2024年, 第41卷, 第04期　
刊出日期：2025-06-30

  

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  “双碳”目标下氢能产业技术发展分析

  徐立军, 苏昕, 朱迪, 王思可, 胡兵, 密路祥

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 385-407. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2024.05.04.0001

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  氢能作为清洁、高效的能源，对于实现全球能源转型和碳中和目标至关重要．随着全球能源需求增长和气候变暖挑战，世界各国都在积极推动能源绿色转型．氢能不仅可替代部分化石燃料，还是可再生能源的有效补充．近年来，全球能源领域正在经历绿色转型，氢能产业得到长足发展，其在交通、储能、工业等方面应用范围得到显著增长．从分析氢能产业技术入手，总结国内外氢能产业发展现状，梳理目前氢能产业面临的问题，展望氢能产业未来发展方向，全面阐述氢能链发展进展．未来，氢能预计将成为全球能源转型和实现气候目标的关键力量，促进清洁能源应用，为经济带来新增长点，对缓解气候变暖和提升能源安全具有重要意义．
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  具有媒体报道和个人防护意识的多时滞媒介传染病模型Hopf分支分析

  郝新杰, 聂麟飞

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 408-418. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2023.08.24.0001

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  考虑到媒体报道、个人防护意识和时滞效应对媒介传染病传播与防控的影响,建立一类具有媒体报道延迟和潜伏期时滞影响的媒介传染病模型.首先,给出基本再生数的精确表达式,并用其刻画平衡态的存在性与稳定性,以及Hopf分支的存在性.即,当基本再生数小于1时,媒体报道延迟和病原体在媒介体内的潜伏期时滞不会影响模型无病平衡点的稳定性,而当基本再生数大于1时,媒体报道的延迟会影响地方病平衡点的稳定性,模型会产生Hopf分支.进一步,通过使用分支定理讨论Hopf分支的方向并得到周期解稳定性的充分条件.最后,通过一些数值算例解释主要的理论结果.
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  具有自然年龄和染病年龄的MSIR传染病模型的稳定性

  曹志远, 郭俐辉

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 419-426. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2023.11.16.0002

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  在总人口规模不变的假设下,建立一类具有自然年龄和染病年龄的MSIR传染病模型,并研究该模型平衡解的稳定性.首先,对模型做归一化处理,并在无病平衡解处线性化,证明当R₁<1时,无病平衡解是局部渐近稳定的.其次,利用双曲方程组的特征线方法和Fatou引理,证明当R₁<1时,无病平衡解是全局渐近稳定的.最后,利用介值定理证明当R₁> 1时,模型存在唯一的地方病平衡解.
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  草酸浓度调控对水系锌离子电池正极材料NH₄V₄O₁₀合成的优化（英文）

  蔺何, 刘晨帆, 张禹

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 427-434. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2023.10.03.0002

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  采用一步水热法，调整不同的草酸含量制备了NH₄V₄O₁₀（NVO）样品，并研究其作为水系锌离子电池正极材料的电化学性能．实验发现：草酸的浓度在决定样品组成上起到了关键性作用．当浓度较低时，得到NVO和（NH₄）₂V₄O₉的混合相；草酸浓度过高则会导致VO₂的生成．当偏钒酸铵与草酸的摩尔比保持在1:1时，成功合成了纯相NVO．电化学测试结果表明：纯相NVO在0.2 A·g^-1的电流密度下，比容量达到了479.3 mAh·g^-1，性能显著优于其它样品．此外，该材料在0.1 mV·s^-1的扫描速率下，赝电容贡献率高达82.48%.
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  快速和慢速热解对棉秆生物炭理化特性及土壤持水量的影响

  亚力昆江·吐尔逊, 周术林, 张凯悦, 钟梅, 代正华, 李建, 袁万能, 许晓兵, 李涛

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 435-443. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2023.09.13.0002

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  以新疆棉秆为原料，在300～700℃下利用快速和慢速热解方式制备了生物炭，研究了快速和慢速热解对棉秆生物炭形貌、表面官能团、pH值、元素组成的影响．利用室内土柱试验，研究了不同条件下制备的生物炭对土壤持水量的影响．结果表明：1）随着热解温度的升高，生物炭产率下降，p H值提高，孔隙度增加．快速热解生物炭具有孔隙发达、芳香性高、稳定性强的优点．2）土壤持水量随着生物炭添加量和热解温度的升高而提高．生物炭添加量为0.03 g/g时，土壤持水量分别为51.7%和49.7%，比未添加生物炭提高了32.5%和27.4%.3）添加生物炭土壤15 d后保水量仍有40.3%，远高于纯土壤，且添加快速热解生物炭的土壤保水量高于慢速热解生物炭．
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  一种从新闻报道中构建突发事件应急处置过程的方法

  王学贺, 李晓磊, 成洪豪, 赵华

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 444-451. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2024.03.16.0001

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  为了让民众更加清楚地了解突发事件的应急处置过程，提高政府公信力，提出并实现了一种从新闻报道中构建突发事件应急处置过程的方法．将应急措施看作三元组，构建训练语料，采用条件随机场（CRF）模型抽取三元组的元素，然后将应急措施按时间排序得到应急处置过程．所设计的基于CRF的三元组抽取模型的准确率为99.6%、精确率为93.8%、召回率为76.2%、F1值为84.1%．同时，通过对比抽取的应急处置过程和人工构建的应急处置过程可知抽取效果完全达到了实用水平．所提出的方法能自动准确地生成突发事件应急处置过程，为突发事件应急处置科学决策提供技术支持．
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  油砂成矿作用浅析

  马小平, 雷国明, 肖鸿, 梁锋, 孙海怀

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 452-458. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2024.04.16.0004

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  油砂作为常规油气资源的重要补充，在国际能源供给结构中占有重要地位．研究表明，油砂成矿作用具有生成、运移、储集、破坏、保存“五位一体”的特点，贯穿其“源-运-储-破-保”的全成矿过程，其中储集、破坏、保存作用对于油砂成矿尤为关键．分析认为，发育原始油藏是油砂形成的物质基础，储集和保存作用是油砂规模和含油性高低的关键控制因素，同一盆地常规油气及油砂、页岩油气等非常规油气“同根同源”，要以油气系统观念开展综合勘查工作，注重在断裂“纵横交错”区域、不整合面附近，及原始油藏储集砂体发育区寻找油砂矿体，油砂成矿作用过程研究对探寻油砂矿深边部常规、非常规能源“就矿找矿”具有重要启示和借鉴意义．
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  库车坳陷超深油气藏钻井井壁稳定性分析研究及应用

  刘磊, 张辉, 徐珂, 来姝君, 袁芳

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 459-466. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2024.04.08.0001

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  库车坳陷克拉苏构造带超深油气储层具有埋深大、温度高、岩性变化大、应力场高等特点，导致基于常规井壁稳定性分析方法计算的钻井泥浆密度窗口不准，造成钻进过程中井壁失稳频发，给钻井安全和环境保护带来隐患．通过考虑温度效应对井筒应力的影响，加入基于Mohr-Coulomb破坏准则的弱面（裂缝）失稳条件，提出了一种根据岩石、弱面不发生剪切失稳的最小泥浆密度和不发生张性失稳的最大泥浆密度，以及孔隙压力和最小水平主应力的当量泥浆密度6个参数，共同确定超深储层钻井安全泥浆密度窗口的取值方法．实际资料应用结果表明，该方法对库车坳陷博孜区块超深复杂地层的坍塌压力和漏失压力的预测具有很好的适用性和准确性，为实际钻井施工设计提供有效参考．
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  沁水盆地郑庄区块残存煤层气的埋深和构造综合控气模式分析

  董良, 张琨, 刘会虎, 马萌芽, 徐宏杰, 方辉煌

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 467-478. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2024.02.23.0001

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  煤层含气量是影响煤层气勘探开发的重要条件．实际生产中，煤储层地质条件十分复杂，含气量往往受多个因素综合控制．以沁水盆地郑庄区块3#煤层为研究对象，分析其含气量分布特征及控气地质因素，得到以下结论：郑庄区块煤层含气量较高，其分布特征受煤层埋深和构造条件综合作用；在构造条件不发育地区，煤层埋深通过改变储层温度和压力控制煤层气的产生和保存，随着埋深增加，煤层含气量先增加后降低，逐渐由强压力敏感性转变为强温度敏感性；在构造发育区域，煤层含气量受埋深和构造条件综合作用，构造条件通过改变煤层埋深和储层封闭能力引起煤层气的运移逸散，褶皱和断层作用改变煤层埋深，为煤层气运移提供驱动力，伴生的节理是煤层气的运移通道，其走向和密度控制煤层气的运移方向和程度，运移目标区的埋深等储层特征影响煤层气的最终保存．
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  南疆最大城市2018―2022年环境空气质量变化特征分析

  段秀蓉, 仲军梅, 李刚, 韩晓越, 王江红

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 479-487+496. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2024.02.26.0002

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  基于2018―2022年南疆最大城市（库尔勒市）六项大气污染物监测数据(PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂、CO和O₃)，分析了库尔勒市近五年环境空气质量变化特征及其污染物浓度水平．结果表明：2018―2022年库尔勒市空气质量总体逐年向好，空气质量优良天数由2018年的223 d增长到2022年的250 d，增加了27 d；达标率由2018年的62.5%增长到2022年的68.5%，增长了6.0%，重度及以上污染天数降低了23.3%．环境空气质量指数（Air Quality Index, AQI）降低了5.4%，五年的AQI值均高于100，空气质量处于轻度污染水平．常规六项污染物中SO₂和CO的浓度呈逐年下降趋势，NO₂浓度年际变化不明显，但SO₂、NO₂、CO的年均值和季节均值均优于国家环境空气污染物浓度限值一级标准．O₃的年均值优于国家环境空气污染物浓度限值一级标准，但O₃四季的浓度年际变化均呈上升趋势，且2021年和2022年夏季和秋季浓度值均高于100μg·m^-3.2018―2022年库尔勒市PM_2.5呈下降趋势，但PM₁₀变化不明显，PM₁₀各年浓度值均大于国家环境空气污染物浓度限值二级标准(70μg·m^-3)2倍以上，说明库尔勒市近几年PM₁₀污染非常严重．此外，每年1月PM_2.5/PM₁₀最高、3月PM_2.5/PM₁₀最低，说明1月至3月粒径大于2.5μm的颗粒物浓度逐渐增加，这主要是因为库尔勒市每年春季受沙尘天气的影响．
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  轴压下掺铁尾矿砂和水泥的生土材料细观损伤演化研究

  张坤, 杨文豪, 吕雪瑞, 付智勇, 芦白茹, 杨战社

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 488-496. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2024.04.02.0003

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  为研究铁尾矿砂改性生土基材料在轴压下的损伤演化性能，采用CT技术，对不同应力状态下材料内部二值化图像进行分析．通过阈值分割，从细观上数值化各应力状态断面图像．研究材料分形维数、孔隙率和应力-应变（ε-σ）曲线演化规律，并阐明材料从受荷直至破坏的细观机理．结果表明：分形维数随受荷增大显著增加，σ=2.38 MPa时，分形维数最大．分形维数的变化趋势可间接表征试件受压时各扫描断面的不规则程度、粗糙度、裂缝与孔隙的发展情况．材料孔隙率随应力增大明显增加．以孔隙率为指标的材料损伤因子变化趋势与孔隙率变化规律相同，可有效反映材料在轴压下的破坏发展规律，也可作为研究改性生土试件损伤演化的定量参数．
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  基于离散灰色优化模型的大温差梁挠度预测模型研究

  盖涛

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 497-504+512. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2024.05.21.0001

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  为定量表征大温差、强风环境下钢混组合梁桥关键施工工序挠度变化规律，以新疆木垒县博斯坦乡首座钢混组合梁桥为研究对象，考虑环境因素的影响，分析组合梁体吊装前后关键阶段位移变化规律，同时基于有限元理论模型和实测值，建立GM(1, 1)和OMGM(1, 1)两类灰色预测模型，对其进行残差、关联度、后验差精度检验．结果表明：两类模型具有较高的精确度，均满足钢混组合梁桥位移预测要求，可对吊装阶段梁体位移进行预测推演．相比GM(1, 1)模型，OMGM(1, 1)模型精度更高，建议将OMGM(1, 1)模型作为桥梁关键工序施工前的挠度控制分析检验公式，以提高预测精度．
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  自适应MCKD结合Autogram的矿用滚动轴承故障特征提取

  申勇, 章翔峰, 姜宏, 周建, 汪皖, 蒋艺峰, 毕君东

  新疆大学学报（自然科学版中英文）. 2024, 41(04): 505-512. https://doi.org/10.13568/j.cnki.651094.651316.2023.12.06.0001

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  为辨析矿用滚动轴承运行状态，有效地提取矿用滚动轴承故障特征，提出了一种基于粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization, PSO）的参数自适应优化最大相关峭度解卷积算法（Maximum Correlated Kurtosis Deconvolution, MCKD）与自相关谱峭度图法（Autogram）相结合的矿用滚动轴承故障特征提取算法．首先，在考虑振动信号的强周期性的基础上，采用MCKD对原始信号进行预处理以实现信号的降噪与增强；同时，针对MCKD参数选择问题，构造利用PSO对适应度函数进行寻优得到合适的参数组合[滤波长度L，解卷积周期T]；此后，利用Autogram对处理后信号进行特征提取；最后，通过仿真信号及公开数据集试验信号对该算法进行验证．结果表明：PSO-MCKD-Autogram算法能够较好地克服噪声影响，可有效提取矿用滚动轴承故障特征且具有一定的鲁棒性．