红外成像技术是基于官能团特征进行成像的一种先进的化学成像方法，集红外光谱和显微分析于一体，能够直接反映样品微区内(从微米到毫米)真实的化学组成信息和空间分布信息，从分子水平上可视化地识别样品精细结构，空间分辨率高，是多组分体系样品显微分析强有力的工具。该技术自发展之初就在高分子材料分析和表征领域受到广泛关注。本文阐述了红外成像技术的基本原理，详细介绍了红外成像系统的仪器构造与工作模式，以及常用图像采集、图像预处理和图像分析的方法，总结了近年来红外成像技术在高分子材料表征领域中的一些典型应用，包括结晶和取向研究、共混物相容性研究、聚合反应及聚合物溶解、降解的可视化动力学研究、聚合物基组织工程材料的矿化研究、药物释放及微塑料分析的研究等。此外，还对红外成像在生命科学与临床诊断方面的研究进展作了简介。最后对红外成像技术的发展趋势进行展望。希望本文能够起到抛砖引玉的作用，帮助读者深刻理解红外成像这门先进的技术，进一步拓展其在聚合物材料领域中的应用。

蒸汽再压缩热泵(VRHP)可以提升隔离壁蒸馏塔(DWDC)的稳态性能，但也加剧了被控变量间的相互耦合，给蒸汽再压缩隔离壁蒸馏塔(VRHP-DWDC)的平稳操作带来困难。针对分离中间组分(甲苯)绝对占优的苯/甲苯/二甲苯三元物系的VRHP-DWDC,通过非方相对增益矩阵对操纵与被控变量进行配对，并依据闭环响应分析给出了一种新颖的单温度分散控制系统。由于采用塔顶/侧线热泵压缩机分别控制侧线段/公共提馏段的灵敏板温度，不但加快了侧线产品的响应速度，而且降低了塔底产品的峰值偏差。鉴于高度内部耦合以及失真的温度与组分对应关系导致二者存在较大的稳态偏差，采用双温差结构进一步强化系统设计，由此给出了一种非对称温度控制系统，降低了系统内在非线性因素的影响，因而能够减小侧线和塔底产品的稳态偏差。闭环仿真结果显示了该非对称温度控制系统的优越性。研究表明，VRHP的引入虽然加重了VRHP-DWDC的内部耦合，但也提供了压缩机功率这一潜在操作变量，其较好的控制通道特性与双温差结构的有效应用能在一定程度上改善VRHP-DWDC的闭环操作。

在天然气输送系统中，当考虑弯管焊接缺陷时，结构特征差异导致的流场变化会使弯管产生不同的冲蚀特性。采用Computational Fluid Dynamics-Discrete Phase Model(CFD-DPM)方法研究不同颗粒参数、弯管导向、缺陷高度及颗粒入射角度下无错边焊缝弯管、外错边焊缝弯管、内错边焊缝弯管的介质流态特征与冲蚀规律。研究结果表明：(1)气体在弯管部位出现二次流动现象，速度分布出现扭曲，其中外错边焊缝弯管速度分布曲线扭曲幅度大，二次流作用效应最明显；(2)流体速度对冲蚀速率的影响最大，两者呈幂指数函数关系，质量流量次之，与冲蚀速率呈线性函数关系，颗粒粒径的影响最小，与冲蚀速率近似呈线性函数关系；(3)外错边焊缝弯管会在弯头处形成第二冲蚀磨损严重区域，而内错边焊缝与无错边焊缝弯管冲蚀效果相似，均只有1个冲蚀严重区域；(4)当流体在竖直管流向一致时，“H-V”导向弯管最大冲蚀速率均大于“V-H”导向弯管，在不同弯管导向下外错边焊缝弯管冲蚀速率最大；(5)弯管最外侧最大磨损位置随着错边高度发生变化，在一定高度下会使弯头内壁形成第二冲蚀磨损严重区域，且错边高度越大，弯头最外侧所受冲蚀速率越大；(6)颗粒的入射角度会影响弯管的冲蚀效应，其影响程度需结合入口直管长度与颗粒运动状态分析。

旋风分离器是气田开发中常用的气固分离设备，准确预测旋风分离器的分离效率对于指导其结构设计和方法优化具有重要意义。在对数据集进行相关性分析的基础上，采用因子分析(factor analysis, FA)简化变量，降低预测模型的复杂程度，利用改进的樽海鞘群算法(improved salp swarm algorithm, ISSA)对投影寻踪(projection pursuit regression, PPR)的模型参数进行优化，形成FA-ISSA-PPR组合模型。结果表明，利用FA模型，原数据集的10个变量可以简化合并为4个公因子，分别代表尺寸参数、颗粒沉降特性、粒子运行轨迹和等效分割粒径对分离效率的影响；与半经验模型和其余机器学习模型相比，组合模型在预测精度和训练时间上具有一定的优越性，在测试样本上的平均绝对误差(MAE)为0.005 91,R~2可达0.995,证明了其在小样本、非线性数据分析上的准确性、鲁棒性和泛化性。

为了探明麻疯树生物柴油(JME)燃料的蒸发过程，通过碱性酯交换反应制备了JME,并采用热电偶挂滴技术研究了在673 K和873 K的环境温度下JME单液滴的膨化和蒸发特性，分析了环境温度对JME液滴蒸发过程的影响。结果表明，JME液滴的蒸发过程分为瞬时加热阶段、波动蒸发阶段和平衡蒸发阶段；在673 K和873 K下JME液滴的蒸发特性不同，673 K下液滴的蒸发只存在膨胀过程，没有发生微爆，液滴寿命较长，而873 K下液滴出现了微爆现象，液滴寿命较短；环境温度的升高可以提高JME液滴的蒸发速率，这是因为JME中挥发性成分较多，其挥发后形成气泡，在高温下液滴发生膨化和微爆，这样可以更好地实现空气-燃料混合，提高柴油机的燃烧效率。

采用溶剂热法合成了分散性良好的Fe_3O_4粒子，然后将油酸修饰到Fe_3O_4粒子表面，再通过疏水作用进行十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)包覆，得到Fe_3O_4@CTAC粒子。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位和振动样品磁强计(VSM)对Fe_3O_4@CTAC粒子进行了表征，结果表明：Fe_3O_4粒子表面包覆CTAC后粒径无明显变化，并且仍保持良好的单分散性；Fe_3O_4@CTAC粒子具有超顺磁性和良好的磁响应性能；Fe_3O_4@CTAC粒子的Zeta电位较高，分散体系具有较好的稳定性。对Fe_3O_4@CTAC粒子进行了抗菌性能及磁分离去除菌体测试，结果显示：当Fe_3O_4@CTAC粒子的含量为50 mg/mL时，与大肠杆菌(E.coli)(10~5 cfu/mL)作用10 min,抗菌率可达100%;Fe_3O_4@CTAC粒子对E.coli、金黄色葡萄球菌(S.aureus)及枯草芽孢杆菌(B.subtilis)均具有良好的抗菌效果；通过磁场分离可以将Fe_3O_4@CTAC粒子及吸附的菌体去除。以上结果表明Fe_3O_4@CTAC粒子是一种快速、高效、可以实现无菌体残留的抗菌剂，具有潜在的应用价值。

以生物降解塑料聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)为聚合物基体，硅灰石(WT)作为填料，以2,3-甲基丙烯酸环氧丙酯(ADR)作为相容剂，通过熔融挤出制备得到PBAT/硅灰石复合材料，考察了相容剂ADR对PBAT/硅灰石复合材料结构及性能的影响。研究结果表明，相容剂可改善硅灰石在PBAT基体中的分散性，增强界面相互作用，提高复合材料的力学性能和热稳定性。

采用连续浸胶法，使用自制的压辊式浸胶槽制备了短切石英纤维/酚醛树脂预混料，通过红外光谱法(FT-IR)、热重分析法(TG)和差示扫描量热法(DSC)对预混料进行了表征，并研究了其固化反应动力学。结果表明，溶剂乙醇影响石英纤维的浸胶过程，连续法制备的石英纤维/酚醛树脂预混料能够降低乙醇的影响；预混料的固化工艺参数为：凝胶温度108.40℃,固化温度183.04℃,后处理温度264.47℃;固化反应级数为0.95,固化反应动力学模型为：dα/dt=Aexp(-ΔE/RT)(1-α)~n=4.3×10~(12)exp(-140.74/RT)(1-α)~(0.95)。使用模压法对所制备的预混料进行压制，得到石英纤维/酚醛树脂复合材料的模压制品，该模压制品在800℃下的质量残留率为82.3%,拉伸强度为58 MPa,断裂伸长率为0.353%,剪切强度为105 MPa,线烧蚀率为0.088 mm/s,烧蚀表面形貌未见异常，结果表明采用连续法制备的石英纤维/酚醛树脂预混料的模压制品具有较好的耐热性、烧蚀性和力学性能。

采用摩擦学性能测试与EDEM仿真模拟相结合的方法，研究了跨黏度纤维素在不同转速和不同载荷下的摩擦学行为，以及在摩擦过程中对螺杆表面的磨损机制。跨黏度纤维素的摩擦学性能测试采用“球-盘”式摩擦磨损试验机，而对螺杆的磨损机制采用Archard Wear磨粒磨损计算公式及离散元方法构建纤维素及螺杆磨损机制模型。研究结果表明，在高转速60 r/min条件下，跨黏度纤维素的磨损规律受施加载荷大小的影响较大，15 mPa·s的摩擦系数在0.19至0.44之间，100 000 mPa·s的摩擦系数在0.25至0.52之间；在低转速10 r/min条件下，摩擦系数受法向载荷影响波动较大，15 mPa·s的摩擦系数在0.25至0.44之间，100 000 mPa·s的摩擦系数在0.24至0.58之间。通过EDEM仿真模拟发现，随着纤维素黏度增大，纤维素与螺杆表面的接触面积随之减少，螺棱在对纤维素推动的过程中，不易造成纤维素在螺槽中的相对滑动，进而减少螺槽部位的磨损。纤维素的黏度大小对润滑效果有一定影响，但并不是决定性因素；影响纤维素的润滑效果和磨损机理的主要是加载载荷，其中磨损程度随着载荷变大而加深，而磨损机理以磨粒磨损为主。同时，纤维素黏度会对螺杆的磨损位置和磨损程度产生影响。

为了揭示射流管插入深度对螺旋通道传热性能的影响规律，采用数值模拟方法对不同相对插入深度(δ=0～0.625)下通道内流场特性和强化换热特性进行了分析。结果表明：随着δ的增大，射流核心区到达外壁面的距离变短，在射流入射位置处射流管两侧的二次涡范围扩大，流体对上下壁面的冲击作用增强；上、下传热壁面的局部努赛尔数Nu_c随着δ的变化规律基本相同，最佳传热位置(Nu_c最大的位置)随着δ的增大向外壁面靠拢；内壁面的Nu_c在射流管壁内侧范围随着δ的增大而减小，在外侧范围随着δ的增大而增大；射流管插入深度增加对螺旋通道外壁面传热性能提高的效果最为明显；截面努赛尔数Nu_θ随着螺旋角度γ的增大呈现3个变化区域，即入口区域、射流影响区域和出口区域，其中入口区域和出口区域的Nu_θ随着γ的变化保持稳定，但出口区域的Nu_θ比入口区域高19%左右，Nu_θ最大值位于射流入射点下游5°左右的位置；在螺旋角度γ=-15°～45°的范围内射流对传热的影响最大，传热的影响范围基本与射流管的插入深度无关；综合换热评价指标(PEC)随着δ的增加呈现先增大后减小的变化规律，δ=0.250是螺旋通道最佳的综合传热性能结构参数。

针对复杂动态负荷游程波形模态及引起电能表误差的典型特征认识不足的问题，首先提出动态电流信号幅度域游程波形模态提取算法，提取了多种幅度域毫秒级小颗粒度游程波形模态；其次，提出LK-Shape游程波形模态聚类算法，提取了动态电流信号幅度域的6类典型游程波形模态及其快速变化特征；最后，提出导致电能表超差的两种敏感游程波形模态，并通过实验验证了该游程波形模态适于测试电能表误差，表明了所提方法的有效性和实用性。

在图像恢复过程中，奇点集检测结果的准确性很大程度上会受到噪声的干扰，并且在其检测的迭代过程中易陷入局部最优。利用随机全局搜索的思想，借鉴遗传算法的变异操作，提出一种基于小波框架的具有随机单向变异操作的奇点集检测图像去噪算法，在保证图像恢复效果的同时，极大缩短了运算时间。最后通过实验验证了该算法的有效性。

人体腰骶椎是承受载荷较大的部位，也是进行生物力学仿真研究的主要部位。为了提升腰骶椎部分建模的效率与灵活性，提出参数化腰骶有限元模型的建立方法。在CT图像中测取椎体的特征尺寸，并在工程建模软件中构建具有14个控制参数的L3-S1腰骶模型；同时通过三维重建法建立基于同一CT样本的腰骶重建模型。对两种模型施加相同的载荷并进行有限元分析，将仿真结果与文献报道的体外实验数据进行对比，验证了模型的有效性。基于有限元分析结果，比较了参数化模型和重建模型的椎间活动度、髓核最大应力等力学指标，结果表明，两种模型的力学指标均与文献中的实验或仿真数据接近，变化趋势与文献数据相似，即两种模型都是有效的；两种模型的椎间活动度、最大髓核内应力以及活动度随载荷大小的变化趋势等方面基本一致。以上结果说明所设计的参数化腰骶有限元模型能有效提升腰骶有限元建模与分析效率，在有限元分析中可替代重建模型。

在现代工业过程中，故障预测可以及时预测设备的潜在故障，减少事故的发生以及降低经济损失，因此故障预测对于过程系统至关重要。由于过程系统的复杂性以及运行数据集分布不均，使用正常数据集离线预测运行状态的方法没有较好的泛用性，且不太准确。针对以上问题，将卷积神经网络(CNN)与长短期记忆网络(LSTM)相结合，用于提取设备运行数据的特征，在线预测之后的运行状态；随后将预测结果送入在离线状态下训练好的局部异常因子(LOF)模型中，计算预测出时间序列的异常值；最后将异常值与离线状态下训练出的故障阈值进行比较，大于阈值则认为存在潜在故障。将模型用于田纳西-伊斯曼(TE)时间序列进行验证，并与传统的故障预测方法进行比较，实验结果表明：本文所提模型对于多故障以及单故障预测相比传统故障预测方法均具有更好的效果，可以提前1个采样窗口检测到数据异常，有应用于工业故障预测的潜力。

以团簇FePS_3为局域模型，在B3LYP/def2-tzvp水平下采用Gaussian 09程序对团簇FePS_3进行结构优化及虚频验证，获得12种稳态构型，分析了这12种构型的原子电荷量、电子自旋密度及反应活性。结果表明：团簇FePS_3中S原子为电子受体，Fe、P原子为电子供体，Fe比P原子更容易失去电子，团簇FePS_3整体的电子流向为从Fe、P原子流入S原子；Fe、P原子间和Fe、S原子间的过剩电子主要为自旋向下的β成单电子，P、S原子间和S、S原子间的过剩电子主要为自旋向上的α成单电子；构型4~((4))、2~((2))、1~((2))、2~((4))、1~((4))和4~((2))的电子自旋密度的对称性最好，稳定性最高，因此这6种构型可能为团簇FePS_3的优势构型；构型6~((2))的前线轨道(HOMO-LUMO)能隙差最小，最容易发生电子跃迁，反应活性最高；构型2~((4))的HOMO-LUMO轨道能隙差最大，反应活性最低。

X射线光电子能谱法(XPS)是最重要且使用最广泛的表面分析技术。较为全面地介绍了X射线能谱法，内容涵盖原理、分析方法、应用及技术进展。原理介绍基于理工科大学本科层级的知识，阐述了XPS的科学原理以及仪器原理；分析方法部分概述了分析的关键步骤及要点；应用部分以热门研究的材料类型分类(催化剂、生物材料、碳材料、高分子材料等)进行介绍，介绍的同时兼顾介绍了X射线光电子能谱法的一些常用技术以及在各种材料中的应用特点。本文旨在帮助该领域的初学者，包括尚未完全熟悉该技术的研究人员、研究生和X射线光电子能谱从业人员，使他们能够全面了解X射线光电子能谱技术。

具有二维片状结构的银纳米片表现出优异的电学、光学和化学性质，广泛应用于电子、催化、生物等领域。化学还原法制备的银纳米片直径通常小于1μm,且产量低。为了解决上述问题，以鸟嘌呤为结构诱导剂，硝酸银为银源，通过化学还原法制备了大尺寸银纳米片，并得到优化的制备条件：在0℃下，滴加速度为1.0～1.3 mL/min,搅拌速度为300 r/min, B液中鸟嘌呤浓度为16.56 mmol/L、AgNO_3浓度为0.50 mol/L,在最优条件下制得10～20μm的大尺寸银纳米片，单位体积反应液中银纳米片产量高达15 g/L。X射线衍射(XRD)和Raman光谱测试结果表明，银纳米片的生长机理为鸟嘌呤分子的羰基氧原子选择性吸附于银晶体的(111)晶面，形成包覆，还原生长的银原子沉积于(110)和(100)晶面，横向生长形成银纳米片。以最优条件下制备的大尺寸银纳米片作为填料，分别以二乙二醇单丁醚和乙醇为溶剂制得导电胶，其渗流阈值低至30%～40%(质量分数)。

使用硅烷偶联剂KH570对片状锌粉进行表面包覆改性，同时使用正硅酸乙酯(TEOS)、乙烯基三异丙氧基硅烷(VIPOS)和丙烯酸(AA)对片状铝粉进行单层和复合包覆改性，以改性的锌粉和铝粉作为基础组成部分制备了无铬达克罗涂层，测定了改性锌铝涂层在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线。结果表明：所制备的TEOS/VIPOS改性铝粉涂层的表面平整光滑，没有明显颗粒，涂料的分散性和稳定性较好；与未改性锌铝涂层相比，TEOS/VIPOS和TEOS/VIPOS/AA改性铝粉涂层的腐蚀速率明显下降，TEOS/VIPOS改性铝粉涂层具有较小的腐蚀电流密度(1.01μA/cm~2)和腐蚀速率(0.011 mm/a)。在20%硝酸铵溶液中浸泡2 h后，TEOS/VIPOS改性铝粉涂层的表面平整光滑，耐蚀性较好。

研究了种群模型中恐惧效应对分支动态的影响，从理论上严格证明了恐惧效应能够激发系统产生多种局部分支。通过进一步的数值计算发现，由恐惧效应产生的局部分支可导致种群出现双稳态共存、周期性振荡以及种群灭绝等复杂的动态，从而揭示了恐惧效应是保持种群系统稳定性的重要因素。

具有微孔的多孔平板表面曝气是制备微气泡的重要手段之一。采用非侵入式数字图像识别法对金属多孔平板表面生成的微气泡特性进行实验研究，考察了平板上方液相流速、表观气速、液相黏度、表面张力和平板平均孔径对生成气泡平均直径(d_(av))的影响。结果表明：d_(av)随着液相流速的增大而减小，随表观气速的增大和表面张力的减小而减小；液相黏度则对d_(av)有双重影响，随着黏度的增加d_(av)先减小后增大，且在黏度为1.32 mPa·s时最小。最后，提出了描述气泡平均直径与液相雷诺数、毛细管数和气液比之间关系的经验关联式。

为研究棒材表面螺纹牙型高度对淬冷沸腾的影响，在冷却剂受迫流动条件下，于不同过冷度下对表面具有不同螺纹牙型高度的不锈钢棒材进行淬冷沸腾可视化实验探究。根据测量所得温度数据，结合可视化图像结果，分析螺纹牙型高度与过冷度对淬冷沸腾过程中气膜演变及沸腾传热特性的影响。结果表明，随着螺纹牙型高度增加，气膜坍塌时间缩短，最小膜态沸腾温度提高，膜态沸腾时间减少，临界热流密度增加，过渡与核态沸腾阶段换热性能有所提升；随着过冷度增加，棒材表面冷却速率加快，最小膜态沸腾温度升高，淬冷沸腾时间缩短，但过冷度的增加使得螺纹表面形貌对膜态沸腾时间的影响相对减弱。最终，将实验所得最小膜态沸腾温度与文献拟合经验公式计算结果进行对比，验证了实验的可靠性。

层状高镍三元材料LiNi_(0.85)Co_(0.11)Mn_(0.04)O_2(NCM85)是一种很有前途的高性能锂离子电池正极材料。然而，正极材料在高温煅烧过程中极有可能出现Li损失和阳离子混排现象，导致正极颗粒表面形成无序的岩盐相。提出了一种用H_3PO_4处理制备等离子体修饰NCM85的方法，在NCM85表面原位形成一层均匀的Li_3PO_4包覆层，有效地提高了NCM85的电化学性能，稳定了正极-电解质界面。与本体NCM85电极相比，适量Li_3PO_4包覆层修饰的正极(Li_3PO_4@NCM85)展现出优异的电化学性能，在2.75～4.3 V电压范围内0.5 C (200 mA/g)倍率循环200圈后，放电比容量为169.2(mA·h/g),容量保持率高达84%,Li_3PO_4包覆层生成的过程中消耗了材料表面的残锂，减少了Li~+/Ni~(2+)的混排，增强了结构的稳定性。此外，Li_3PO_4包覆层可以提高离子电导率，加快Li~+扩散速率，抑制相变、阳离子混合和体积收缩。研究了LPO表面修饰对材料界面机制的影响，对下一代高能锂离子电池正极材料的开发具有一定借鉴意义。

针对氮氧化物(NO_x)在核设施尾气排放过程中存在的偶发性浓集问题，提出了一种将NO_x尾气管道排放口布置于排风烟囱内的实施方案，并采用数值模拟方法研究了载带过程中NO_x在排风烟囱内的流动扩散过程，探讨了尾气管道的排放高度和布置方位对NO_x流动扩散效果的影响。结果表明：在烟囱内存在一个顺时针螺旋上升的NO_x浓集区域，在烟囱高度约70 m以上，NO_x以相似的质量浓度分布云图排出烟囱；当尾气管道位于烟囱中心时，烟囱出口处NO_x的局部最大质量浓度和质量浓度变异系数随尾气出口高度(10～60 m)的升高而增大，但人员工作区的NO_x局部最大质量浓度和截面平均质量浓度随尾气出口高度(10～30 m)的升高而显著下降；当NO_x在低水平位置排放时，20 m的尾气排放高度和+90°的方位为较优的布置方案；当NO_x在较高位置排放时，应尽量将尾气出口布置在烟囱中心位置。

相变温度是衡量相变薄膜材料性能的关键参数，对相变存储器的数据保持力、热稳定性和功耗有着巨大的影响，因此相变温度的准确测量非常重要。目前，国内外测量薄膜材料相变温度的主要方法有变温X射线衍射法和差示扫描量热法，前者测量精度有限，后者是破坏性测量。本文根据薄膜材料相变前后光学性质会发生较大改变的特性，首先设计了薄膜材料相变温度测量仪的硬件部分，主要包含高温加热炉、样品台、光路模块等；其次探究了高温加热炉腔的温场均匀性及温度模块的控制能力，结果表明均符合实验要求；最后，利用此装置测量了典型硫系材料GeTe和Ge_2Sb_2Te_5薄膜的相变温度，10次测量平均值分别为212.7℃和145.4℃,标准偏差分别为1.70和2.32,测量结果稳定性良好，达到实验预期。

基于深度学习的识别模型是目前解决煤岩显微组分组识别问题的主要手段，但这些模型在计算过程中参数不断堆叠，导致模型的算力需求增加，影响模型的训练效率。针对上述问题，构建了一种基于空洞卷积自注意力(DCSA)机制的改进Swin-Transformer模型——DA-ViT。首先，为了在加强煤岩显微组分组图像的局部特征信息的同时保留其二维空间信息，提出了DCSA机制，通过对煤岩显微图像的大尺寸卷积核进行多尺度分解，加强了煤岩显微图像不同区域像素之间的联系，显著降低了图像注意力的参数量，降低率为81.18%。然后，为了加强煤岩显微组分组图像间的形态特征关联性，将DCSA和改进的Swin-Transformer框架相结合，提出了DA-ViT识别模型。实验验证结果表明，与现有的其他识别模型相比，DA-ViT模型在提高预测结果准确率的同时，可显著降低模型的算力需求，其像素准确率(PA)和平均交并比(mIoU)的最大值分别为92.14%和63.18%,模型参数总量(Params)和浮点运算次数(FLOPs)的最小值分别为4.95×10~6和8.99×10~9。

推行双重预防机制是解决安全生产领域“认不清”和“想不到”等突出问题的重要手段，但在企业实行风险分级管控与隐患排查治理过程中存在数据信息化滞后、数据信息缺失和数据真实性难以考证等问题，严重影响了双重预防机制的建设与运行。基于增强现实(augmented reality, AR)技术，结合Web应用开发、Android应用开发与WebRTC技术，以风险分级管控与隐患排查治理的双重预防机制为主要依据，搭建了包含网页端与AR眼镜端应用的实时信息化平台。经企业初步验证使用表明，该平台能够及时有效地激活双重预防机制的运行，提高企业对安全风险的分析决策效能以及落实安全主体责任。

国内能源生产装置规模大型化发展趋势明显，与其配套的旋转机械设备发生故障导致的非计划停机将会造成严重的经济损失与重大安全问题。转子不平衡贯穿了旋转机械设备的整个生命周期，服役转子的状态诊断格外重要。针对大型旋转机械振动测点较多，振动信号具有非平稳特征等问题，提出基于多源域数据提取与机器学习算法的转子不平衡故障诊断模型。首先以多源振动监测数据为驱动，根据互相关系数提取故障信息丰富的振动信号，融合时域、频域、时频域等多域特征构建高维混合特征空间；其次利用基于t分布的随机邻域嵌入方法揭示高维空间的特征信息，反映为可视化的三维空间；最终通过最邻近节点算法进行故障分类，判断转子的不平衡质量与相位。本文提出利用互相关系数表征多源数据的故障信息丰富程度，并结合机器学习手段判断转子不平衡类型。通过设计不同附加质量的转子在多转速下不平衡状态实验，验证了所提模型的有效性，解决了转子在线诊断和现场动平衡问题。

随着分布式电源技术和新能源技术快速发展，参与电力交易的电动汽车和新能源发电用户数量不断增多。由于电动汽车和新能源具有随机性和不确定性，现有交易模式无法支撑交易需求。区块链具有去中心化、不可篡改等特点，可以有效解决车网互联系统(vehicle-to-grid, V2G)电力交易遇到的挑战。首先，基于区块链技术，提出基于组合拍卖和滚动撮合交易的交易规则，设计了滚动撮合交易模型。随后，基于组合拍卖和滚动撮合交易机制规则，设计了V2G的电力交易智能合约。最后，为验证所提方案的可行性，将智能合约发布到趣链区块链平台上，进行模拟实验。实验结果表明，本文所提方法能够有效提高交易成功率。

针对传统方法难以提取有效的气阀故障信号，无法建立气阀状态与信号间复杂映射关系的问题，将气阀振动信号转为频域信号输入卷积神经网络(CNN)进行气阀状态诊断，采用多目标粒子群算法(MOPSO)对CNN的超参数进行优化，构建自适应CNN模型，并针对分类结果进行可视化分析，探讨了不同训练测试比对分类准确率的影响。结果表明：MOPSO-CNN模型可完成数据降噪、特征提取和故障分类的一贯式处理，实现端到端的故障诊断，其分类准确率和训练时间均优于传统方法；通过t-分布随机邻域嵌入(t-distributed stochastic neighbor embedding, t-SNE)可视化分析，证明了CNN模型在逐层特征提取和特征分离上的优越性；所建立模型在不同训练测试比的条件下表现良好，对训练数据的需求量不大。研究结果可为往复式压缩机气阀故障诊断提供实际参考。

针对宁夏贺兰山区域葡萄种植环境与作物冠层特征，设计了一种带有浮动结构的翼型塔板导流装置，其浮动结构可依据不同生长时期的葡萄作物高度进行调整。利用计算流体力学(CFD)软件对塔板气流场进行仿真分析，以翼型浮动塔板出风口处高速气流区域的面积最大值为目标，通过正交分析获得浮动结构与固定结构最佳优化导流几何参数与导风锥参数。在塔板优化结果的基础上，针对浮动结构可调极限角度进行仿真分析，建立风送塔板结构仿真模型，得出其气流汇集的离地高度范围与有效喷施距离。按照设计参数加工装配塔板浮动结构，结合样机完成喷药效能试验。以建立的模型指导各时期葡萄的施药工作，为精准施药提供技术基础。试验结果表明，塔板气流场分布特点与仿真结果基本符合，风送塔板结构仿真模型可靠。

腰椎后路椎间融合术结合内固定系统已被广泛用于治疗腰椎滑脱等疾病。不同的内固定方案会使内固定系统和腰椎产生不同的力学响应，其结果会影响到内固定方案的选择。针对腰椎L5-S1骶骨节段轻度滑脱完全复位状态，在1例健康成年人腰椎模型的基础上，设计了3种不同节段的内固定手术方案：A组L5-S1融合固定、B组L4-L5-S1融合固定、C组L5-S1-S2融合固定，并建立相应的有限元模型。固定骶髂关节的耳状面，在L1椎体上表面施加垂直向下400 N的载荷和不同方向的7.5 N·m力矩，模拟脊柱前屈、后伸、侧弯和旋转等生理活动，比较不同方案模型中固定节段的钉棒应力情况、相邻近节段的椎间盘应力情况和各节段活动度的差异。结果表明，相比于A组模型，B组和C组模型的椎弓根螺钉和连接棒最大应力值较大；B组和C组椎间盘的应力最大值的集中区域明显大于A组；A组、B组和C组模型的腰椎活动总量较完整模型均有所减少。实验结果表明，采用A组L5-S1融合固定的方案可以降低内固定系统断裂的发生率，减少邻近节段椎间盘退变的发生率，在完成复位的情况下仍然可以保持一定的腰椎活动度，且A组方案的手术时间短、术中出血量少，是一种更优的内固定方案。

为寻找高效便捷、成本低廉的乳酸测定方法，对比研究了三氯化铁法和对羟基联苯法对尾菜发酵液中乳酸含量的测定性能。结果显示，三氯化铁法和对羟基联苯法的线性方程相关系数均大于0.99,检出限分别为9.70×10~(-2) g/L和2.35×10~(-3) g/L,均满足分析测试要求；精密度测定中，三氯化铁法和对羟基联苯法的相对标准偏差(RSD)分别为1.19%～3.53%和2.54%～3.71%,加标回收率分别为99.3%～105.2%和102.7%～109.1%;杂质的存在对三氯化铁法的测定结果影响较小，但对对羟基联苯法的测定结果有较大影响；统计学检验表明，两种方法对发酵液中乳酸含量的测定结果无显著性差异；与对羟基联苯法相比，三氯化铁法操作简便，测定速度快，试剂成本低，所需样品量少，是较为优异的乳酸含量测定方法，具有广阔的应用前景。

随着人工智能和大数据技术的发展，基于深度学习的高端装备剩余使用寿命预测技术倍受关注，准确的剩余使用寿命预测对于高端装备安全运行意义重大。大多数基于深度学习的预测方法在构建主体预测结构通常利用循环神经网络、长短期记忆网络和门控单元等手段，但存在并行计算能力较差、预测精度不足的问题。针对上述问题，提出一种基于自适应权重时间卷积网络的寿命预测方法。采用时间卷积网络搭建预测模型，利用空洞因果卷积和残差连接结构增强并行计算能力并避免信息泄露；构建基于自注意力机制的自适应权重模块，实现时序权重自动分配来提高预测精度；利用非对称损失函数增强提前预测倾向性，避免因滞后预测带来的安全和经济问题。选取发动机数据集和轴承数据集进行实验验证，结果表明，与其他深度学习方法相比，提出的自适应权重时间卷积网络提升了预测准确率并缩短了训练时间。

粉体团聚对气力分级设备的分级性能有着重要的影响，是制约机械法制备超细粉体的瓶颈问题。为表征气力分级制备超细粉体时的粉体团聚特性并分析其影响因素，利用筛分法和激光粒度分析法测得的粉体平均粒径比值，提出了团聚参数F,并以此为基础分析了粉体颗粒形貌、平均粒径、粒度分布以及粉体流动性对粉体团聚的影响。结果表明：当不同粉体之间的形貌(包括长扁度、球度、棱角度和粗糙度)差异不显著时，颗粒形貌不是引起粉体团聚有所差异的主要因素。粉体平均粒径越大，团聚程度越小；粒度分布指数对团聚的影响取决于粉体整体粗细程度，粗颗粒占比较高的情况下，颗粒不易团聚。因此，对于形貌相似的不同粉体而言，粉体平均粒径和粒度分布是影响粉体团聚的主要因素。此外，通过分析休止角和Hausner值发现，粉体流动性越差，团聚程度越强。

鉴于己醇(HeOH)与乙酸正丁酯(BuAc)酯交换反应的不利动力学和热力学特性，采用基于过程强化的反应蒸馏装置是一条有利的途径。常规反应蒸馏塔(CRDC)虽然考虑了反应-分离操作之间的相互耦合，但却完全忽略了分离操作之间的相互耦合，必然导致过大的不可逆性同时可进一步降低系统的稳态性能。单隔离壁反应蒸馏塔(R-SDWDC)的确在一定程度上考虑了分离操作之间的相互耦合，但其外部限定耦合方式致使仍然无法有效降低分离操作的不可逆性。本文基于本课题组最近提出的共强化原理给出了两种双隔离壁反应蒸馏塔(R-DDWDC)的拓扑结构，并将其与CRDC和R-SDWDC进行了深入系统的比较与分析。结果表明，R-DDWDC明显优于CRDC和R-SDWDC,是实施HeOH与BuAc酯交换反应的最佳拓扑结构。得出这一结论的根本原因在于R-DDWDC既能充分考虑分离操作之间的相互耦合，又能有效协调R-DDWDC与反应-分离操作耦合子系统的相互作用。虽然上述结论是通过具有最有利相对挥发度排序的HeOH与BuAc酯交换反应所得到的，但对于任何具有不利动力学与热力学特性的该类反应物系均具有普遍性的指导意义。

本文主要研究完全二部图上的筹码分发博弈(chip-firing games)次数的有限性。我们根据顶点的筹码数，定义两个函数并进行分类；结合完全二部图的性质，给出了博弈次数有限的充要条件。

设计了一种径向进气式涡流空气分级机，采用Fluent软件对分级机内流场进行了数值模拟，探讨了转笼转速、进气速度和进气位置对流场的影响。结果表明：气流在分级腔体内并不是垂直上升，而是以一定倾斜角度在腔体内形成环形气流，环形气流方向与转笼转向相同；分级腔内气流为两个方向的双流层，主气流方向与转笼转向保持一致；随着转笼转速的增加，气流主体的方向不变，腔体左侧的对冲气流消失，腔体内形成的环形气流增强，但转笼下侧的二次涡流增大；不同进气速度对分级腔及转笼不同区域的切向速度具有不同的影响；进气位置的不同，分级腔内气流的流动相差较大，进气口位于转笼轴线同侧时的气流较进气口位于转笼轴线两侧时的气流更容易受到转笼的影响，进气位置对转笼周围流场分布的影响较小。采用响应面法对空气分级机的操作参数进行了优化，各参数对分割粒径影响的大小顺序为：转笼转速>进料速度>进气速度，优化的参数为转笼转速4 483 r/min、进气速度15.6 m/s、进料速度9.71 kg/h,在该条件下分割粒径的预测值为40.5μm。

石灰窑是碳酸钙产业的关键生产设备，窑气中的CO_2是生产碳酸钙的原料，CO_2浓度直接影响碳酸钙产量，然而石灰窑气浓度依靠产品产出后采样化验得到，存在严重的滞后性，无法作为石灰窑在线工艺参数调整的依据。因此提出一种基于贝叶斯优化的eXtreme Gradient Boosting石灰窑气浓度预测模型BO-XGBoost,根据历史数据预测1 h后的窑气浓度，为生产工艺参数的调整提供依据。该方法首先对石灰窑传感器数据集中的缺失值、异常值进行剔除、插补，然后统一窑气浓度检测历史数据的时间尺度，构成石灰窑气监测数据集，在此基础上提出针对石灰窑气的BO-XGBoost模型。模型经训练后，采用实际生产数据进行测试，并与Light Gradient Boosting Machine(LightGBM)模型、Category Boosting(Catboost)模型预测结果进行比较，结果表明，所提模型可以实现高维数据集的超参数快速优化，且预测模型有较好的精度，均方根误差(RMSE)达到0.70,平均绝对百分比误差(MAPE)达到2.03%。

以太阳能熔融盐为载热工质的CH_4-CO_2重整热化学反应是极具应用潜力的热化学储能技术，为探讨工业级CH_4-CO_2重整储能反应器在不同操作条件下热力学性能的变化规律，建立了基于太阳能熔融盐供热的CH_4-CO_2重整储能反应器的二维拟均相数学模型，通过数值模拟分析了反应混合物进口温度(T_(in))和进口摩尔流率(F_(tot, in))对反应器内温度、反应转化率和热化学储能效率等的影响规律。结果表明：当进口温度较高时(T_(in)=823 K),转化管内温度沿转化管轴向表现为先降低后升高的变化趋势；当进口温度较低时(T_(in)=573 K),转化管内温度沿转化管轴向单调升高；T_(in)=573 K下，随着进口摩尔流率的增大，反应转化率单调减小，化学储能效率呈现先增大后减小的变化趋势；在进口摩尔流率相同的条件下，进口温度越高，反应转化率和化学储能效率越大；T_(in)=823 K下，随着进口摩尔流率的增大，显热储能效率和热损失率减小，化学储能效率增大；F_(tot, in)=1 mol/s下，随着反应混合物进口温度的升高，化学储能效率与热损失率增大，显热储能效率减小。

目前含蜡原油管道的清管周期没有统一标准，需要根据油品性质和管道的实际情况确定。采用OLGA软件对石西至克拉玛依原油管道(SK原油管道)的结蜡特性进行了模拟分析，利用浓密膏体的管道输送阻力计算公式，将蜡堵分析转化为蜡柱长度和压降关系的计算，制定了SK原油管道的安全清管周期。结果表明：在管道103 km处流体温度降到25℃,从103 km至终点的管段均处于析蜡温度的区间范围；管道运行5天后，采用HeatAnalogy模型模拟的结蜡厚度在110.06 km处达到最大(0.01 mm),结蜡量为80 kg,结蜡量在运行2天后才有明显增加并呈直线上升趋势；以收球筒长度4 m作为蜡柱长度的极限值，计算得到收蜡量为200 kg,推算SK原油管道的清管周期可由目前的5天延长至9天，大大减少了操作成本。结果可为含蜡原油管道的结蜡特性研究及安全清管周期制定提供理论参考。