DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 摘 要 为验证和应用光量子的非定域性等特性，类似EPR，提出一个激光脉冲在透明介质界面的反射率计算佯谬，并设计了简明的低预算的激光脉冲与多相介质作用过程记录和分析的实验方法。在对激光脉冲和PMD相机进行同步控制的条件下，该方法对飞行的激光脉冲散射光进行捕捉，原始数据经过图像重构后形成瞬态图像序列。 关键词 :量子非定域性，量子探测与成像，量子纠缠，飞秒激光 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 非定域性是理论物理中最基本、最尖锐的问题。1935年爱因斯坦等提出的著名的EPR思维实验方法 [ 1 ] ，从量子理论推出与“定域性”矛盾的情况：空间距离极大的纠缠粒子对之间，仍然存在不需要时间传输的相互作用。纠缠粒子存在“非定域性”是量子论的一个数学推论 [ 2 ] ，并已获多次实验验证。研究人员一直在寻找操纵非定域性的直观而高效的方法。为测量纠缠光子之间的能量/时间量子关联，滑铁卢大学麦克莱恩等 [ 3 ] 研究了在非线性晶体上利用激光脉冲产生光子对，然后每对光子被分成两个单独的路径，研究人员配置光敏探测器来测量频率或到达时间。研究小组计算了不同探测器的光子对的数量，发现频率和到达时间的传播与纠缠光子的期望相符，缺点是实验在时间和频率领域都缺乏足够的分辨率。瞬态成像目前依赖飞秒激光器作为光源，以及用于图像捕获的条纹相机 [ 4 ] ，其速度快到足以捕捉到飞行的激光画面 [ 5 ] ，图1是激光束飞行的瞬态成像序列 [ 6 ] 。但是相关设备价格昂贵，达数万美元的设备，且体积庞大、难以操作，目前此类捕获仅在实验室环境中运行。 图1. 激光飞行过程的瞬态成像 [ 6 ] 值得注意的是，文献 [ 7 ] 巧妙地对一个PMD相机和激光二极管进行高精度同步控制，找到了一种低费用的(设备总成本只有几千美元)获取脉冲飞行过程相关图像的方法，而且容易操作。图2演示了该方法所提取的瞬态图像。 图2. PMD相机同步采集并重构后的瞬态图像序列 [ 7 ] 受此启发，本文提出了利用PMD相机和飞秒激光器同步控制进行激光脉冲在介质界面附近传播图像捕捉与分析的费用低廉的实验方法。研究的出发点、理论意义与EPR佯谬、Bell不等式及相关实验类似，并对于光计算、光通信、瞬态成像重构等应用领域具有促进作用。
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user: 2. 飞秒激光脉冲在玻璃界面的反射问题 本文提出的实验方案拟搭建一个光量子“非定域性”表达环境，核心问题如图3所示：当飞秒激光的脉冲从光疏介质A (空气)垂直射入长方体状的光密介质B (玻璃)中时，在界面处反射过程是怎样的？如果B的厚度δ是动态变化的，反射率与厚度δ有什么样的关系？如果对于观测区V 1 和V 2 处进行瞬态Light-in-Flight成像，实验是否可能表现出量子力学中的“非定域性”？ 图3. 飞秒激光在玻璃界面反射问题 如果将飞秒激光脉冲更换为一般的连续激光束的话，是先后被牛顿和费恩曼研究过的老问题 [ 8 ] 。作为量子电动力学的经典案例，费恩曼给出了分析与求解思路，量子力学计算和诸多实验表明，反射率随厚度δ的增加呈现出周期性变化。然而，本文发现这里包含一个重要问题：玻璃厚度δ对于反射率影响是何时开始的呢？是光线传播到玻璃界面的一瞬间就开始了呢，或者之后一会儿才开始呢？是突变还是有一个变化过程呢？ 目前已经同时具备两大极其有利的技术进步：① 飞秒激光、② 瞬态成像技术，目前已经具备研究玻璃厚度δ对于反射率瞬时影响的基础，这无疑是有重要的理论意义和应用价值的，但是尚未有将它们用于玻璃界面反射问题进行“非定域性”研究的报道。
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user: 3. 实验内容及方法 3.1. 实验场景设计 实验设备包括：① 激光脉冲源；② 玻璃介质；③ 控厚薄膜；④ PMD相机；⑤ 同步器等元器件组成，如图4所示。实验内容主要包括2部分：① 场景设计与实验结果推理；② 数据采集与图像重建。 图4. 信息非定域性装置 3.2. 实验结果推理 光在玻璃表面的反射率与其厚度有关，从光源S出发到达感光器D的光子可能由2种无法区分的方式发生(经过玻璃下表面反射S à B à D，和经过玻璃上表面反射S à T à D)，接收的光子的概率振幅 〈 D | S 〉 可采用叠加原理求解： 〈 D | S 〉 = 〈 D | B | S 〉 + 〈 D | T | S 〉 (1) 而 〈 D | B | S 〉 和 〈 D | T | S 〉 只有相位的不同，该相位差与玻璃厚度δ及光线的波长λ有关，光源S出发到达感光器D的光子的概率的计算公式为： ρ = | 〈 D | S 〉 | 2 = α ( 1 − cos ( δ π λ ) ) (2) 其中，α是与玻璃材料有关的常数。 理论分析表明，无论是连续光或者激光脉冲，甚至是单个光子，在玻璃表明的反射具有以下规律： 1) 玻璃厚度在半波长的奇数倍时，反射率最小，而在波长的整数倍时，反射率最大； 2) 反射率随厚度δ的增加呈现出如图5所示的周期性变化。 图5. 反射率随介质厚度变化模型 本文选取波长为30 nm激光，选取厚度足够且反射率差异很大的2种厚度的介质样品(δ 1 = 90 mm，而δ 2 = 90 mm + 15 nm，使得δ 1 的反射率很小而δ 2 反射率相对较大，这两种反射状态称为min和max)。 如果采用连续发射激光，上述实验的结果并无悬念。但是飞秒激光的采用，为核实厚度对反射的影响的发生过程的研究提供了重要条件。本文采用30 nm飞秒脉冲分别对于介质样品δ 1 和δ 2 进行实验，捕捉并分析界面附近脉冲飞行的图像序列。根据前面分析，介质样品δ 1 反射率极低，而介质样品δ 2 的反射率相对最大。图6是理论分析的实验结果(简称“结果1”)： 图6. 实验预期结果1示意图 但是，如果是这样就呈现出一个重要的疑惑：在t 2 时刻，对于约束在一个很小空间里的激光脉冲来说，它是咋知道玻璃(一个可能占据非常大空间)的厚度(δ 1 、δ 2 还是其他)的呢？！而通过PMD成像，可以了解这个过程。这个问题是绕不开的，因为假如实验结果就是这样，那么可以利用这样的结果进行设计一个“信息非定域性”佯谬： 理论上，即便厚度非常大，并不会改变min和max这种随厚度变化而周期性变化的规律，正如费恩曼所言：“没有迹象表明这种变化规律会衰减”、“实验上50米厚依然有这种变化规律”。实际上，衰减是没关系的，只要min和max两种状态的区别存在，就可以利用上述装置在B头部和尾部间进行“信息非定域性同步”：存在一些时刻，B尾部插入的薄片(称作尾部操作)实时地被B头部观测区的图像所反映，而δ理论上可以非常大。本方案只是要验证理论结论与实际测量是否冲突，所以不需要很厚的玻璃。这样看来，可能结果1是荒谬的。 图7是另外一种可能的实验结果。在可能结果2中，δ 1 在t 1 时刻有些反射，而在t 2 后反射区域消失。这种情况可以没有“信息非定域性”佯谬。但是如果这样的话，利用PMD相机成像并进行分析，可以观测到一团存在的东西(光)在飞行过程中突然在一个区域里消失，不也是“光量子非定域性”佯谬吗？！ 图7. 实验预期结果2示意图 3.3. 数据采集与图像重建 直接用瞬态成像完成上述实验，主要缺点是费用太高。本文设计采用PMD相机同步采集并重构，得到瞬态图像序列。对于课题的物理学目的，两者是等价的，后者不仅便宜，且更具有实用价值。主要工作如下： ① 基于PMD相机各个感光单元可以对输入的不同阶段的光子进行积分的功能，对于PMD相机进行硬件编程并提供灵活的模式选择指令。 ② 基于飞秒激光器调制功能，动态调制飞秒激光脉冲的脉冲数及相位。 ③ 研制PMD相机和飞秒激光器的同步器。 ④ 最后，通过同步器对于PMD相机和飞秒激光器进行控制，采集初始图像数据，并对这些数据进行清理、时间对齐、平滑和视频输出等处理。
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user: 4. 结论 本文从一个经典的玻璃反射问题里，延伸提出了飞秒激光的玻璃反射问题。提出一种操纵非定域性的直观而高效方法，分析了实验方案所要解决的主要问题和研究内容，为建立飞秒激光脉冲在透明光密介质界面反射过程模型、建立PMD相机和飞秒激光器的同步控制方法及相关的瞬态成像方法提供了新思路。 本文通过同步器对于PMD相机和飞秒激光器进行控制，在一个区域(玻璃的上表面)获取空间分离的另外一个区域(玻璃的下表面)发生的厚度变化信息，而这种信息的传播理论上是不需要时间的。飞秒激光和PMD相机为该实验提供了巧妙的帮助。 光子飞行过程中所捕获的图像和飞行中的光子分布之间的关系是量子力学里的一个基本问题：像和实在之间的关系。量子力学代表人波尔等认为：如果观测到了，那么它就在这里；不观测，不仅不能说它在这里，也不能说它存在。也许有个更容易接受的、甚至跟量子力学有所不同的理解：没有“非定域性”，但是有许多新的其他东西。
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user: 摘 要 洮河是黄河重要水源涵养区和甘肃省水电资源开发的重要基地，分析研究洮河流域水文水资源问题，对应对人类活动和未来气候变化带来的影响，促进区域经济社会发展和水生态文明建设具有重要意义。本文从水文要素变化、水文情报预报、气候变化、水环境问题等方面对研究内容以及取得的成果进行了回顾综述，最后提出山洪灾害监测预警预报系统建设与应用、下垫面变化条件下产汇流规律、水电梯级建设对水生态的影响、人类活动影响下水文监测方式等研究将是该区域未来研究重点。 关键词 :水文水资源，研究进展，未来展望，洮河流域 Copyright © 2018 by authors and Wuhan University. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 洮河发源于青海省境内的西倾山北麓，源地海拔 4260 m ，介于101˚36'~104˚20'E，34˚03'~36˚01'N之间，干流河道全长673 km，流域总面积为25，527 km 2 。洮河从青海省河南蒙古族自治县赛尔龙镇流出进入甘肃省境内，曲折东流经碌曲、临潭、卓尼县后至岷县茶埠急转向西北，出九甸峡与海奠峡后，穿临洮盆地，于永靖县刘家峡水库坝上2 km处汇入黄河。洮河是黄河上游较大的一级支流，是黄河重要水源涵养区以及中国濒危鱼类重要分布区，生态地位十分重要，其地表水资源量占到甘肃省黄河流域的37.6%，带来的泥沙占到黄河刘家峡水库来沙量的30%以上，水沙资源丰富，为甘肃省水电资源开发的重要基地。该流域地跨甘南高原和陇中黄土高原两大地貌单元，高原大陆性气候特征明显，植被类型复杂多样，水平地带性分布比较显著。洮河在刘家峡电厂的水沙调度、黄河上游的生态环境保护、区域防汛抗旱和水电资源开发以及经济社会的发展等方面起着非常重要的作用。由于其所处的地域位置及其发挥的重要作用，多年来广大学者、专家及水文工作者对洮河流域水文水资源做了大量的分析研究工作，取得了可喜的成果，为洮河防洪减灾、水资源管理、水资源保护和水生态修复、全面推进河长制等提供了科学依据。近期以来，随着洮河水资源利用和水能开发力度的加大，洮河水文水资源监测及研究出现了许多新现象，面临着许多新问题。本文将对洮河流域水文水资源研究的主要内容及采用的技术方法方面综述已有的研究成果，并结合未来经济社会发展和水生态文明建设实践需求，对该流域未来研究方向进行展望，以期为进一步开展水文水资源监测评价和分析研究提供参考。洮河流域水系及水文站分布见图1所示。
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user: 3. 未来展望 洮河流域水文水资源研究已取得不少成果，这些成果主要采用水文基础理论和新技术应用等方法分析揭示洮河水文要素的变化规律和特征，为人们认识水文现象及其运动规律发挥了积极作用，但面对近年来诸如“5.10”岷县特大冰雹山洪泥石流灾害、“7.18”东乡暴雨山洪灾害等自然灾害以及人类活动影响、水资源可持续利用等突出的实际问题，研究成果尚欠创新性、前瞻性和实践指导性，没有与区域突出水问题紧密结合起来，经济效益与社会效益不明显。因而，在前期研究的基础上，今后应从水生态文明建设的高度认识洮河流域水资源问题，紧密结合区域经济社会发展需求，以研究解决实际问题和新要求为目标，增强洮河流域防灾减灾能力，助推河湖管理保护精准化，从而实现流域人口、资源、环境与经济社会的协调发展。未来应主动适应新时代水文科研新要求，着重加强以下几个方面的研究。 1) 山洪灾害监测预警预报系统建设与应用研究 洮河流域近年来极端天气事件明显增多，局地强降水诱发的山洪灾害频发，给当地民众生命财产安全造成了严重威胁。未来应充分利用全国中小河流水文监测系统建设项目和全国山洪灾害防治项目兴建的雨水情监测站点实时监测数据，积极开展洮河流域山洪灾害预警预报系统的研究与应用，指导编制具有针对性、科学性、可操作性的预警预报方案，提升山洪灾害研判水平，以期为山洪灾害预警和防灾减灾提供技术支撑。 2) 下垫面变化条件下产汇流规律研究 随着经济社会的不断发展，洮河流域相继广泛开展了流域综合治理、水土保持综合治理、水利水电工程建设等一系列的人类活动，这种高强度的人类活动改变了流域的下垫面条件，导致流域降雨产汇流规律发生了很大改变，在相同降水条件下径流量明显减小，原有的产汇流模式发生了根本性改变。因而通过分析影响流域产汇流特性的下垫面条件的变化，加强下垫面变化条件下产汇流规律研究，对于科学识别和定量评价人类活动对暴雨洪水过程的影响有着重要意义。 3) 水电梯级建设对水生态的影响研究 水电建设给社会带来巨大的经济效益和社会效益的同时，破坏了河流的自然属性和水生态环境，干流部分河段出现了渠道化和非连续化的态势，天然河段基本消失，改变了天然河流的水文特征和结构，使得水文情势发生了较大改变，由此引起的诸如气候环境条件的变化、水生生物群落多样性变化、水环境自净能力的变化等尚需进一步深入研究，为推进洮河流域水生态文明建设提供科学支撑。 4) 人类活动影响下水文监测方式研究 水利水电工程建设，改变了水文监测条件和上下游水沙情势，导致了监测断面增加，水位变化频繁，水沙平衡破坏，水流状态复杂化，测流时机及过程难以控制，测验难度及工作量加大，水情报汛时效性降低，严重影响了水文资料的连续性、代表性，给水文监测、水文预报、水资源评价造成了一定困难。水文部门要积极引进、研制开发新仪器、新设备，不断探索新形势下水文监测的新技术、新应用、新方法，充分利用现代信息网络技术，提高水文监测自动化水平，促进水文监测方式转变。
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user: 4. 结语 21世纪以来，洮河流域水资源短缺和水环境污染问题较为突出，上游甘南草场退化沙化明显，中游局地山洪灾害频繁，下游支流水污染依然存在，制约了洮河流域经济社会发展。目前洮河水文水资源研究取得了一定成果，但这些研究还处于逐步阶段，还需要广大科技工作者结合洮河水文水资源研究现状及水问题解决的实践需求，实时追踪国内外水文水资源热点问题及研究方向，充分运用最新理论成果、最新技术手段、最新科研方法，强化洮河流域水文水资源应用基础研究，促进科技成果转化应用，更好地为区域水资源管理、水生态文明建设和现代水利体系建设服务。
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user: 摘 要 基于斯隆数字化巡天(Sloan Digital Sky Survey， SDSS)第十二期发布(The Data Release 12， DR12)的光谱数据，我们从40个具有CIVλλ1548，1551窄吸收双线等值宽度变化的光谱中，搜寻到17个具有CIV mini-BAL的类星体，其中11个源在CIV窄发射线附近有CIV NAL。利用高斯函数分别对CIV mini-BAL、CIV NAL进行拟合，通过测量等值宽度值，我们得到17个CIV mini-BAL的静止坐标系等值宽度平均值是3.75 Å，11个CIV NAL的静止坐标系等值宽度平均值是1.25 Å。 关键词 :类星体，CIV Mini-BAL，CIV NAL，等值宽度值，测量 Copyright © 2019 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 类星体(quasar， QSO)是活动星系核(Active Galactic Nuclei， AGN)的一种，是人类目前探测到最遥远的天体之一。类星体光谱通常是幂律谱，具有许多发射线和吸收线。 发射线分为宽发射线和窄发射线，等值半宽(Full Widths at Half Minimum， FWHM)大于1000 km/s是宽发射线，宽发射线是允许线既具有如CIV、NV等高电离谱线，也具有如氢线、O I等低电离谱线。窄发射线除了FWHM较小外，其他地方与宽发射线没有显著的差别，无论是射电噪类星体还是射电宁静类星体，窄发射线的等值宽度随连续光谱光度的增加而减小 [ 1 ] 。它们都具有速度漂移，但窄发射线的速度漂移更倾向于蓝端移动，而不是红端 [ 2 ] 。 类星体光谱中有许多吸收线，当观察者视线方向穿过吸收云团时，类星体光谱就会被云团的离子或尘埃吸收。吸收线的起源相对复杂，部分吸收线来自于类星体本身，部分则来自于插入天体 [ 1 ] 。类星体吸收线一般可分为窄吸收线(Narrow absorption Line， NAL)，速度宽度一般在500 km/s以内；微型宽吸收线(Mini Broad absorption Line， Mini-BAL)，速度宽度在500 km/s~2000 km/s之间；宽吸收线(Broad absorption Line， BAL)，速度宽度超过2000 km/s [ 3 ] [ 4 ] 。 Hamann在1997年第一次发现具有极大速度的Mini-BAL，1998年Turnshek证认了Mini-BAL类星体 [ 5 ] 。有学者认为，所有的类星体都有BAL吸收，但只在特定的视线范围内可以观察到 [ 6 ] 。还有另外一种可能性是，BAL可以代表一个特定的进化阶段 [ 7 ] [ 8 ] ，在此阶段中，某些物质被从类星体的中心区域驱逐出去。Mini-BAL与BAL可能代表一个类星体进化的不同阶段，较弱的Mini-BAL一般出现在较强的BAL的开始或结束的位置 [ 9 ] ；NAL、Mini-BAL、BAL也可能是在一个强的BAL外流的初始或晚期的阶段，因此，Mini-BAL、BAL可以用来描述同一个外流的不同阶段、不同区域和动力机制 [ 10 ] 。关于Mini-BAL与BAL的联系现在尚不明确，从紫外线(UV)的光谱图来看，证认Mini-BAL是有意义的，它们可以推导出BAL外流所涉及物质的化学成分和电离条件 [ 11 ] 。Mini-BAL系统是用于测量密度、金属丰度和外流质量等外流物理量的很好工具，这些外流物理量是AGN反馈必要的信息 [ 12 ] 。 BAL被认为与吸积盘的辐射外流有关，而Mini-BAL是NAL和BAL之间的一个中间子类，它通常比NAL范围宽，但比BAL范围窄。Mini-BAL具有BAL和NAL的优势，因此它可以成为宇宙的探针 [ 13 ] 。Lu et al.在2017年发现在J002710.06-094435.3源中CIV BAL和Si IV BAL都是由至少四对窄吸收双线组成，但是它们的轮廓差异很大 [ 14 ] 。 目前，对类星体NAL或BAL等值宽度的测量和研究比较多，但对类星体Mini-BAL的研究还比较少。本文将通过测量17个类星体的CIV NAL和CIV mini-BAL等值宽度值，研究CIV NAL和CIV mini-BAL的关系。第2节为样本介绍、第3节为光谱分析、第4节为数据分析、第5节为结论。本文使用的宇宙学参数分别是 Ω 0 = 0.3 、 Ω k = 0 、 Ω Λ = 0.7 、 H 0 = 0.3   km ⋅ s − 1 ⋅ Mpc − 1 。
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user: 2. 样本 斯隆数字巡天SDSS(Sloan Digital Sky survey， SDSS)是2.5米口径、宽视场的专用光学望远镜，它承担多波段成像和光谱红移巡天的重大任务。SDSS从2000年4月开始正式巡天，从开始正式巡天至2005年是SDSS第一阶段巡天(SDSS-I)，2005年至2008年是SDSS第二阶段巡天(SDSS-II)，2008年至2014年是SDSS第三阶段巡天(SDSS-III)。截至目前，SDSS已释放了超过521，000个类星体的光谱数据。 Chen [ 15 ] 在CIVλλ1548，1551窄吸收光变的研究中，从SDSS光谱数据中搜索出3524个具有多次观测记录的类星体，他们研究发现3524个类星体中只有40个源具有CIVλλ1548，1551窄吸收线光变现象。 在这40个具有CIVλλ1548，1551窄吸收线光变的类星体光谱中，我们用肉眼搜寻出有连续宽坑吸收的样本，通过线宽速度计算式： Δ v = Δ λ λ c (1) 计算出宽吸收坑的线宽速度 Δ v 。式子中 λ 是观测坐标系下Mini-BAL中心的波长， Δ λ 是中心到两侧的展宽距离，C为光速。17个类星体的宽坑线宽速度范围是 601.77   km / s ≤ Δ v ≤ 1638.00   km / s ，属于Mini-BAL定义范围内的线宽速度。由于Chen [ 15 ] 在这些宽坑内证认出CIVλλ1548，1551窄吸双线，因此我们把这17个源称为CIV Mini-BAL类星体。 我们从SDSS DR12网站(https://dr12.sdss.org/basicSpectra)下载这17个源的光谱，17个源的红移范围是 1.78 ≤ z e m ≤ 3.00 ，SDSS对这17个源分别进行2至6次的光学光谱观测，由于光谱的信噪比影响吸收线等着宽度测量的质量，因此我们从多次重复观测光谱中选择最高信噪比的光谱进行研究，选择光谱的信噪比范围是9.96~42.09，源名、光谱名称、信噪比等相关信息详见表1。
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user: 4. 数据分析 4.1. CIV Mini-BAL的等值宽度与线宽速度的关系 根据(1)式，17个类星体的CIV mini-BAL的线宽速度如表1所示。吸收线的线宽速度一般与吸收物质的温度有关，而等值宽度值与吸收物质的密度有关。17个源的Δv-W 0 关系如图3所示，线宽速度与等值宽度关联系数为0.7794 ± 0.0002。因此，CIV mini-BAL的等值宽度与线宽速度存在一定的关联性。 图3. 17个源CIV Mini-BAL的Δv-W 0 关系。横坐标是静止坐标系CIV Mini-BAL等值宽度，纵坐标是CIV Mini-BAL的线宽速度 4.2. CIV mini-BAL与CIV NAL等值宽度关系 CIV mini-BAL、CIV NAL静止坐标系等值宽度值W 0 如表1所示。17个CIV mini-BAL静止坐标系等值宽度值范围是 0.53   Å ≤ W 0 ≤ 8.08   Å ，71% (即12/17)的 W 0 ≥ 2.25   Å ，29% (即5/17)的 W 0 < 2.25   Å ，W 0 平均值是3.75 Å。11个CIV NAL静止坐标系等值宽度值范围是 0.24   Å ≤ W 0 ≤ 2.44   Å ，55% (即6/11)的 W 0 ≥ 1.25   Å ，45% (即5/11)的 W 0 < 1.25   Å ，W 0 平均值是1.25 Å。CIV mini-BAL与CIV NAL的分布情况如图4所示。 图4. CIV mini-BAL与CIV NAL等值宽度分布。横坐标是静止坐标系等值宽度，纵坐标是类星体的数量。绿色线表示CIV NAL分布情况，黑色线表示CIV Mini-BAL分布情况 在静止坐标系，17个CIV mini-BAL等值宽度平均值与11个CIV NAL等值宽度平均值的比值等于3.00 (即3.75/1.25)，由此我们推断，CIV mini-BAL可能包含多对CIVλλ1548，1551窄吸收双线成分，而且至少包含2对及以上的CIVλλ1548，1551窄吸收双线。
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user: 5. 结论 我们从40个具有CIVλλ1548，1551窄吸收双线等值宽度变化的光谱中，搜寻到17个具有CIV mini-BAL的类星体，其中11个源在CIV窄发射线附近有CIV NAL。利用高斯函数分别对CIV mini-BAL、CIV NAL进行拟合，通过测量、分析等值宽度值，我们得出如下结论： 17个类星体的CIV mini-BAL线宽速度与等值宽度关联系数为0.78，因此，我们认为CIV mini-BAL的等值宽度W 0 与线宽速度Δv可能存在一定的关联性。 在静止坐标系，17个类星体的CIV mini-BAL等值宽度W 0 的平均值是3.75 Å，11个类星体的CIV NAL等值宽度W 0 的平均值是1.25 Å，两个平均值的比值是3.00 (即3.75/1.25)。因此，我们推断，CIV mini-BAL可能包含多对CIVλλ1548，1551窄吸收双线成分，而且至少包含2对及以上的CIVλλ1548，1551窄吸收双线。
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user: 摘 要 对工程机械的废旧零部件进行剩余寿命评估是对其再制造的前提与基础。由于工程机械的作业环境较为复杂，传统的寿命预测方法存在过于繁琐与复杂的问题。本文以混凝土泵车臂架系统为例，以系统零部件失效数据和历史服役工况数据为基础，联合威布尔分布和ECC系统信息来评估臂架系统的剩余寿命。通过与传统的力学分析寿命评估的结果对比，提高结果准确度。并分析了臂架实际使用寿命与剩余寿命的可靠性，结合实际的零部件可靠性阈值，为再制造工程提供定量分析依据，也为再制造的剩余寿命评估提供了一种更为简单的方法。 关键词 :剩余寿命评估，威布尔分布，臂架系统，再制造 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 混凝土泵车是基础建设不可或缺的建设机械，但因其工作环境的恶劣，其主要的零部件损耗过快，如泵车主要作业的臂架系统，因此需要对于退役的混凝土泵车的零部件采取有效的再制造措施。而再制造产品零部件寿命评估与预测是实施再制造、保证再制造产品可靠质量的前提。如果废旧零部件不进行寿命预测，那么装配使用后无法保证再制造产品的质量，造成巨大的资源浪费。徐滨士院士提出，寿命评估是判断废旧零部件是否具有再制造性的基础 [ 1 ] 。因此再制造性评估前必须对零件进行剩余寿命预测。 目前，机械系统的剩余寿命评估主要有两类 [ 2 ] 。一类是通过建立有限元模型，通过名义应力法、疲劳累积损伤等，评估机械系统的剩余寿命。国外研究中Kazunori、Shinohara等提出了一种耦合电热力学分析方法来预测功率元件的疲劳性能，基于有限元分析，提出了一种计算疲劳寿命的新方法，基于网络精度来影响疲劳寿命预测，较为精确的对于零件的疲劳寿命进行预测 [ 3 ] ；国内宋守许以曲轴为研究对象，建立了有限元分析模型，通过雨流计数分析法得到零部件的最大名义载荷，确定载荷谱后，分析零部件的明显的裂纹来预测其剩余寿命 [ 4 ] 。另一类是基于机械系统的失效数据，联合其失效概率分布确定其平均寿命，通过已服役时间实现剩余寿命评估。潘权通过建立结构臂的可靠性参数模型，提出了一种基于结构臂平均剩余寿命的可再制造性评估方案，并对其做出综合性评估 [ 5 ] ；徐微等通过分析不同的参数估计方法，初步探讨了分布函数取值的不同对于预测结果的影响，并通过零部件的失效数据完成可靠性预测 [ 6 ] 。本文基于威布尔分布函数，选取泵车ECC系统中臂架的服役信息，确定了臂架系统的平均寿命，通过不断扩大数据样本提高结果的准确度，并与力学实验结果进行对比，确定分析结果的精确度，最后确定臂架已服役的寿命及剩余寿命的可靠度，为混凝土泵车再制造研究提供一定的理论依据。
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user: 2. 臂架系统剩余寿命评估模型 本文以37米臂架混凝土泵车臂架系统为例，其结构如图1所示，其主要的失效数据来源于混凝土泵车的ECC系统，其中主要以泵车的工况信息和泵车臂架系统的故障和维护信息为主。 图1. 37米混凝土泵车臂架系统结构图 ECC (企业控制中心Enterprise Control Center)系统是混凝土泵车的一个定位、传感、远程传送、记录混凝土泵车运行状态及维护信息的系统。而混凝土泵车在服役过程中的运行状态和维护信息是产品面向再制造设再制造零部件寿命预测和再制造产品质量的保证。 因为ECC系统整个臂架系统的服役历史都比较清楚。根据臂架系统的剩余寿命评估模型如式1所示： M r = M t − M 0 (1) 式中，M r 代表关键零部件的剩余寿命，M t 代表关键零部件的平均寿命，M 0 代表关键零部件的实际使用寿命，可以依据ECC系统的查询泵车的服役时间，即为实际使用寿命。 依式(1)可以看出，当得到臂架系统的平均寿命后，再通过ECC系统查询泵车的服役时间，即可以得到臂架系统的剩余寿命。
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user: 3. 基于威布尔分布的平均寿命评估 在工程机械失效概率密度函数中，有几种常见的分布函数：指数分布、正态分布、对数正态分布、威布尔分布等，其中威布尔分布作为可靠性及寿命的计算中其失效数据的散点图拟合结果近似一条直线，其拟合程度更高 [ 7 ] 。且根据文献 [ 8 ] [ 9 ] 可知，工程机械的零部件的失效行为大多满足威布尔分布，因此本文使用威布尔失效分布函数描述零部件的失效行为。 在某一应力水平下，零件的疲劳寿命服从二参数威布尔分布的概率密度函数，其概率密度函数为： f ( x ) = k λ ( x λ ) k − 1 exp [ − ( x λ ) k ] ， 0 ≤ x ≤ ∞ ， λ > 0 ， k > 0 (2) 威布尔分布的失效分布函数为： F ( t ) = 1 − exp [ 1 − ( t λ ) k ] (3) 式中，λ为尺度参数，称为特征寿命，是零部件寿命的一种均值；k为形状参数，指的是零部件的失效形式。 工程机械中大部分的失效模式是符合浴盆曲线的描述，如图2所示，当0 < k < 1时，表明了机械零部件处于早期失效期，失效率递减并趋近于平稳；当k = 1时，表明零部件处于稳定阶段，失效率大致趋于稳定；当k > 1时，表明是耗损失效期。 威布尔失效分布函数是指时间从0到t出现的失效概率，它是由威布尔分布概率分布密度函数在时间段[0， t]做积分得到的。 图2. 威布尔模型参数k与失效率之间的关系 机械产品的平均寿命表示产品失效前的平均服役时间，当臂架系统失效概率符合威布尔失效分布函数的描述时，其平均寿命由失效分布函数的期望值表示，即 M t = λ Γ ( 1 + 1 k ) (4) 其中Γ为Gamma函数。 针对臂架系统已服役时间，ECC系统实施监控模块中对于泵车的工作时间及泵送时间都可以查询。因此，臂架系统的已服役寿命，即混凝土泵车服役的总泵送时间，可得式(5)： M 0 = T (5) 因此可以得到臂架系统的剩余寿命评估模型如式(6)所示： M r = M t − M 0 = λ Γ ( 1 + 1 k ) − T (6) 可以看出，为了得到臂架系统的剩余寿命，需要确定威布尔分布函数的参数，及ECC系统中臂架系统的已服役时间，从而确定数据样本中臂架系统的平均寿命、剩余寿命及其可靠性。 威布尔分布的参数估计应用比较简单且常用的最小二乘法，其具有计算量小、计算简单直观以及能有效实现数据的线性处理的特点。对于式(3)将其左右变形化为线性回归方程Y = AX + B。 ln [ ln ( 1 1 − F ( t ) ) ] = k ( ln t − ln λ ) (7) x = ln t ， y = ln [ ln ( 1 1 − F ( t ) ) ] ， A = k ， B = − k ln λ 对于线性回归方程，回归系数A和B的最小二乘估计解为： { A ^ = ∑ i = 1 n x i y i − n x ¯ y ¯ ∑ i = 1 n x i 2 − n x ¯ 2 B ^ = y ¯ − A ^ x ¯ (8) 式中， x ¯ 和 y ¯ 分别是x、y的平均值。通过ECC系统中选取的臂架服役数据得到t与F(t)后，y与x的线性关系，估算A与B，从而求得参数k与λ。 其中失效密度函数F(t)经过臂架系统失效时间增序排列后，采用常用的中位秩来计算，经验分布函数在数据分析中有重要的地位，是最小二乘法中参数估计的关键，也是确定寿命模型的一种基准，经验分布函数的精度直接影响寿命模型的精度 [ 10 ] 。中位秩次公式为： F = i − 0.5 K (9) 分别得到t与F(t)之后，将其带入式7和8中，可以得到λ和k两参数，通过参数确定威布尔分布的失效分布函数的期望值，即机械系统失效的平均寿命。
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user: 4. 实例结果对比验证 本文从ECC系统中随机选取了拥有不同工况、不同作业环境、不同服役时间的混凝土泵车臂架系统的服役信息，失效时间表示在臂架系统发生失效时已经服役的时间，见表1。 Table 1 Concrete pump truck boom system failure data shee 序号 失效时间/h 序号 失效时间/h 1 8233 11 10，052 2 8361 12 10，158 3 8380 13 10，213 4 8865 14 10，392 5 9017 15 10，692 6 9486 16 11，001 7 9513 17 11，920 8 9551 18 12，454 9 9709 19 13，055 10 9820 20 13，161 表1. 混凝土泵车臂架失效时间表 通过二参数威布尔分布拟合上述数据，拟合结果如图3所示： 图3. 近似中位秩的最小二乘拟合图 由图3可知，同时可以得到威布尔分布函数的两个参数，如式(9)所示： λ = 10774.3264 ， k = 9.1051 (10) 计算得到威布尔分布形状参数k = 9.1053 > 1，则说明臂架系统处于“浴盆曲线”三个寿命阶段的损耗失效期，符合实际情况。将两参数带入式(4)中，可以得到威布尔失效分布函数的期望值，即本文数据样本中混凝土泵车臂架系统的的平均寿命。 M t = λ Γ ( 1 + 1 k ) = 10774.3264 Γ ( 1 + 1 9.1053 ) = 10208 将数据样本的容量扩大，以检测结果的可靠性，重新在ECC系统中选取80台不同工况、不同作业环境、不同服役时间的混凝土泵车臂架系统的服役信息，确定威布尔分布函数的两个参数及该数据样本中臂架系统的平均寿命。 图4. 80个臂架数据样本最小二乘拟合图 由图4可知，当臂架的数据样本扩大至80个时，其拟合程度更高，得到的威布尔分布的两个参数分别为：k = 8.472，λ = 11，007.9809，得到的臂架系统平均寿命为M t (80) = 10，395 h。 继续将臂架的数据样本扩大至200个时，由图5得到威布尔分布的两个参数分别为：k = 8.4123，λ = 11，075.6471，得到的臂架系统平均寿命为M t (200) = 10，456 h。 图5. 200个臂架数据样本最小二乘拟合图 扩大臂架数据样本得到的结果，通过与传统的有限元建模的力学分析评估臂架系统剩余寿命的方法进行结果的对比，以确定扩大数据样本得到的结果的准确性。 在文献 [ 11 ] 中，翁建鑫以37米混凝土泵车臂架系统为研究对象，基于混凝土泵车实际作业时臂架系统的典型工况进行臂架系统末端载荷时间历程研究，通过试验模拟、有限元分析，得到多工况臂架系统疲劳寿命，根据剩余寿命预测相关理论，建立臂架系统剩余疲劳寿命预测模型。 几种不同的典型工况的臂架疲劳寿命如表2所示，最后总共确定四种典型工况的疲劳寿命，分别确定了M1 = 10336.8、M2 = 12964.8、M3 = 8409.6和M4 = 9110.4，见表2。 Table 2 4 Typical working conditions of the boo 工况1地基40%排量 各臂架夹角：73˚、125˚、135˚、140˚ 工况2地基20%排量 各臂架夹角：67˚、119˚、157˚、131˚ 工况3地基25%排量 各臂架夹角：70˚、122˚、147˚、83˚ 工况4二楼楼板80%排量 各臂架夹角：58˚、167˚、133˚、97˚ 表2. 臂架4种典型工况 最后通过专家打分法确定各个工况的权重，通过每一位专家对于各个工况的臂架系统打分，通过求得平均值，确定每个工况下臂架系统疲劳寿命的权重，得到臂架系统的疲劳总寿命。 M t = 0.261 × 10336.8 + 0.360 × 12964.8 + 0.162 × 8409.6 + 0.216 × 9110.4 = 10687.2 基于威布尔分布的寿命评估结果与有限元分析结果进行对比，可以看出以威布尔分布为基础的臂架系统平均寿命评估的结果，与其分析的数据样本的大小有关，当数据样本足够大时，其分析的结果与以名义应力法和nCode DesignLife的臂架疲劳寿命仿真得到的结果越相似，就越能确定威布尔参数和寿命评估结果的准确性。 因此在运用威布尔分布函数及ECC系统信息来评估臂架系统的剩余寿命，需要有适当的数据样本来扩大结果的准确性，由此保证评估模型能够较为准确的描述臂架系统的剩余寿命评估。由结果表明样本的扩大提高了最终结果与传统力学分析的结果相比的准确性。 在再制造中，具有剩余寿命的的机械废旧零部件可以直接进行再制造，还需要通过分析其寿命周期内的可靠性，从策略层面上判断其是否可进行再制造。使用可靠度来评估臂架系统的剩余寿命的可靠性，二参数威布尔分布的可靠度函数为： R ( t ) = exp [ − ( t λ ) k ] (11) 根据臂架系统的可靠度，设定一个阈值，确定臂架系统的再制造的可靠性阈值的方法。当臂架实际使用寿命与剩余寿命的可靠度都大于阈值时，则臂架能够进行再利用处理；当臂架实际使用寿命可靠度大于阈值，剩余寿命可靠度小于阈值，则需进行再制造处理；当臂架的实际使用寿命与剩余寿命的可靠度都小于阈值，则需要再循环处理。 以20个数据样本的第9号臂架为例，其服役时间t = 9606，设定企业的可靠度阈值R * = 0.7，则臂架的剩余寿命为M r = 10021 − 9606 = 415 (h)。 R ( t ) = exp [ − ( 9606 10774.3264 ) 9.1035 ] = 0.7308 当臂架处于剩余寿命点，即服役时间t = 10，208 h时，其可靠度R = 0.5425。因此第9号臂架的实际使用寿命的可靠度大于企业要求设定的阈值，但其剩余寿命的可靠度小于阈值，因此该臂架需要进行再制造。
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user: 5. 总结 工程机械零部件的剩余寿命评估对于再制造的决策具有重要作用，且因为零部件因为工况等原因具有很大的不确定性，导致对于工程机械零部件的寿命评估的方法较为繁琐与复杂。针对该问题，本文以混凝土泵车臂架系统为例，使用了基于零部件失效数据与服役信息的剩余寿命评估方法，并通过扩大数据样本，提高结果与传统有限元力学分析结果的准确性；还分析了臂架系统的基于寿命的可靠度，为臂架系统的再制造方案决策提供了依据。由于ECC系统对于臂架系统服役信息的提取较为简洁，因此也为再制造的剩余寿命评估提供了一种更为简单的方法。
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user: 摘 要 本文对稳定热源在一维热传导条件下加热不同质量、不同形状纯水的温度场、热通量进行数值模拟研究。研究方法：采用三维建模软件Siemens UG建立不同质量、不同几何形状圆柱和棱柱体的三维模型，利用Ansys自带的Icem划分网格，运用Ansys Heat Transfer模块对相应温度场和热通量进行数值模拟。研究结论：1) 初、终温度设定时加热同质量的各形状纯水至整体温度达到一致所经温度变化阶段相同。同质量棱柱纯水的温度场分布大致一样，其温度带呈现跃变，此类形状纯水从加热区到整体温度达到一致速度较慢，而圆柱形纯水温度场变化较模糊，温度带呈现渐变，此类形状纯水从加热区到整体温度达到一致速度较快。2) 总热通量确定时，轴向热通量总体趋势相同，但棱柱纯水有棱边散热效应，棱边越多此效应越强，圆柱纯水最弱；通过模拟分析，可深入理解传热微过程，对热学教学极有帮助，同时为加热器形状的择优选择提供参考信息。 关键词 :一维稳定热源，温度场，纯水，数值模拟 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 物质系统内各点温度的集合称为温度场，反映温度在时间和空间上的分布，是时间和空间的函数 [ 1 ] 。关于温度场的研究对我们深入了解与解决传热相关问题至关重要且有较强的理论与实际意义。由于数值模拟对实际的物理、化学、工程等问题能进行预见性、合理性、可能性的模拟处理，能为解决实际问题提供启示性信息 [ 2 ] ，再加之使用传统实际实验方法耗时费力且材料成本较高等原因，越来越多地温度场问题使用数值模拟的方法进行解决。Ansys软件具有强大的温度场模拟仿真功能，是温度场计算的实用工具，如运用Ansys软件进行实际加热过程的模拟得到可靠结果 [ 3 ] [ 4 ] ；运用Ansys软件可对混凝土浇注过程的温度场和温度应力进行仿真计算 [ 5 ] 等等。本课题启发于《热学》中的热力学第零定律 [ 6 ] ，《热学》中的热平衡是指在没有外界条件影响下热力学系统的温度处处相等，有特定的温度场反映系统内部分子无规则热运动情况。系统在传热与加热过程中，非平衡态下不同区域的温度场也反映系统内部分子无规则热运动剧烈程度不同的机制，系统在平衡态和非平衡态时有不同特点的温度场，分析在传热与加热过程中不同温度物体(或物体的不同温度部位)从非平衡态到达平衡态的微观过程很有意义。本文简化模拟环境，未采用流固耦合模拟，主要是结合Siemens UG与Ansys软件完成对稳定热源 [ 7 ] 在一维热传导下加热不同质量的圆柱、棱柱形纯水的温度场进行数值模拟，分析温度场的分布特征和变化规律。由于《热学》教学中传热过程较为抽象，难于形象讲解，而本文对温度场的模拟结果使抽象的传热过程具体、直观明了的呈现，可使学生深入理解传热微过程，对热学教学极有帮助，同时通过模拟分析，还可为加热器形状的择优选择提供参考信息。
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user: 2. 数值模拟内容及方法 通过稳定热源在一维热传导下加热质量为1 kg、2 kg、3 kg、4 kg、5 kg几何形状为圆柱体、长方体、五棱柱形纯水，对其温度场和热通量进行数值模拟。 2.1. 纯水三维几何模型建立 采用Siemens UG软件建立三维模型，建模时保持底面积不变，利用控制变量法研究对纯水加热的温度场和热通量随几何体形状和质量变化的特点。圆柱体、长方体、五棱柱模型尺寸设定见表1。 Table 1 The relevant size settings of pure water of cylinder， cuboid， and pentagonal pris 圆柱纯水 质量(kg) 1 2 3 4 5 高(m) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 底面半径(m) 0.05642 0.05642 0.05642 0.05642 0.05642 长方体纯水 质量(kg) 1 2 3 4 5 高(m) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 底面边长(m) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 五棱柱纯水 质量(kg) 1 2 3 4 5 高(m) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 底面边长(m) 0.07625 0.07625 0.07625 0.07625 0.07625 表1. 圆柱形、长方体、五棱柱纯水的相关尺寸设定 2.2. 求解方法及边界条件设定 本文利用Ansys Icem对几何体进行网格划分，使用拓扑结构逼近几何模型，再在拓扑结构上生成六面体网格，并对局部网格细化，优化计算结果。本文纯水温度场模拟采用Ansys稳态热分析进行，系统初始温度为20˚C，密度9974 kg/m 3 ，比热容4200 J/(kg∙k)，导热系数0.604 w/(m∙k)，热量垂直于底面流入，热量传导为一维，大小为20 w/m 2 。
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user: 3. 计算结果与分析 前提分析：一、选择质量为1 kg、2 kg、3 kg、4 kg、5 kg的纯水原因便于对不同质量的纯水模拟结果进行比较；二、选择圆柱、长方体、五棱柱纯水原因：1) 当纯水几何体侧壁设为绝热时，选择圆柱和棱柱形纯水进行加热，仅考虑沿轴向的一维传热情形，使模拟环境简化。2) 加热圆柱、长方体、五棱柱纯水便于对圆柱和棱柱纯水的加热温度场、轴向热通量的特点进行比较和不同棱柱纯水的棱边散热效应的比较。限于篇幅，本文只列出质量1 kg、2 kg时圆柱体、长方体、五棱柱纯水温度场模拟图，其余质量和形状的温度场、轴向热通量模拟图及数据略。 3.1. 温度场分析 3.1.1. 对一维稳定热源加热不同质量和几何形状纯水的温度场模拟图 如图1和图2所示。 图1. 1 kg圆柱、长方体、五棱柱纯水温度场图 图2. 2 kg圆柱、长方体、五棱柱纯水温度场图 3.1.2. 温度场模拟图数据 对稳定热源在一维热传导条件下加热质量为1 kg、2 kg、3 kg、4 kg、5 kg的圆柱、长方体、五棱柱形纯水的温度场模拟图进行数据整理，见表2~4。 Table 2 The simulated data of the temperature field of 1 kg pure water of cylinder， cuboid， and pentagonal pris 纯水的 几何 形状 温度t (单位˚C) 相邻色带 温差dT (单位K) 传热方向 长度dz (单位m) 温度梯度 dT/dz (单位K/m) 底面积 S (单位m 2 ) 相邻接触单位面积 单位时间热通量Q/dSdt (单位W/m 2 ) 相邻接触面 时间dt (单位s) 圆柱 初温 60， 终温 63.31 0.368 0.01111 33.1233 0.01 20 1 长方体 0.368 0.01111 33.1233 0.01 20 1 五棱柱 0.368 0.01111 33.1233 0.01 20 1 表2. 1 kg圆柱形、长方体、五棱柱纯水的温度场模拟数据 Table 3 The simulated data of the temperature field of 2 kg pure water of cylinder， cuboid， and pentagonal pris 纯水的 几何 形状 温度t (单位˚C) 相邻色带 温度差值dT (单位K) 传热方向 长度dz (单位m) 温度梯度 dT/dz (单位K/m) 底面积S (单位m 2 ) 相邻接触单位面积 单位时间热通量Q/dSdt (单位W/m 2 ) 相邻接触面 时间dt (单位s) 圆柱 初温 60 终温 66.62 0.736 0.02222 33.1233 0.01 20 1 长方体 0.736 0.02222 33.1233 0.01 20 1 五棱柱 0.736 0.02222 33.1233 0.01 20 1 表3. 2 kg圆柱形、长方体、五棱柱纯水的温度场模拟数据 Table 4 The relevant processing data of the temperature field of different qualities pure water of cylinder， cuboid， and pentagonal pris 纯水的几何形状 质量(kg) 1 2 3 4 5 圆柱 相邻色带温度差值dT/(K) 0.736 0.736 0.736 0.736 0.736 温度梯度(dT/dz)/(K/m) 33.1233 33.1233 33.1233 33.1233 33.1233 长方体 质量(kg) 1 2 3 4 5 相邻色带温度差值dT/(K) 0.736 0.736 0.736 0.736 0.736 温度梯度(dT/dz)/(K/m) 33.1233 33.1233 33.1233 33.1233 33.1233 五棱柱 质量(kg) 1 2 3 4 5 相邻色带温度差值dT/(K) 0.736 0.736 0.736 0.736 0.736 温度梯度(dT/dz)/(K/m) 33.1233 33.1233 33.1233 33.1233 33.1233 表4. 不同质量圆柱形、长方体、五棱柱纯水的温度场相关处理数据 3.1.3. 温度场分析 图1和图2中，一种色带表征一个温度值。同质量的圆柱、长方体、五棱柱形纯水的温度场，相邻色带温度的差值为固定值即1 kg时为0.368 K，2 kg时为0.736 K (其余质量的情况本文未列出)，传热方向长度见表2、表3即1 kg时为0.01111 m，2 kg时为0.02222 m，即得出温度梯度33.1233/(K/m)相同，说明在纯水初、终温度设定的加热过程中，不同质量、不同形状的纯水体从加热区到整体温度达到一致的温度变化阶段相同，这是因为不同质量、不同形状的纯水体从加热区到整体温度达到一致时内在机制是一样的；从图1和图2还看出，圆柱形纯水的温度分布场图为交叠浑浊的状态，温度梯度条带呈现渐变情形，而长方体、五棱柱等纯水的温度分布场图则界限清晰、分段明确，温度条带呈现跃变情况，这表示同质量纯水的初、终温度设定加热过程中，从加热区到圆柱纯水整体温度达到一致的速度较慢，而从加热区到棱柱纯水整体温度达到一致速度较快，出现此情况是由于盛水容器形状的不同，液体层间热传递时温度变化有梯度差别，圆柱形纯水的液体分子“相互搅拌”(传热)较快，整体温度达到一致的时间较短，而棱柱形纯水液体分子“相互搅拌”(传热)较慢，整体温度达到一致的时间较长的原因。 3.2. 轴向热通量分析 3.2.1. 对不同质量和几何形状纯水加热的轴向热通量模拟图 如图3和图4所示。 图3. 1 kg圆柱、长方体、五棱柱纯水的轴向热通量图 图4. 2 kg圆柱、长方体、五棱柱纯水的轴向热通量图 3.2.2. 轴向热通量分析 从图3、图4看出，用稳定热源在一维导热条件下对不同质量圆柱、长方体和五棱柱纯水分别加热时，它们的热通量总体趋势均沿轴向且较稳定，但加热同体积(本文水的密度相同，也可以认为是同质量)底面为四边形、五边形等棱柱形纯水体时有明显的棱边散热显示，随着棱边增多，侧面散热量增大，而加热同体积底面为圆形时的圆柱纯水体时，侧面散热量较小。这是由于加热同体积的棱柱形纯水体时，随着棱边增多，棱柱侧面积增大(即周边散热面积增大)，热量集中性较差，轴向热通量较差，周边热量散失相应较多，而加热底面为圆形时的圆柱纯水体时，与同体积的棱柱纯水体相比，侧面积最小，即周边散热面积最小，热量集中程度较强，轴向热通量较集中，周边热量散失较少的原因。
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user: 4. 结论 本文使用Siemens UG和Ansys软件对稳定热源一维传热条件下加热不同质量、不同形状纯水温度场、热通量进行模拟并作分析研究。研究结论：1) 同质量、不同几何形状纯水的温度分布和温度梯度不同，柱形纯水的温度分布场图为交叠浑浊状，温度条带呈现渐变情形，而棱柱形纯水的温度分布场图则界限清晰、分段明确，温度条带是跃变情况；2) 每种形状纯水的温度分布场和温度梯度不随质量而变；3) 同质量的圆柱和棱柱形纯水的温度分布场和温度梯度情况反映出加热圆柱纯水和棱柱形纯水时从加热区到纯水整体温度达到一致的速度不同，前者较快，后者较慢，这也是人们平时选择类圆柱容器对水加热的主要原因；4) 初、终温度设定时加热不同质量的各形状纯水至整体温度达到一致所经温度变化阶段均相同。5) 总热通量确定时，轴向热通量总体趋势相同，但在棱柱纯水的棱边处有散热效应，棱边越多此效应越强，圆柱纯水最弱；另外，加热棱柱纯水时的棱边散热效应随纯水质量增加而相应增强。通过模拟分析，使抽象的传热过程具体、直观、形象的呈现，可让读者深入理解传热微过程，对热学教学极有帮助，同时还为加热器形状的择优选择提供参考信息。
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user: 摘 要 该成果重点解决电厂两台空冷机组供热存在的调峰能力不足，对一期两台600 MW湿冷机组及辅助系统运行参数、热用户蒸汽参数、运行方式进行综合分析，确定了该型600 MW汽轮发机组采用一期辅助蒸汽系统供热改造，实现了和二期空冷机组辅汽共同供热，为热用户增加一路补充汽源，替代空冷机组供热，提高全厂运行经济性，消除了空冷机组供热调峰能力不足的难题。 关键词 :空冷机组，辅汽，供热，调峰能力 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 大唐韩城第二发电有限责任公司一期为两台600 MW亚临界燃煤湿冷机组，二期为两台600 MW亚临界空冷机组。2015年，韩二电公司已经进行了二期两台空冷机组改造，为陕西龙门煤化工有限责任公司(简称龙门煤化工，位于韩二电东偏北方向)提供蒸汽，供热距离约1.85 km。该供汽系统目前投运正常。 该系统按照单台机组带供热的运行方式，实际运行流量只有30 t/h~70 t/h。为了确保供汽压力，运行中必须关小中低压连通管上安装的供热压力调节阀，进行节流憋压，当机组负荷小于360 MW时，该调节阀关小至30%开度以下，节流损失导致的机组热耗由8500 kJ/kWh急剧上升至10，000 kJ/kWh以上，且节流造成的调压阀、连通管振动剧烈，严重危及机组运行安全。 随着电力市场的不断饱和，二期空冷机组全停的情况越来越多，尤其在春秋季节，更为严重；况且，电网对机组调峰能力考核加重。为了确保龙门煤化工供热系统运行正常，解决供热工况下机组调峰能力不足的问题，就必须对一期湿冷机组辅汽进行供热改造，和二期空冷机组辅汽参数相匹配，增加一路备用供热系统，实现一、二期机组辅汽系统为龙门煤化工供热，也可利用一期湿冷机组代替二期空冷机组运行供热，降低全厂煤耗，消除二期机组供热调峰能力受限的难题 [ 1 ] 。