钢铁碳中和

• 碳交易价格对钢铁企业碳污染技术投入的影响

  焦鹏飞;李海英;何腾;苗天越;

  基于“双碳”背景，探讨长短流程钢铁企业在碳交易价格影响下的低碳节能技术敏感性。通过构建动态模型，分析高炉-转炉长流程钢铁企业和电炉短流程钢铁企业在碳排放污染控制投入方面的策略选择。研究发现，企业的策略选择受到碳交易价格、政府补贴、碳配额交易等多重因素的影响。仿真结果表明碳交易价格由50元/吨逐步增大到200元/吨时，钢铁企业在低碳技术的投入速度也逐渐加快，验证了碳交易价格上升能有效激励钢铁企业加大对低碳技术的投入，推动其技术创新和绿色低碳转型。

  2025年02期 v.47;No.176 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 1500K]
  

• 氧煤燃烧熔分炉内氧枪倾角对熔池搅拌影响的物理模拟

  毕雪亮;申耀宗;

  基于相似原理利用物理模拟的方法研究了新型无焦炼铁反应器-氧煤燃烧熔分炉内熔池搅拌情况和液面波动效应。模型射流运动轨迹采用高速摄像机进行采集，并结合图像处理软件利用MATLAB进行二值化处理，以此得到具体实验参数。实验中氧枪倾角分别选择15°、0°、-15°为变量，通过对不同变量结果进行解析，研究了不同变量对熔池内射流行为及液面宏观不稳定现象的影响。研究表明：射流角度的变化主要影响熔池内局部搅拌区域的分布情况，氧枪倾角为上倾斜15°时，射流下部会存在部分搅拌死区，导致熔池下部搅拌的不充分，而氧枪倾角为下倾斜15°可以克服这一问题，且一定程度上减少了射流贴壁对熔池搅拌的影响；除此之外，不同氧枪倾角角度对熔池液面波动的影响不明显。综合分析，在保证流量以及氧枪浸没深度不变的情况下，氧枪倾角为-15°更有利于熔池搅拌。

  2025年02期 v.47;No.176 10-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1696K]
  

• 高铝钢圆坯和方坯保护渣性能及渣膜矿相

  孙昌奇;刘磊;韩秀丽;李昌存;张玓;郭静静;

  高铝钢连铸会发生剧烈的钢渣界面反应，影响连铸顺行。为了抑制钢渣反应，开发低反应性保护渣已成为高铝钢保护渣研究的重要方向，而不同工艺类型高铝钢对保护渣性能有着各异的要求。因此使用高温物性综合测定仪和偏光显微镜，系统研究了高铝钢圆坯和方坯传统保护渣的理化性能及渣膜矿相导热性能，为设计性能更加稳定的高铝钢低反应性保护渣奠定了基础。研究结果表明，高铝钢圆坯和方坯保护渣都具有低碱度、低熔点和低黏度的特性，圆坯保护渣的熔点和黏度相对更低。圆坯保护渣的结晶温度为1 250℃，而方坯保护渣的结晶温度为1200℃。它们的临界冷却速率分别为10℃/s和7℃/s。圆坯和方坯渣膜的结晶矿物都以枪晶石和霞石为主，方坯渣膜结晶率在50%左右，圆坯渣膜结晶率则高达70%以上。在100℃～300℃的温度范围内，圆坯和方坯的渣膜导热系数集中在0.35～0.8 W·(mK)~(-1)，圆坯渣膜的导热系数低至0.5 W·(mK)~(-1)以下，控制传热的能力较好。

  2025年02期 v.47;No.176 20-28+46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1594K]
  

安全与应急管理

• 基于邻近度分析思想的矿体三维自动建模方法

  杨树;崔一博;陈燕朝;张琦;何耔建;姚旭龙;

  针对传统矿体三维建模技术过程中存在需要消耗大量时间进行人机交互，且无法支持矿体模型的动态更新等问题，提出了一种基于近邻度分析的矿体模型自动化构建方法。借鉴隐式建模的思路，引入邻近度分析思想，直接对原始钻孔数据进行空间插值处理，利用邻近度分析方法以矿体边界品位控制参数为基准筛选矿体模型边界数据，使用Delaunay三角剖分成功构建自动化矿体模型，并且可以通过修改控制参数实现矿体模型的动态更新。实验结果表明基于邻近度分析思想的矿体三维自动建模方法可自动由原始钻孔数据直接生成矿体模型，无需大量人机交互过程，且支持矿体模型的自动更新，与传统显式模型效果对比表明模型效果更饱满、完整，符合地质特征，为国内智能矿山技术更新与矿体三维建模软件开发提供了新思路。

  2025年02期 v.47;No.176 29-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1331K]
  

• 基于FLAC3D数值模拟的阶段采场应力演化与稳定性分析

  张亚宾;李宜杨;周建;

  为分析某铁矿阶段开采的采场稳定性，根据矿山生产情况，利用FLAC3D针对-230阶段、-290阶段和-350阶段的5个矿块进行开采全过程模拟。结果表明：矿房开采与矿柱开采两种工序对于压应力值的影响较大，充填工序对围岩压应力变化值影响较小。上下盘围岩的压应力受到矿块开采的影响而增大，单个矿块增加幅度分别在1.0 MPa～2.5 MPa之间与0.2MPa～2.3 MPa之间。上盘位移最大出现在-350阶段，下盘位移最大出现在-230阶段。开采-230阶段矿块1时，采场稳定性最好，-290阶段的稳定性低于-230阶段，-350阶段开采整体较稳定。通过对阶段采场的各工序模拟，获得了采场应力场分布、位移场和塑性区变化，可为矿山安全生产提供理论支持。

  2025年02期 v.47;No.176 37-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 1654K]
  

• 温度和地震共同作用对基础隔震单层柱面网壳结构的影响

  李思齐;王宁;韩流涛;

  大跨空间结构由于跨度大，杆件数目众多，杆件与杆件之间约束紧密，因此受到温度影响明显，并且在温度作用下结构内力复杂。为了探究温度与地震共同作用下结构的动力响应情况，应用ABAQUS软件建立单层柱面网壳模型，分析正温度差与负温度差作用下结构采用与不采用隔震措施的动力响应情况。分析表明，对于抗震结构而言，正温度差会使得结构变形和杆件应力增大，对抗震结构较为不利；对于隔震结构而言，温度效应对杆件应力和节点峰值加速度影响较小，但是在负温度差条件下结构的倒塌变形和节点峰值位移略有增大；对于隔震效果而言，正温度差条件会更有利于提升隔震效果。

  2025年02期 v.47;No.176 47-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1490K]
  

环境与绿色发展

• 基于三方博弈的低碳社区发展演化路径研究

  李杨;张翔宇;许伟锋;武立伟;张为为;

  低碳社区建设是实现“双碳”目标的重要举措。我国低碳社区发展过程中存在各方主体收益不明确、目标认知不一致等问题，致使低碳社区发展参与主体普遍缺乏动力、公众参与度自觉性低，导致社区减碳单元在城市碳减排中效果不佳。因此，本文构建了“自上而下”由政府在低碳社区建设发展中监督引导、物业低碳运营、居民参与的三方演化博弈模型，分析政府、物业、居民三方在低碳社区发展中的策略选择，并用仿真模拟三方策略选择的影响因素。结果表明：物业对惩罚力度和低碳收益敏感，低碳的收益不足时，会造成社区低碳发展滞后阻碍社区减碳效益的发挥。政府需要以监督引导的方式激励参与主体，使系统能够尽快达到稳定状态，以期实现社区低碳发展。

  2025年02期 v.47;No.176 55-62+73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K]
  

• 空气源热泵用于办公室供暖的数值模拟

  靳洛;王洪利;

  为深入研究空气源热泵对办公室供暖的效果，利用SolidWorks建立了带隔断的办公室三维模型，并用ANSYS软件模拟了在办公桌面加装物理隔断前后不同送风速度和送风角度对室内气流场的影响。结果表明：相较于无隔断桌面，加装隔断后室内空气流动更加均匀，办公区域风速降低。此外，在加装物理隔断后，给定1 m/s、1.5 m/s、2 m/s和3 m/s送风速度下，送风角度为30°时，室内温度较为均匀，但办公区域附近形成多个较大的涡旋，办公区域温度较高，且室内温度分层不明显。送风角度为60°和85°时，涡旋的尺寸和数量明显减少，气流场的病态性减弱，温度场变化较为明显，85°送风下办公区域整体温度偏低。2 m/s和3 m/s的空气流动强度较高，人体吹风感较强。综合考虑人体舒适度和房间内风速分布效果，2 m/s风速和60°送风角度工况较好。研究结果为合理优化办公区域工位布置及进一步提升供暖舒适性提供依据。研究结果为合理优化办公区域工位布置及进一步提升供暖舒适性提供依据。

  2025年02期 v.47;No.176 63-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1952K]
  

• 钢管混凝土叠合柱轴压承载力计算方法对比分析

  车文鹏;陈建伟;郭建明;冯博学;王帝卿;

  基于43个叠合柱轴压试验数据，对比分析已有规范和文献中6种叠合柱轴压承载力计算方法的适用性，并采用数值模拟分析套箍系数、钢管内混凝土强度、钢管外混凝土强度、纵筋配筋率等参数对各计算方法的影响。结果表明，6种轴压承载力计算方法与计算结果均小于试验结果，且计算结果与试验结果吻合度受各参数影响较大，其中套箍系数小于3.0与纵筋配筋率介于1.5%～3.5%范围内时理论计算结果更接近试验结果。叠合柱轴压承载力主要由钢管混凝土和钢管外钢筋混凝土提供，两部分占比均值分别为34.5%和65.5%。根据试验与数值模拟结果，采用回归分析提出适用不同套箍系数的叠合柱轴压承载力计算方法，计算结果与试验结果吻合良好，为叠合柱轴压承载力验算与优化设计提供理论依据。

  2025年02期 v.47;No.176 74-84+104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1777K]
  

• 基于无人机多光谱影像和机器学习的铁尾矿库恢复植被精细识别

  王紫威;孙冉冉;李小光;尹轩;张晓彤;满卫东;

  无人机搭载多光谱相机能够更便捷、精确的获取矿区恢复植被类别，对于促进生态修复效果评价和保障矿区可持续发展具有重要意义。本研究选取了唐山市迁安大石河铁尾矿库典型样地，开展铁尾矿恢复植被的精细化分类研究。基于多光谱影像数据，构建包含光谱特征和植被指数的多维特征集，并通过Relief F特征优选方法确定了最优特征，采用面向对象与随机森林算法，对铁尾矿恢复植被进行了分类。研究结果表明：在铁尾矿恢复植被的分类中，归一化差值植被指数（NDVI）和比值植被指数（RVI）显示出较高的贡献度，其重要性分别为0.158 3和0.153 0。此外，光谱特征中的红边波段相较于其它波段具有更高的分类重要性，达到0.116 4；仅利用光谱特征进行的随机森林分类，总体分类精度为82.60%。引入植被指数后，分类精度显著提升至87.24%；当采用经过特征优选的变量进行分类时，分类精度进一步提升至91.64%，相较于仅使用光谱特征和光谱特征结合植被指数的方法，分别提高了9.04%和4.40%。其中槐树分类精度提升最大，用户精度为77.41%。这表明，优选后的特征集不仅减少了数据集的冗余性，也显著提高了分类效率和精度。本研究结果可为利用低成本无人机开展植被精细化分类提供方法借鉴。

  2025年02期 v.47;No.176 85-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1637K]
  

信息与工程技术

• 重心有理插值配点法求解非线性分数阶Sobolev方程

  赵婉露;王玲;赵凯艳;徐秀娟;龚佃选;李金;

  应用重心有理插值配点法求解非线性分数阶Sobolev方程。对于方程中的非线性项，采用线性化迭代方法，将其转变为线性项，构造了非线性分数阶Sobolev方程的线性化迭代格式。将分数阶导数部分转化为黎曼积分，并利用高斯求积公式近似计算，通过重心有理插值配点法离散方程，得到了不同迭代格式下方程的矩阵方程。数值算例表明了重心有理插值配点法对于求解不同维数的非线性分数阶Sobolev方程具有有效性和较高的计算精度。

  2025年02期 v.47;No.176 94-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 2173K]
  

• 偏联系数的参数影响分析

  刘杨;张春英;

  偏联系数作为一种新的数学工具在很多领域得到了广泛的应用，大部分系统态势分析问题均需根据实际情况选择不同的参数。参数不同对系统演变态势有极大影响，本文分别研究二元、三元及四元联系数构造的偏联系数中，各参数对系统态势演化的影响，分析系统态势对于不确定信息处理起到的重要作用。在不同集合的元素构成中，当元素出现不确定关系，不能确定元素之间为相同或是相反关系时，偏联系数能够从微观层次上对整体进行更加细致的微观刻画，以数的方式直观展示系统的演化程度。并且偏联系数中的参数运动对联系数系统产生的偏向，在层次边界的处理上细化了参数的作用，对系统的模糊性分析以及动态结构分析做了说明。

  2025年02期 v.47;No.176 105-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 1909K]
  

• 基于Legendre多项式对变分数阶粘弹性微梁数值模拟

  刘芸辰;屈静国;杨爱民;韩阳;

  微梁是工程领域中常见结构之一，因此对微梁进行深入研究至关重要。本文对可变分数阶粘弹性微梁的控制方程进行深入的变分数阶建模与数值求解，并进行一系列动力学分析和讨论。采用一种新的数值算法，直接在时域内求解变分数阶非线性粘弹性微梁的控制微分方程，并研究微梁在不同参数下的位移情况。进行均布载荷和阶跃载荷条件下微梁挠度的数值模拟。结果表明研究结果可以为未来研究和工程应用提供可靠的数值计算方法。

  2025年02期 v.47;No.176 114-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 2680K]
  

• 华北理工大学学报（自然科学版）2025年选题推荐

  <正>《华北理工大学学报（自然科学版）》杂志创刊于1979年，是河北省教育厅主管、华北理工大学主办的综合性自然科学研究刊物。杂志面向国内外公开发行（国内统一刊号：CN13-1419/N；国际标准刊号：ISSN2097-6119）。本刊严格坚持面向前沿，服务发展的办刊宗旨和出版导向。致力于为校内外学者提供一个高质量的学术交流平台。为了确保本刊内容能够紧跟学术前沿，同时满足读者的需求，本刊将发布2025年的重点选题指南，供广大作者专家参考，并热诚欢迎撰稿支持！

  2025年02期 v.47;No.176 125页 [查看摘要][在线阅读][下载 151K]
  
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