该系统得到的评价结果准确；无需进行繁琐的手动计算，可缩短评价时间，提高工作效率，对工业生产具有一定的应用价值。
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基于修正θ投影法的GH4169高温合金蠕变寿命预测
张爽, 刘峰, 李荣华, 张国铭
2020, 40 (3): 69-73. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.013
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在不同温度和不同应力条件下，对GH4169高温合金进行了蠕变实验，得到不同参数下的蠕变数据并绘制了相应的蠕变寿命曲线。利用修正θ投影法，对得到的实验寿命曲线进行非线性拟合，建立了温度、应力相关的蠕变方程。用所建立的蠕变方程验证了GH4169高温合金蠕变寿命曲线，结果表明吻合性较好，达到了蠕变寿命预测的效果。
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信息与控制工程

新型三相三电平光伏逆变器开路故障检测与容错控制的研究
潘斌, 王有政, 陈明明, 赵勇, 于晶贤
2020, 40 (3): 74-82. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.014
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为提高三电平光伏逆变器运行的可靠性，提出基于改进型电流流通路径开路故障检测和电压空间矢量冗余容错控制方法。首先，以三相三电平光伏逆变器拓扑结构为基础，详细地分析了各部分功率器件发生开路故障后电路电流流通路径，利用流过钳位二极管和负载的电流以及开关器件的切换状态进行故障检测，通过短时间内注入欠励磁无功电流对故障类型进行分类。然后，从理论上探索不同位置的功率器件发生开路故障后逆变器电压空间矢量的变化情况。根据逆变器故障后电压空间矢量的分布规律和逆变器自身的冗余矢量完成容错控制。提出的方法无需额外的硬件成本和复杂的计算，故障检测和容错控制速度快。最后，搭建一台额定功率为10 kW的样机验证提出方法的有效性和可靠性。
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基于对抗学习与深度估计的车辆检测系统
徐源, 翟春艳, 王国良
2020, 40 (3): 83-90. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.015
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随着目标检测技术的不断发展，用于道路场景的车辆检测系统在自动驾驶领域得到了广泛应用。与传统的目标检测器相比，车辆检测的目标比较单一，但同时需要解决两大问题，一是在复杂的道路场景中，提供给检测器的车辆特征通常是不完整的，会出现遮挡和形变等问题；二是在自动驾驶过程中，需要对不同车辆的距离做出估计才能保证智能车及时地做出规避动作，即对图像的目标区域进行深度估计。针对这两个问题，提出了基于对抗样本生成与深度图重建的车辆检测方法。为预训练目标检测网络Faster⁃RCNN设计一个对抗网络，用于在训练过程中产生大量的训练样本，并利用这些样本对车辆检测器进行训练；根据检测结果，通过重建3D场景与相机位姿恢复深度图，对车辆的距离做出估计，以通知系统及时做出规避动作。实验结果表明，在不增加数据训练样本的情况下，该检测系统可以较好地提升车辆检测效果及估计目标车辆的距离。
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基于分布参数模型的互联电力系统输电线路故障定位
刘晓琴, 李强, 孙海军, 刘璐
2020, 40 (3): 91-98. DOI:10.3969/j.issn.1672-6952.2020.03.016
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提出了一种适用于含n母线的通用互联电力系统架空输电线路单端故障定位方法。对故障输电线路采用高精确度的分布参数模型，而对电力系统则采用考虑其内部连接特性的二端口戴维宁等效网络模型，从而实现较高的故障定位精度。利用MATLAB/simulink仿真平台模拟11母线互联电力系统，获得暂态故障数据并进行了测试。测试结果表明，对各种故障条件下的故障距离估计精度高，对近端母线阻抗误差敏感，而对远端母线阻抗误差不敏感。
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