Journal of Zhejiang University

Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.

JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).

Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

2016 Vol.17 No.2 P.89-170

<<< CONTENTS >>>

Articles

Pressure drop in a packed bed with sintered ore particles as applied to sinter coolers with a novel vertically arranged design for waste heat recovery

Fu-you Tian, Lian-feng Huang, Li-wu Fan, Hong-liang Qian, Jia-xi Gu, Zi-tao Yu, Ya-cai Hu, Jian Ge, Ke-fa Cen

DOI: 10.1631/jzus.A1500088 Downloaded: 2964 Clicked: 4466 Cited: 3 Commented: 0(p.89-100) <Full Text> <PPT> 1829

Chinese summary <21> 應用于餘熱回收的新型燒結礦立式冷卻裝置填充床阻力研究

目的：研究餘熱回收中(zhōng)的新型燒結礦立式冷卻裝置填充床的阻力特性，揭示燒結礦填充床宏觀特性參數和空隙流動狀态，提出适用于燒結礦的阻力特性公式。
創新點：1. 采用實驗方法，獲取全面的複雜(zá)異形燒結礦顆粒宏觀特性數據；2. 通過實驗測量，提出适用于燒結礦填充床的修正型Ergun阻力方程。
方法：1. 采用多種實驗方法，測量燒結礦的顆粒粒度、球形度和堆積空隙率等宏觀特性參數；2. 通過阻力實驗數據分(fēn)析，得到燒結礦填充床的宏觀特性參數和堆積空隙流動狀态；3. 通過實驗數據拟合，提出适用于燒結礦的阻力特性公式。
結論：1. 表觀流速爲0.4(2.4 m/s時燒結礦填充床堆積空隙流動狀态由層流過渡到湍流；2. Ergun方程的不規則異形顆粒的阻力預測值比實驗值偏低約40%；3. 提出的修正型Ergun預測公式能夠預測顆粒雷諾數500至12 000的燒結礦填充床阻力，預測誤差在10%以内。

關鍵詞組：壓降；多孔介質；燒結礦冷卻；填充床；餘熱回收

A hybrid short-term load forecasting method based on improved ensemble empirical mode decomposition and back propagation neural network

Yun-luo Yu, Wei Li, De-ren Sheng, Jian-hong Chen

DOI: 10.1631/jzus.A1500156 Downloaded: 2637 Clicked: 5397 Cited: 1 Commented: 0(p.101-114) <Full Text> <PPT> 2119

Chinese summary <21> 一(yī)種基于改進總體(tǐ)經驗模态分(fēn)解與反向傳播神經網絡的短期負荷預測方法

目的：短期電力負荷預測是電力系統安全調度、經濟運行的重要依據。研究處理非線性、非穩态電力負荷信号的新方法，建立短期負荷預測的混合模型，提高短期負荷預測的精确度。
創新點：1. 提出一(yī)種改進總體(tǐ)經驗模态分(fēn)解（EEMD）方法，抑制傳統EEMD方法中(zhōng)的端點效應問題； 2. 提出一(yī)種基于改進EEMD和反向傳播神經網絡（BPNN）的短期負荷預測方法。
方法：1. 使用改進的EEMD方法将非穩态、非線性的電力負荷信号分(fēn)解爲一(yī)系列的内禀模态函數和一(yī)個趨勢餘量；2. 移除所得的高頻(pín)内禀模态函數；3. 使用BPNN分(fēn)别預測各内禀模态函數及趨勢餘量；4. 使用BPNN組合各内禀模态函數及趨勢餘量預測結果，即爲最終負荷預測結果。
結論：1.所提出的改進EEMD方法能有效抑制傳統EEMD方法中(zhōng)的端點效應問題；2. 在相同條件下(xià)，所提出的基于改進EEMD和BPNN的短期負荷預測方法較 BPNN、EMD-BPNN、EEMD-BPNN、SARIMA-BPNN、WTNNEA和WGMIPSO預測方法有更高的精确度。

關鍵詞組：集合經驗模态分(fēn)解；内禀模态函數；反向傳播神經網絡；短期負荷預測

A hybrid EMD-AR model for nonlinear and non-stationary wave forecasting

Wen-yang Duan, Li-min Huang, Yang Han, De-tai Huang

DOI: 10.1631/jzus.A1500164 Downloaded: 2655 Clicked: 3817 Cited: 1 Commented: 0(p.115-129) <Full Text> <PPT> 1776

Chinese summary <19> 一(yī)種用于非線性非平穩波浪極短期預報的複合經驗模态分(fēn)解自回歸模型

目的：相對于由能量平衡方程得到的數值預報模型和以神經網絡爲代表的非線性模型而言，自回歸（AR）模型在波浪預報中(zhōng)具有計算效率高、自适應性強和建模所需的樣本小(xiǎo)等優點，但同時存在局限于平穩線性假設的缺陷。針對非線性非平穩波浪的極短期預報問題，提出一(yī)種複合的經驗模态分(fēn)解自回歸預報模型，提高波浪預報精度。
創新點：1. 研究非線性非平穩波浪極短期預報問題，提出一(yī)種複合的預報方法；2. 基于三個不同地理位置的海洋波浪實測數據對預測模型進行驗證，并分(fēn)析非線性非平穩性對波浪預報結果的影響。
方法：1. 在AR模型中(zhōng)引入經驗模态分(fēn)解（EMD）方法，形成複合的EMD-AR預報模型；2. 分(fēn)析實測波浪數據的非線性和非平穩性特點，并基于實測波浪數據獲得AR模型和EMD-AR模型的預報結果；3. 基于多種預報誤差度量分(fēn)析AR模型和EMD-AR模型的預報性能以及非線性非平穩性對波浪預報結果的影響。
結論：1. 波浪非線性和非平穩性會導緻AR預報模型精度降低。預報誤差中(zhōng)，幅值上的偏差主要由波浪的非線性引起，而相位上的偏差則是源于波浪的非平穩性；2. EMD方法能夠有效地克服波浪非線性和非平穩性對AR模型在精度上所帶來的不良影響，在精度上EMD-AR模型的預報結果較AR模型有較大(dà)提高。

關鍵詞組：波浪預報；非線性和非平穩性；自回歸模型；經驗模态分(fēn)解；經驗模态分(fēn)解自回歸模型

A meshless method based on moving least squares for the simulation of free surface flows

Yu Lu, An-kang Hu, Ya-chong Liu, Chao-shuai Han

DOI: 10.1631/jzus.A1500053 Downloaded: 2685 Clicked: 4680 Cited: 1 Commented: 0(p.130-143) <Full Text> <PPT> 1861

Chinese summary <22> 一(yī)種基于移動最小(xiǎo)二乘無網格法的自由面流動數值研究

目的：自由面流動中(zhōng)的大(dà)變形、複雜(zá)幾何邊界等問題一(yī)直備受工(gōng)程界的關注。本文基于拉格朗日觀點，采用移動最小(xiǎo)二乘的無網格技術數值模拟流場，研究潰壩流、孤立波傳播及液艙晃蕩等複雜(zá)變形的自由面流動，驗證該方法的準确性與可靠性。
創新點：1. 通過不可壓縮Navier-Stokes方程，采用投影法推導出壓力與速度之間的關系；2. 借助移動最小(xiǎo)二乘法的思想，對壓力泊松方程進行離(lí)散求解。
方法：1. 通過理論推導，得出不可壓縮流動中(zhōng)壓力與速度之間的泊松方程式，并采用移動最小(xiǎo)二乘法離(lí)散求解該偏微分(fēn)方程；2. 采用數值計算，對自由面流動問題中(zhōng)的三個典型算例進行模拟；3. 将數值計算結果與文獻中(zhōng)的試驗結果進行比較。
結論：1. 基于移動最小(xiǎo)二乘的無網格法能夠較準确地模拟自由面流動中(zhōng)的液體(tǐ)迸濺、翻滾、破碎以及入水等強非線性現象，在處理大(dà)變形流動問題時體(tǐ)現出較好的靈活性及較強的自由面模拟能力；2. 對比分(fēn)析數值計算結果與試驗現象，得到一(yī)緻性較好的結果，驗證了該無網格法的準确性與可靠性。

關鍵詞組：無網格法；移動最小(xiǎo)二乘；自由面流動；有限點法；潰壩流；孤立波傳播；液艙晃蕩

Synthesis of ferrocene- and azobenzene-based compounds for anion recognition

Xiao-ting Zhai, Hao-jie Yu, Li Wang, Zheng Deng, Zain-ul Abdin, Yong-sheng Chen

DOI: 10.1631/jzus.A1500183 Downloaded: 2338 Clicked: 3389 Cited: 1 Commented: 0(p.144-154) <Full Text> <PPT> 1671

Chinese summary <22> 用于陰離(lí)子識别的二茂鐵基偶氮苯化合物(wù)的合成

目的：研究二茂鐵基偶氮苯化合物(wù)的光電響應性能及離(lí)子識别性能，并研究取代基對其離(lí)子識别性能的影響。
創新點：考察取代基對于二茂鐵基偶氮苯化合物(wù)的影響，并提出可能的機理。
方法：循環伏安（CV）法和紫外(wài)可見吸收光譜（UV-vis）法。
結論：通過CV法和UV-vis法研究二茂鐵基偶氮苯化合物(wù)的離(lí)子識别性能，發現硝基取代的化合物(wù)對于F^-和H₂PO₄^-具有選擇性離(lí)子識别作用，而氨基取代的化合物(wù)則識别作用不明顯。

關鍵詞組：二茂鐵；偶氮苯；光電響應；離(lí)子識别

A novel organosilicon-based ionic plastic crystal as solid-state electrolyte for lithium-ion batteries

Xin-yue Zhao, Jing-lun Wang, Hao Luo, Hu-rong Yao, Chu-ying Ouyang, Ling-zhi Zhang

DOI: 10.1631/jzus.A1500099 Downloaded: 2497 Clicked: 4801 Cited: 0 Commented: 0(p.155-162) <Full Text> <PPT> 1794

Chinese summary <20> 新型有機矽基離(lí)子塑晶材料作爲固态電解質用于锂離(lí)子電池

目的：合成新型的有機矽基離(lí)子塑晶材料 [DTMA][TFSI]，測試材料的物(wù)理和電化學性能，研究其摻雜(zá)改性并作爲固态電解質用于锂離(lí)子電池。
創新點：1. 合成新型的有機矽基離(lí)子型塑晶材料；2. 将三元複合塑晶材料作爲固态電解質在室溫下(xià)用于锂離(lí)子電池。
方法：1. 通過熱性能分(fēn)析，得到材料的塑晶溫度區間和融化熵值（圖1和表1）；2. 通過電導率測試，确定塑晶摻雜(zá)對導電性能的影響（圖2）；3. 通過對扣式電池的充放(fàng)電性能、倍率性能、循環性能以及阻抗的測試（圖4~7），得到塑晶複合物(wù)作爲固态電解質的電化學性能以及電池循環的穩定性和可逆性。
結論：1. 合成新型有機矽基離(lí)子塑晶材料[DTMA][TFSI]，塑晶溫度區間爲-26 °C到54 °C；2. 在純塑晶IPC中(zhōng)添加10% LiODFB和10% PC，得到複合物(wù)的電導率爲1×10^-4 S/cm，提高塑晶作爲固态電解質在室溫下(xià)應用的可行性；3. 将複合物(wù)用于LiFePO₄/Li半電池測試，在C/20倍率下(xià)，電池的放(fàng)電比容量爲144 mA·h/g，庫倫效率爲99%。在50次循環後，容量保持率爲94%；4. 測試結果表明，新型有機矽基離(lí)子塑晶的複合物(wù)可作爲固态電解質材料應用于锂離(lí)子電池，以及更高能量密度的锂-硫和锂-空電池。

關鍵詞組：有機矽；離(lí)子塑晶；固态電解質；锂離(lí)子電池

Asymmetric synthesis of N-protected 3-methylpiperidin-2-one and its diastereoisomer

Xiao-zhong Wang, Xia Wang, Ying-qi Chen, Li-yan Dai, Xing-cong Li

DOI: 10.1631/jzus.A1500008 Downloaded: 2544 Clicked: 3597 Cited: 0 Commented: 0(p.163-170) <Full Text> <PPT> 1762

Chinese summary <19> (3S)-1-[(R)-2-羟基-1-苯乙基]-3-甲基-2-哌啶酮的合成

目的：探索合成(3S)-1-[(R)-2-羟基-1-苯乙基]-3-甲基-2-哌啶酮的新方法。
創新點：以常規化工(gōng)原料D-苯苷氨醇爲主要原料，在比較溫和的條件下(xià)合成重要的藥物(wù)中(zhōng)間體(tǐ)(3S)-1-[(R)-2-羟基-1-苯乙基]-3-甲基-2-哌啶酮及其同系物(wù)。該方法中(zhōng)的甲基化步驟較常規甲基化步驟減少1當量s-BuLi的用量，更環保和安全。
方法：利用D-苯苷氨醇的空間位阻作用，在六元環内酰胺中(zhōng)引入具有特定光學純度的手性甲基。在甲基化過程中(zhōng)，用叔丁基二甲基氯矽烷對羟基進行保護，以減少仲丁基锂的用量。
結論：以工(gōng)業易得的δ-戊内酯及D-苯苷氨醇爲初始原料，探索合成3-甲基-2-哌啶酮類物(wù)質的新方法。新方法中(zhōng)對仲丁基锂的消耗量與常規方法有所不同。當羟基受保護時，甲基化1當量六元環内酰胺（化合物(wù)7）消耗1.5當量而非2.5 當量仲丁基锂，甲基化産物(wù)脫掉醇羟基保護基，得到(3S)-1-[(R)-2-羟基-1-苯乙基]-3-甲基-2-哌啶酮（化合物(wù)1）及其非對映異構體(tǐ)(3R)-1-[(R)-2-羟基-1-苯乙基]-3-甲基-2-哌啶酮（化合物(wù)8），二者摩爾比爲1:2.5。通過重結晶或柱層析的方法可對二者進行完全分(fēn)離(lí)。

關鍵詞組：哌啶酮；生(shēng)物(wù)堿；不對稱合成；D-苯甘氨醇；醇羟基保護基