工程科學學報

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期刊信息

月刊，1955年創刊

ISSN 2095-9389

CN 10-1297/TF

主管單位：教育部

主辦單位：北京科技大學

編　　輯：《工程科學學報》編輯部

出　　版：科學出版社

主任委員：楊仁樹

副主任委員(主編)：吳愛祥

地　　址：北京市海淀區學院路30號

電　　話：(010)62333436

傳　　真：(010)62333436

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2021年第43卷第1期

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中國鋼鐵行業超低排放之路

邢奕, 張文伯, 蘇偉, 溫維, 趙秀娟, 于敬校

2021, 43(1): 1-9. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.18.003

[摘要](2340)

[HTML全文] (1088)

[PDF 892KB](280) [施引文獻] ()

摘要:
隨著中國鋼鐵行業超低排放的不斷深入，鋼鐵行業的深度治理迫在眉睫。在對幾種傳統的多污染物控制技術進行綜述的基礎上，對“基于鎂法的多污染物協同去除技術”、“煙氣多污染物集并吸附脫除技術”、“多污染物中低溫協同催化凈化技術”以及“燒結煙氣循環技術”四種新型鋼鐵行業超低排放技術進行了總結，同時闡述了鋼鐵行業超低排放的必要性、難點以及推動超低排放的合理化建議，并對下一步深化鋼鐵行業超低排放進行展望（源頭治理）。有利于推動和促進鋼鐵行業多工序多污染物協同控制和治理。

機動車來源多環芳烴及其衍生物的排放特征研究進展

劉殷佐, 趙靜波, 王婷, 毛洪鈞

2021, 43(1): 10-21. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.10.002

[摘要](1854)

[HTML全文] (1194)

[PDF 776KB](81) [施引文獻] ()

摘要:
隨著機動車保有量快速增長，機動車排放成為大部分大中城市大氣中PAHs及其衍生物的主要來源之一。因此，基于以往的研究成果，匯總了臺架實驗、車載實驗、隧道實驗、路邊實驗等常用的機動車尾氣采集方法，對機動車來源PAHs及其衍生物的排放特征（排放因子、氣粒分配規律、成分譜研究以及機動車車型、工況和行駛里程的影響等）進行了總結，為不同研究需求下實驗方法的選取以及機動車減排措施的制定提供科學參考。此外，為緩解能源問題和機動車排放污染問題，中國計劃2020年在全國范圍內推廣使用車用乙醇汽油。由于乙醇汽油與普通汽油的性質存在諸多不同，乙醇汽油對機動車排放的影響也引起了研究者們的關注，因此分析了乙醇汽油實施對機動車尾氣PAHs及其衍生物的污染特征變化的影響，以期為該領域未來的研究方向提供建議，為機動車污染防控研究提供科學合理的參考。

赤泥基光催化材料降解水中有機污染物的應用現狀及發展趨勢

王亞光, 劉曉明

2021, 43(1): 22-32. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.30.003

[摘要](2224)

[HTML全文] (1024)

[PDF 1902KB](147) [施引文獻] ()

摘要:
光催化作為一種低成本且高效安全的環境凈化技術，被認為是全球能源危機和環境污染問題最好的解決方式之一。赤泥作為一種固廢不僅含有豐富的鐵氧化物，且具有較高的比表面積、孔結構等特點，近年來，赤泥基光催化材料在光催化降解水中有機污染物的研究中備受關注。本文介紹了赤泥的特性，概括了赤泥基光催化材料的制備方法，總結了赤泥基光催化材料在光催化降解水中有機污染物方面的應用，闡述了赤泥基光催化材料催化降解水中有機污染物的機理，探討了現有赤泥基光催化材料存在的問題。最后，基于以往的研究結果對赤泥基光催化材料未來的發展趨勢提出了展望及建議。

水合物法分離氣體的促進劑及促進機理研究進展

王蘭云, 謝輝龍, 盧曉冉, 徐永亮, 王燕, 李瑤, 魏建平

2021, 43(1): 33-46. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.06.004

[摘要](1824)

[HTML全文] (958)

[PDF 1483KB](112) [施引文獻] ()

摘要:
目前添加促進劑后水合物形成機理并無統一定論，本文詳細闡述了氣體水合物形成的降低表面張力理論、臨界膠束理論、毛細效應理論、模板效應理論和表面疏水效應理論等促進機理，綜述了傳統促進劑（THF、CP、SDS）、生物環保型促進劑（氨基酸、淀粉），尤其是離子液體在氣體水合物形成相平衡實驗、動力學規律和促進機理方面的應用研究進展，闡述了離子液體半籠型水合促進劑在混合氣體分離方面的研究現狀，指出應從促進劑結構性質及其在水相中的聚集形態入手，研究促進劑?氣體?水之間的分子間作用力，建立各類氣體水合物促進劑的篩選體系。

THMC多場耦合作用下巖石力學實驗與數值模擬研究進展

顏丙乾, 任奮華, 蔡美峰, 郭奇峰, 喬趁

2021, 43(1): 47-57. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.07.29.005

[摘要](3431)

[HTML全文] (2631)

[PDF 1664KB](273) [施引文獻] ()

摘要:
巖石多場耦合作用的研究是當前研究的熱點難點問題，為了更好的分析巖石在多場耦合作用條件下的作用機理，主要通過實驗和數值模擬兩方面進行研究。在總結國內外多場耦合微觀–細觀–宏觀多尺度力學試驗設備的改進和研發、數值模擬軟件及耦合計算程序的開發等方面的研究現狀的基礎上，展望多場多相耦合作用下巖石力學實驗設備和數值分析的研究方向。為了研究巖石多場耦合作用下的力學性能，通過改進和研發設計了不同物理場多場耦合試驗系統，在開發試驗設備的基礎上引起和發展現代無損探測手段，比如實時CT（Computed tomography）掃描技術，電鏡掃描技術（SEM）、核磁共振技術（NMRI）、X射線立體成像法、超聲波技術等，既能無損檢測到巖石的內部孔隙微細觀結構及演化過程，也能得出巖石在溫度?水流?應力?化學（THMC）多場耦合作用中各物理場的宏觀關系，進一步從微細觀和宏觀相結合的角度得出巖石在多場耦合作用下的性能。隨著計算機技術的進步，巖石多場耦合作用下的數值模擬軟件及耦合計算程序的開發有了一定的發展，特別是TOUGHREACT與FLAC3D相結合的THMC四場耦合作用的數值模擬軟件和數值仿真軟件Comsol與Matlab對接的多場耦合計算程序的開發，為巖石多場耦合模擬的開展提供了技術支持。

磨礦和浮選過程中黃鐵礦電化學行為的研究進展

龔志輝, 戴惠新, 路夢雨, 武立偉, 趙可可

2021, 43(1): 58-66. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.29.001

[摘要](2323)

[HTML全文] (762)

[PDF 855KB](79) [施引文獻] ()

摘要:
綜述了黃鐵礦在選礦過程中有關的電化學行為及工作機理，重點討論了黃鐵礦結構特性、溶液中氧化、金屬離子作用和抑制劑對黃鐵礦電化學行為的影響；此外，還討論了磨礦過程中電偶相互作用、研磨介質形狀、介質材料和研磨氣氛對研磨中黃鐵礦電化學行為的影響。其中黃鐵礦晶體結構的不同對黃鐵礦表面的氧化具有較大影響，從而間接的影響黃鐵礦的可浮性，半導體性質對黃鐵礦的導電率具有顯著的影響；同時適度的氧化有利于黃鐵礦的無捕收劑浮選，而強烈的還原電位或氧化電位會抑制黃鐵礦的浮選；電位的增加，對銅活化黃鐵礦有不利影響，主要原因是電位增加導致活化Cu⁺的濃度降低，同時黃鐵礦表面被鐵氧化物覆蓋阻礙了銅離子的吸附。抑制劑的加入可以直接參與捕收劑與黃鐵礦之間的氧化還原反應，從而抑制黃鐵礦的浮選；同時磨礦介質及氣氛條件的不同也會影響黃鐵礦電化學行為。

層狀金屬復合材料的發展歷程及現狀

張婷, 許浩, 李仲杰, 董安平, 邢輝, 杜大帆, 孫寶德

2021, 43(1): 67-75. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.17.002

[摘要](7074)

[HTML全文] (1472)

[PDF 1286KB](457) [施引文獻] ()

摘要:
三十多年來，多種層狀金屬復合材料的制備方法應運而生，蓬勃發展，包括爆炸復合法、軋制復合法、熱壓擴散法和沉積復合法等。爆炸復合法在中厚板的制備上具有不可替代的優勢，其產品廣泛應用于軍工、船舶、電力和化工等領域。軋制法可以批量生產大尺寸層壓板，應用最為廣泛，目前層壓板已經廣泛用于汽車、船舶和航空航天等領域。真空熱壓擴散法由于可以避免氧氣等氣體的污染，幾年來在Ti/Al、Ti/TiAl和Ti6Al4V/TiAl層狀復合材料的制備上備受關注。沉積復合法制備的層狀金屬復合材料在作為耐蝕、耐磨涂層，高強導線，人體植入材料方面表現出巨大的潛力。在綜述層狀金屬復合材料發展歷程的基礎上，介紹了層狀金屬復合材料的制備方法及各自的優缺點，并對層狀金屬復合材料目前在國內外的研究現狀進行了分析和介紹。

納米技術在鎂質耐火材料中應用的研究進展

趙嘉亮, 羅旭東, 陳俊紅, 謝志鵬

2021, 43(1): 76-84. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.09.001

[摘要](6779)

[HTML全文] (914)

[PDF 2348KB](60) [施引文獻] ()

摘要:
利用納米技術制備復相鎂質耐火材料，不僅可以緩解高溫工業對高性能鎂質材料的需求，而且又能實現鎂質耐火材料的輕質化和多功能化，進而達到提高產品附加值的目的。因此，利用納米技術制備復相鎂質耐火材料具有較高的研究意義。從鎂質耐火材料損毀機制的角度，綜述了近年來國內外納米技術在低碳鎂碳質、鎂鈣質、鎂鋁質耐火材料中的研究現狀和進展，并且分析了納米技術在鎂質耐火材料中的作用機理，最后指出了納米技術在鎂質耐火材料中應用所面臨的挑戰和發展方向。

鈦/鋼復合板及其制備應用研究現狀與發展趨勢

白于良, 劉雪峰, 王文靜, 楊耀華

2021, 43(1): 85-96. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.31.007

[摘要](1899)

[HTML全文] (1226)

[PDF 1068KB](165) [施引文獻] ()

摘要:
隨著鈦/鋼復合板的應用領域不斷拓展，市場對鈦/鋼復合板的尺寸和性能都提出了新的要求，現有的制備方法和工藝也面臨著巨大挑戰。本文從原材料情況、復合板尺寸、界面特征和力學性能等方面概述了鈦/鋼復合板研究現狀，評述了鈦/鋼復合板目前的主要制備方法及其優缺點，綜述了表面處理方法、熱軋溫度、過渡層金屬和熱處理工藝對鈦/鋼復合板界面結合質量的影響，闡述了鈦/鋼復合板的應用現狀，指出了鈦/鋼復合板面臨的主要問題及未來的重點研究方向。

熔鹽輔助法制備碳化鈦材料的研究進展

王珍, 凌永一, 王子昊, 張婧, 賈全利, 劉新紅

2021, 43(1): 97-107. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.01.001

[摘要](1693)

[HTML全文] (606)

[PDF 1250KB](105) [施引文獻] ()

摘要:
近年來，在熔鹽輔助法制備TiC材料方面已取得一定研究成果，已采用熔鹽輔助法制備出不同粒度、形貌各異及純度不同的TiC粉體、TiC涂層和TiC纖維等。本文在歸納總結熔鹽輔助碳熱還原法、熔鹽輔助電化學法、熔鹽輔助金屬熱還原法、熔鹽輔助直接碳化法以及熔鹽輔助微波合成法制備TiC材料的工藝、原理、產物純度、形貌及其優缺點等基礎上，對未來在雜質去除、提高TiC純度、調控TiC形貌等方面的研究進行了展望，期望為高質量TiC材料的制備提供技術參考。

高溫相變儲能微膠囊研究進展

江羽, 王倩, 王冬, 趙彤

2021, 43(1): 108-118. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.21.004

[摘要](1693)

[HTML全文] (1197)

[PDF 1590KB](140) [施引文獻] ()

摘要:
相變材料的微膠囊化能解決相變材料在相變過程中的熔融滲出問題，提高相變材料的環境適應性、拓展其應用。本文主要對300 ℃以上的高溫相變微膠囊材料的制備及其應用進行闡述，主要論述了相變材料的分類，微膠囊的合成方法，以及高溫微膠囊的研究現狀。且通過研究表明，具有高熔點、高焓值的氟化物微膠囊是一種非常有應用前景的相變材料。

高熵合金與非晶合金柔性材料

黃浩, 張勇

2021, 43(1): 119-128. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.08.31.003

[摘要](2070)

[HTML全文] (1119)

[PDF 1785KB](158) [施引文獻] ()

摘要:
高熵合金與非晶合金作為新一代金屬材料，具備許多優異的物理、化學及力學性能，在柔性電子領域展現出巨大的應用潛力。傳統的塊體高熵合金與非晶合金雖然性能優異，但由于材料本身的剛性特點無法滿足可變形電子設備的柔性需求，因此需要通過一定方式如降低維度、設計微結構等賦予其柔性特征。在簡述高熵合金柔性纖維的力學性能特點的基礎上，介紹了高熵合金薄膜作為潛在柔性材料的制備方式與結構性能特點，總結了非晶合金薄膜應用于電子皮膚、柔性電極、微結構制作等柔性電子領域中的最新進展，最后討論了現有工作的不足之處并對未來柔性電子的發展前景進行了展望。

管道內氣液兩相流流激力研究進展

何兆洋, 劉海瀟, 何利民, 王丹, 赫松濤

2021, 43(1): 129-136. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.07.14.001

[摘要](1612)

[HTML全文] (844)

[PDF 950KB](78) [施引文獻] ()

摘要:
管道內氣液兩相流廣泛存在于核工業、化工業以及石油運輸等多個領域中，其誘發的流激力會引起管道振動，導致管系的疲勞破壞。本文分別從流激力發生機理、影響因素及計算模型出發，對流激力研究進展進行綜述。研究表明：動量通量的改變被認為是引起流激力的最主要原因，管道內壓力波動、液塞的脈動沖擊、起伏不定的液波等因素同樣會對流激力的產生做出貢獻，針對不同流型建立完整的流激力發生機理的理論體系，是流激力機理研究方面的重點發展方向。在不同流型下，流激力展現出不同的波動特征，目前研究所針對的管道大多是單獨的水平管或立管管道，開展多種集輸–立管管道系統中流激力的研究將具有重要的工程意義。關于流激力經驗模型和理論模型的建立逐漸完善，計算流體力學（Computational fluid dynamics，簡稱CFD）軟件能夠同時對流場和流激力大小進行模擬計算，優勢明顯，是一種重要的計算手段，對CFD軟件計算結果的準確性進行研究，對比優選有效的CFD計算模擬方法，將具有重要科研價值。

圖像分割評估方法在顯微圖像分析中的應用

馬博淵, 姜淑芳, 尹豆, 申昊鍇, 班曉娟, 黃海友, 王浩, 薛維華, 封華

2021, 43(1): 137-149. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.28.002

[摘要](2247)

[HTML全文] (1109)

[PDF 2502KB](143) [施引文獻] ()

摘要:
圖像分割是計算機視覺領域中的重要分支，旨在將圖像分成若干個特定的、具有獨特性質的區域。隨著計算機硬件計算能力的提高和計算方法的進步，大量基于不同理論的圖像分割算法獲得了長足的發展。因而選擇合適的評估方法對分割結果的準確性和適用性進行綜合評估，從而選擇最優分割算法，成為圖像分割研究中的必要環節。在綜述14種圖像分割評估指標的基礎上，將其分成基于像素的評估方法、基于類內重合度的評估方法、基于邊界的評估方法、基于聚類的評估方法和基于實例的評估方法五大類。在材料顯微圖像分析的應用背景下，通過實驗討論了不同分割方法和不同典型噪聲在不同評估方法中的表現。最終，討論了各種評估方法的優勢和適用性。

空中加油機加油軟管系統建模和控制研究進展

劉志杰, 宋叢叢, 梁金源, 李擎, 賀威

2021, 43(1): 150-160. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.05.12.002

[摘要](2160)

[HTML全文] (964)

[PDF 1014KB](124) [施引文獻] ()

摘要:
空中加油軟管系統作為空中加油過程最重要的組成部分，其建模和控制研究是一個重要研究方向，已經取得了很大進展。首先在概述了空中加油的主要類型的基礎上，分析了軟管式空中加油的特點；然后分別介紹了基于常微分方程和基于偏微分方程的兩種軟管系統的建模方法；進一步針對空中加油機加油全過程分析了加油軟管系統的對接控制、軟管的振動抑制和可控錐套的研究；最后從加油軟管系統的建模和控制方面展望了軟管式空中加油未來的發展趨勢。