新能源与新材料

• 镍铝青铜合金的硅基抗腐蚀涂层制备方法与表面理化性质研究

  郑浩博;王薇;宿友亮;

  针对溶胶-凝胶法在液压立柱油缸表面的涂层制备方法及性能不清的现状，开展了基于溶胶-凝胶法的镍铝青铜合金表面硅基抗腐蚀涂层制备方法及性能研究。首先基于分子动力学模拟，探究了纳观层面温度及压力对硅溶胶巯基与铜合金的配位反应及硅溶胶缩合反应的影响，为在镍铝青铜合金表面制备硅基涂层提供了可参考的反应条件支持。然后，制备了硅基抗腐蚀涂层，并定量分析了涂层的厚度性、耐划性、抗腐蚀性变化，研究了涂覆次数及硅溶胶预聚液中正硅酸乙酯质量分数对涂层性能的影响。结果表明：常压下，温度接近90℃时，界面成键比最高；反应温度及压强的升高有利于涂层内部交联。单次涂覆即可制得致密的硅基抗腐蚀涂层。随着正硅酸乙酯质量分数由24.08%提高至27.25%，涂层厚度略有增加，硬度有所提高；质量分数超过27.25%时，涂层厚度趋于稳定，硬度有所降低。优化后的制备条件为常压、100℃，反应物正硅酸乙酯（TEOS）、巯丙基三甲氧基硅烷（MPMS）、甲酸溶液（0.01 mol/L）和乙醇的投料比为12.4∶19.5∶13.5∶117.8（质量比）。硅基抗腐蚀涂层的电化学分析阻抗值远高于未经化学修饰的熔铜试样，防腐性能明显优于熔铜试样，这为企业提供了一种液压立柱油缸表面的耐腐蚀涂层制备方法。

  2024年04期 v.23;No.96 289-297页 [查看摘要][在线阅读][下载 2144K]
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• 基于第一性原理的PbTiO_3压电陶瓷材料掺杂碱土金属研究

  王心童;贾萌萌;宋宗祎;孙曜;李金花;纪登辉;文广玉;

  应用量子力学方势垒模型筛选出掺杂进入PbTiO_3压电陶瓷材料的Pb位的3种碱土金属阳离子Ca~(2+),Sr~(2+),Ba~(2+)。利用Materials Studio软件构建了Pb_(1-x)M_xTiO_3(x=0.037,0.074,0.111，其中M=Ca,Sr,Ba)9种结构位型，使用CASTEP模块对其结构进行几何优化并计算其物理性质。结果表明：随着碱土金属掺杂量的增加，掺杂Pb_(1-x)M_xTiO_3晶体结构受掺杂元素及掺杂量的影响，这决定了材料的压电性质；碱土金属阳离子与Pb~(2+)离子的差异，导致掺杂为p型掺杂，带隙呈现非线性的下降趋势；特别是当x=0.074时，Pb_(1-x)M_xTiO_3由直接半导体材料转变为间接半导体材料；费米能级逐渐降低，导带底随着掺杂元素及掺杂量发生改变，体现电子之间相互作用的“赝能隙”发生改变。总之，Ca~(2+),Sr~(2+),Ba~(2+)掺杂影响了材料中的电荷分布，进而调控材料的压电性质。

  2024年04期 v.23;No.96 298-304页 [查看摘要][在线阅读][下载 1982K]
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• 氧化锡和氧化钽混合球状粉体喷雾造粒工艺研究

  马少龙;何力军;王东新;罗文;孟将;左宁伟;

  掺钽氧化锡（TTO）原粉质量是决定其靶材质量的关键性因素。对TTO原料粉体，先通过pH调控、分散剂用量和球磨分散工艺，制备出粒度集中、分散稳定的纳米浆料；再通过调控浆料固含量、进风温度和喷雾器转速得到球形度好、粒度分布均匀、流动性好的TTO造粒粉；最后通过TEM、SEM、紫外分光光度计、激光粒度分布仪和振实密度仪等技术进行表征。结果表明：pH=7，分散剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）用量为10%，球磨转速和球磨时间分别为2 400 r/min、15 min时，纳米浆料体系稳定性最好，分散效果最佳；固含量为40%、喷雾器进风温度为220℃、喷雾器转速为1 800 r/min时的TTO造粒粉粒径分布较窄（10～20μm），粉末球形度高，表面光滑无团聚，流动性优异。

  2024年04期 v.23;No.96 305-310页 [查看摘要][在线阅读][下载 1915K]
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节水灌溉与水资源

• 砾石覆盖条件下灌溉水矿化度对西瓜品质及产量的影响

  郭嘉;马波;

  微咸水灌溉是解决干旱地区水资源紧缺的有效措施，适宜的矿化度是微咸水安全利用的重要指标。为探究西瓜光合、产量及品质对微咸水矿化度的响应机理，采用对比试验方法，设置了7种不同矿化度的灌溉水，其矿化度分别为0.98,1.80,2.48,3.27,4.04,0.41,0.32 g/L。结果表明，（1）矿化度2.48 g/L是土壤电导率发生变化的阈值。各处理下20 cm深度处的土壤电导率均有所增加，矿化度为4.04 g/L的微咸水灌溉下土壤电导率增长幅度最大，相较于黄河水（矿化度为0.32 g/L）灌溉，电导率增长了78.7%。（2）西瓜开花坐果期至成熟期，灌溉水矿化度>2.48 g/L时，西瓜日均耗水量受到不同程度的抑制，相较于黄河水灌溉，矿化度为4.04 g/L的处理日均耗水量降幅最大，为45.2%。（3）微咸水灌溉会造成气孔限制，进而影响西瓜蒸腾作用，抑制光合作用。（4）微咸水灌溉下西瓜减产明显，与黄河水灌溉相比，矿化度为4.04 g/L的微咸水灌溉下，西瓜减产20.5%。（5）微咸水灌溉可提高果实品质。矿化度为2.48 g/L的微咸水灌溉下，西瓜可溶性固形物含量最高（13.05%）；矿化度为4.04 g/L的微咸水灌溉下，西瓜维生素C含量比黄河水灌溉的处理高8.3%。矿化度为2.48 g/L的微咸水是香山地区西瓜微咸水灌溉矿化度的阈值。

  2024年04期 v.23;No.96 311-320页 [查看摘要][在线阅读][下载 1574K]
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• 近50 a宁夏南部山区降水特征变化趋势分析

  董立霞;谭军利;马轶;张维江;

  为了研究宁夏南部山区降水特征及变化趋势，利用宁夏六盘山和固原气象观测站点的日降水数据资料，采用滑动平均法、线性趋势法、时间序列分析法、Mann-Kendall(MK)检验法和小波分析等方法，分析了近50 a宁夏南部山区降水量、降水强度、降水日数的特征变化趋势。结果表明：该区域主要降水类型为小雨且呈“单峰”形式，年降水量变化程度大于年降水日数，平均降水强度增加，极端降水事件增多；该区域平均降水自20世纪90年代左右有下降趋势，21世纪10年代后有上升趋势，六盘山地区存在39 a长期振荡、14 a中期振荡和8 a短期振荡，固原市存在34 a长期振荡和6 a短期振荡。

  2024年04期 v.23;No.96 321-329页 [查看摘要][在线阅读][下载 2002K]
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• 基于GM-LSSVR的宁夏工业用水预测

  李淑霞;王生鑫;张海涛;童钰芳;马静;赵宇翔;

  合理地预测未来工业用水量对于宁夏工业发展规划以及经济社会可持续发展具有重要意义。基于HP(Hodrick-Prescott)滤波分解的GM-LSSVR组合模型，能够克服单一预测模型应用中存在的局限性，从而提高预测精度。基于宁夏2004—2021年工业用水量、经济指标、综合实物量指标、工业实物量指标等数据，利用灰色关联分析法和皮尔逊相关分析法筛选出宁夏工业用水量的主要影响因素，在此基础上采用组合模型对宁夏未来工业用水量开展预测研究，并对预测结果的准确性、合理性展开分析。结果表明：制造业增加值占工业增加值比重、能源消费总量、火力发电量、柴油消费量、天然气消费量、电力消费量等指标是影响宁夏工业用水量的主要因素；基于HP滤波分解的GM-LSSVR组合模型在宁夏工业用水预测中具有较好的适用性，预测效果较好；经过模型预测，2025年宁夏工业用水量为4.53亿m~3。

  2024年04期 v.23;No.96 330-335+346页 [查看摘要][在线阅读][下载 1279K]
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土木与交通工程

• 复合地层桩基沉贯对既有隧道影响的研究

  侯伟;薄其睿;王清明;吴长官;刘俊伟;

  桩基沉贯施工对既有隧道影响的研究大多只考虑挤土效应对土体和邻近建筑物的影响，且多只考虑单一地层。然而，复合地层工况下沉桩施工对邻近既有隧道的影响更为复杂。结合青岛市某上软下硬复合地层工况，采用圆孔扩张理论、室内模型试验及ABAQUS数值模拟3种方法分析复合地层桩基沉贯对既有隧道的影响。结果表明，三者的研究结果具有较好的一致性。距离桩基越远，地表水平位移和径向应力越小，均呈现出指数形式的衰减规律。沉桩过程中隧道环向附加弯矩的分布形态呈现隧道顶部和底部远离中心点，左右两端靠近中心点的趋势，隧道顶部和底部向外弯曲，隧道左右侧向内弯曲，且桩隧间距越小该现象越明显。隧道结构水平方向上拱腰有远离桩基的趋势，竖直方向上拱顶呈现上抬趋势，随着桩隧间距不断的增大，水平和竖直位移明显减小，单桩沉桩对隧道位移的影响范围为0～1.5D(D为隧道直径)。

  2024年04期 v.23;No.96 336-346页 [查看摘要][在线阅读][下载 2382K]
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• 坡顶荷载作用下多级边坡失稳演化机制的透明土试验研究

  何建新;董旭光;马渊博;

  坡顶荷载是导致高填方多级边坡失稳的重要原因。为揭示坡顶荷载作用下多级边坡内部失稳破坏的演化机制，开展了多级边坡坡顶加载透明土试验，加载速度分别为0.006 cm/s和0.03 cm/s，坡顶总沉降为3 cm。通过粒子图像测速技术（PIV）和PFC2D模拟软件分析了多级边坡的位移场变化和滑裂面演化过程，以塑性区从坡顶到坡趾贯通作为边坡失稳的判别标准。结果表明：数值计算结果与试验结果吻合良好，验证了模型试验结果的正确性；两种加载速度下的边坡变形破坏皆为剪切推移式的滑动破坏，更快的加载速度会加剧边坡破坏程度，表现为剪切带的形成和扩展，以及边坡位移矢量方向和旋转角度的显著变化；两种加载速度下的边坡最终都生成一条贯通边坡后缘至坡趾处的圆弧状滑裂面，加载速度越快，滑裂面深度和面积越大。

  2024年04期 v.23;No.96 347-355页 [查看摘要][在线阅读][下载 5079K]
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• 坑外堆载对某高铁车站深基坑变形性状的影响分析

  曾建明;胡继强;饶有权;马梦倩;

  针对基坑开挖施工时存在的建筑材料和土方等堆载现象，基于基坑现场监测数据分析了堆载对基坑周围地表沉降、桩顶竖向位移和桩顶水平位移的影响，运用MIDAS/GTS软件模拟了堆载作用下深基坑开挖全过程，研究了不同堆载大小和堆载距离对深基坑开挖中周围地表沉降和围护结构深层水平位移的影响。结果表明：当基坑周围存在堆载时，基坑周围地表沉降、支护桩桩顶水平和竖向位移值均显著增大，其中地表沉降和桩顶沉降随时间的变化规律几乎相同；堆载大小对基坑周围地表沉降和支护桩水平位移的影响均十分显著，堆载越大，地表沉降和支护桩水平位移值越大，因此工程中应严格控制堆载量；随着堆载距离的增大，最大地表沉降点逐渐外移，坑壁地表沉降值逐渐减小，当堆载距离大于6 m后，坑壁地表沉降值趋于稳定，堆载距离对支护桩水平位移影响很小。

  2024年04期 v.23;No.96 356-363页 [查看摘要][在线阅读][下载 1848K]
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电气自动化

• 基于阶梯碳交易的含生物天然气与电醇联产的综合能源系统优化调度

  张新闻;刘玉洁;刘文泽;

  为降低碳排放、促进清洁能源开发利用，提出了一种基于阶梯碳交易机制的生物天然气与电醇联产耦合的综合能源系统优化调度策略。该策略基于氢能储存运输成本及甲醇在工业中广泛应用的现实情况，构建了二阶变压吸附生物天然气与电醇联产模型，提取高纯度天然气和二氧化碳，并将电醇联产系统与生物天然气设备耦合，同时引入阶梯碳交易机制，以综合能源系统运行成本最低为优化目标，实现二氧化碳循环利用与风、光发电电能的高效消纳。最后，通过设置不同场景并进行算例验证，分析结果证实所提模型策略能够满足综合能源系统低碳性、经济性的需求。

  2024年04期 v.23;No.96 364-371+378页 [查看摘要][在线阅读][下载 1878K]
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• 大规模光伏离网制氢各要素配置策略优化研究——以宁夏太阳山开发区为例

  张怀畅;徐斌;

  大规模光伏离网发电制氢系统在可再生能源利用、能源储存和转化方面具有良好的性能，能够大幅减少对传统燃料和能源的依赖。本文以宁夏太阳山开发区为例，构建光伏、电解制氢、氢储能及利用的离网型光伏发电制氢气储能系统的数学模型，利用光伏发电和制氢技术实现了清洁能源的生产和利用，并通过储氢及燃料电池等方式实现了能源的存储和利用。采用粒子群优化算法分析验证所提出的离网型光伏发电制氢气储能系统数学模型的可行性和配置策略的优化效果。综合分析表明，该系统具有可再生能源利用、多能源互补、储能能力等方面的优势，具备一定的经济可行性。

  2024年04期 v.23;No.96 372-378页 [查看摘要][在线阅读][下载 1412K]
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• 电网不平衡条件下DFIG的无差拍预测电流控制策略

  朱成成;王斌;石瑛琪;

  传统矢量控制因其实现简单、稳定性好被用于双馈异步风力发电机（DFIG）的控制中。但是其参数整定过程过于依赖经验值，且在电网不平衡条件下受负序电流的影响，易引起发电机系统的转子过电流、过电压，及变换器直流侧母线电压波动大、电磁转矩振荡等问题。针对传统矢量控制的这些不利因素，提出了无差拍预测电流控制策略，推导了DFIG转子侧变换器电流环采用无差拍预测电流控制的数学模型，系统可以在一个周期内得到最优的电压矢量。最后，在MATLAB/Simulink软件平台中验证了无差拍预测电流控制在电网不平衡条件下的有效性。

  2024年04期 v.23;No.96 379-384页 [查看摘要][在线阅读][下载 4173K]
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• 致谢

  <正>筚路蓝缕，砥砺前行。2024年，《西北工程技术学报》坚持建设国内“一流”科技期刊为目标，以专业化、数字化转型为路径，以改革创新为内驱力，从追踪学术前沿热点到突出特色发展，从关注内容质量、编校质量到融合媒体的宣传，进行了一系列的实践探索，实现了从无到有、从少到多的多项突破。2024年7月，经国家新闻出版署批准，原《宁夏工程技术》更名为《西北工程技术学报》，这为期刊的高质量发展奠定了基础。由此，《西北工程技术学报》进行了一系列综合改革工作。主要包括：通过遴选全国知名专家学者作为期刊副主编、编委、青年编委，实现了向专家办刊的转变；建立了规范和高效的约稿和审稿机制，大大提升了稿件的学术质量；不断提升数字化办刊水平，通过微信公众号、邮件定向推送等方式持续扩大期刊影响力；编辑人员积极参加各类学术会议，追踪学术热点并宣传推介期刊，主动走进知名学术团队，与研究人员建立良好的关系，深度融入国内外主流学术圈；通过封面设计、版面风格设计等出版形式多样化方式，进一步拓展期刊的宣传。

  2024年04期 v.23;No.96 284页 [查看摘要][在线阅读][下载 420K]
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• 《西北工程技术学报》“新能源与新材料”特色栏目征稿启事

  <正>随着全球新一轮科技革命和产业变革的蓬勃兴起，新能源、新材料以前所未有的速度加快迭代，成为经济社会创新发展的驱动力。为积极响应国家重大战略，聚焦科技前沿，《西北工程技术学报》设置了“新能源与新材料”特色栏目，现面向国内外征集相关综述和原创研究论文（要求不涉密、可公开）。征稿范围（建议但不限于）：1.绿氢生产，氢氨化利用，氢能储备运输，储能电站，光电、风电系统，高倍聚光发电系统；2.晶硅光伏电池，新型太阳能电池，锂电池，燃料电池，新型薄膜电池等器件及材料；3.金属材料及合金，先进结构材料，先进功能材料，电子信息材料，人工晶体材料，半导体材料与器件等；4.新能源系统及优化。投稿方式及格式：请登录网址http://nxgj.cbpt.cnki.net，进入《西北工程技术学报》主页，点击“作者投稿系统”进入作者工作中心，按系统要求填写信息，上传稿件时需在题目中注明“新能源与新材料”栏目投稿。论文模板及要求请参见期刊网站首页的“作者中心”。

  2024年04期 v.23;No.96 329页 [查看摘要][在线阅读][下载 1057K]
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• 《西北工程技术学报》简介

  <正>《西北工程技术学报》（原《宁夏工程技术》），是国家新闻出版署批准公开发行的科技期刊（国内统一刊号：CN 64-1077/TB、国际标准刊号：ISSN 2097-5090），是宁夏回族自治区教育厅主管，宁夏大学主办的工程技术和自然科学综合性学术期刊，季刊。办刊宗旨为：立足宁夏，刊载我国西北地区水利、交通、电气、新型材料、清洁能源等工程及其交叉学科的新理论、新技术、新工艺和新方法，为工程技术发展提供学术交流平台，服务提高我国西北地区工程技术水平。《西北工程技术学报》为中国知网网络首发期刊(CAJ-N),RCCSE中文学术期刊；是俄罗斯《文摘杂志》（AJ,VINITI）、美国《化学文摘》（CA）、美国《剑桥科学文摘：材料信息》（CSA:MI）三种国际重要检索系统刊源期刊；被中国知网、万方数据、维普、超星等数据库平台全文收录。

  2024年04期 v.23;No.96 385页 [查看摘要][在线阅读][下载 414K]
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• 西北工程技术学报征稿启事

  <正>《西北工程技术学报》(原《宁夏工程技术》)是国家新闻出版署批准公开发行的科技期刊,由宁夏大学主办,宁夏回族自治区教育厅主管。办刊宗旨:立足宁夏,刊载我国西北地区水利、交通、电气、新型材料、清洁能源等工程及其交叉学科的新理论、新技术、新工艺和新方法,为工程技术发展提供学术交流平台,服务提高我国西北地区工程技术水平。主要栏目:(1)土木与交通工程;(6)机械工程;(2)建筑与城乡规划;(7)电子与通信工程;(3)生态与环境工程;(8)人工智能与计算机技术;(4)矿产与地质工程;(9)电气工程及自动化;(5)化学工程;(10)研究综述。

  2024年04期 v.23;No.96 386页 [查看摘要][在线阅读][下载 2831K]
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