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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2015年41卷3期

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*研究快报* 利用小角X射线散射研究蛋白质在球形聚电解质刷中的吸附
王伟华, 韩浩亚, 田雨川, 李莉, 郭旭虹
2015, (3) :277-280.
摘要:
通过小角X射线散射(SAXS)技术研究了牛血清蛋白(BSA)在阳离子球形聚电解质刷(SPB)中的吸附及分布规律。随着BSA质量浓度的增加,其在SPB中的分布均匀递增,直至达到饱和吸附;随着pH的增大,BSA在刷子层中的分布呈现从靠近核逐渐外移扩散到溶液中的变化趋势。此外,用时间分辨SAXS技术观察到在极短的时间(12 s)内BSA在SPB中的动态吸附及再分布的显著变化过程。研究结果表明:SAXS技术在原位表征蛋白质在SPB中的动态分布方面具有其他表征技术不可替代的优势。
用状态方程模拟氨基酸水溶液的热力学性质
屈绍广, 王昶昊, 施云海, 彭昌军, 刘洪来
2015, (3) :281-286.
摘要:
将变阱宽方阱链流体状态方程(SWCF VR)应用到氨基酸水溶液系统热力学性质计算中,结合氨基酸水溶液的密度得到了17种氨基酸分子的模型参数。纯粹根据氨基酸和水分子的模型参数,SWCF VR方程能预测17种氨基酸水溶液在不同温度和组成下的密度,总的平均相对偏差为0.43%,结果令人满意。如引入与温度相关的可调参数,该方程能高精度关联氨基酸水溶液的密度,总的平均相对偏差仅为0.012%。通过所获得的可调参数,SWCF VR方程能预测所选氨基酸在水中的溶解度。
基于停留时间分布的气流床气化炉通用网络模型
杨俊宇, 李超, 代正华, 于广锁, 王辅臣
2015, (3) :287-292.
摘要:
气流床气化炉的数学模型是气化装置设计和操作优化的基础,气固停留时间分布是影响气流床气化炉出口组成和碳转化率的关键因素。以气固停留时间分布为依据,结合反应动力学建立气流床气化炉的通用网络模型,模拟值与工业值吻合。对于神府煤,考察了氧煤比改变对气化结果的影响,结果表明:最佳氧煤比(氧气体积与煤(干基)质量之比)期望值约为0.655 Nm3/kg,生产中为保证液态排渣,氧煤比应控制在0.663 Nm3/kg左右。该通用网络模型计算速度快,适用于建立气化炉的动态模型。
高浓度煤粉流经文丘里管的管内黏附结垢现象
刘剀, 陆海峰, 郭晓镭, 孙晓林, 陶顺龙, 龚欣
2015, (3) :293-299.
摘要:
高浓度煤粉流经文丘里管时,会在收缩段和喉段内壁聚集黏附并形成坚硬垢层,造成相同输送压差下,输送量降低,文丘里管总压差增大。采集煤垢进行工业分析以及X射线荧光光谱、X射线衍射、扫描式电子显微镜和X射线能谱分析,结果表明,相对于煤粉,煤垢中的矿物质含量较高,主要矿物质元素在煤垢中富集程度较大,而且含有较多的以高岭石为主的黏土矿物。煤垢内表面相对平整,外表面矿物质元素含量最少,C元素含量最多。相对于普通直管部分,煤粉流经收缩段与喉段进口时强制贴近壁面运动, 易形成牢固、坚硬的垢层。
内部热集成精馏塔分离混合碳五的模拟研究
朱昌明, 李玉安, 周文勇, 史贤林
2015, (3) :300-307.
摘要:
运用化工模拟软件ASPEN PLUS,研究了内部热集成精馏塔(HIDiC)对复杂的石油裂解生产乙烯副产的碳五馏分的分离效果。在相同的操作条件下,HIDiC与常规精馏塔(CDiC)出料组成基本一致,证明了HIDiC对碳五体系分离的可行性。考察了压缩比、传热方式对HIDiC能耗的影响,对塔的结构进行了优化。优化后的HIDiC较CDiC节能86.7%,年均总费用降低7.4%。
工业化生物质气化焦油中酚类化合物提纯工艺研究
顾竣文, 黄胜, 覃小刚, 聂立, 吴诗勇, 吴幼青
2015, (3) :308-313.
摘要:
采用酸碱抽提法对5 MW工业化生物质气化焦油中的酚类化合物进行提纯。通过常压蒸馏装置将气化焦油切割为3个馏分并测定酚含量,选取酚含量最高的馏分I进行酚类化合物酸碱抽提工艺研究,并利用GC/MS对提纯粗酚进行分析。结果表明:3个馏分(110~180 ℃、180~210 ℃和210~235 ℃)的酚质量分数分别为51.86%、20.46%和12.86%。较优的馏分I酸碱抽提碱洗和酸洗工艺条件分别为:碱液质量分数20%、碱洗时间5 min和碱洗温度50 ℃;硫酸质量分数20%、酸洗时间30 min和酸洗温度22 ℃。较优酸碱抽提工艺条件下,馏分I的粗酚收率为50.24%,GC/MS分析表明,粗酚中主要含有42种酚类化合物,质量分数合计为98.49%,低级酚质量分数为73.90%。
解脂耶氏酵母异源合成番茄红素的初步研究
楼佳佳, 韦柳静, 花强
2015, (3) :314-320.
摘要:
为了探究番茄红素在解脂耶氏酵母中的生物合成,利用两个解脂耶氏酵母整合表达质粒(单拷贝质粒pINA1269和多拷贝质粒pINA1312),将成团泛菌来源的番茄红素生物合成基因(crtE、crtB、crtI)克隆到解脂耶氏酵母营养缺陷型宿主菌Po1f中实现多基因共表达,并成功构建了异源合成番茄红素的解脂耶氏酵母工程菌株。在hp4d启动子和XPR2终止子的控制下,本实验共构建了8个能产番茄红素的解脂耶氏酵母工程菌株;同时筛选了其中5个代表性菌株(Po1f 1269IBE 1312、Po1f 1312E 1269IB、Po1f 1312B 1269IE、Po1f 1312I 1269EB、Po1f 1312IBE 1269)基于摇瓶培养进一步研究其生长特性和产物合成情况。结果表明,工程菌Po1f 1312E 1269IB的培养可以获得最高番茄红素产量,相对于细菌干重其产量约为0.9 mg/g。
含硅芳炔树脂及其共混物熔体的流变性能
张亚兵, 童旸, 袁荞龙, 黄发荣, 杜磊
2015, (3) :321-327.
摘要:
采用旋转黏度计和流变仪考察了含硅芳炔树脂(PSA)和含炔丙基苯并噁嗪(P BZ)共混改性PSA树脂熔体的流变行为,建立了树脂黏度 组分 温度的数学模型。结果表明,P BZ共混改性PSA树脂可使树脂的加工窗口变宽,树脂在90~130 ℃的黏度随温度升高而下降,PSA树脂的熔体黏度随P BZ的加入而降低,P BZ的加入提高了PSA树脂的加工适用性;PSA树脂的黏度可通过加入P BZ和升高加工温度进行预测和调控。PSA及其改性树脂的动态流变行为显示树脂熔体呈牛顿流体,P BZ降低了PSA树脂熔体的储能模量和复数黏度。用双阿仑尼乌斯方程对PSA及其改性树脂在160~190 ℃的等温黏时曲线进行拟合,得到的经验模型表明当PSA树脂共混入质量分数为10%的P BZ时,树脂的凝胶时间延长,而树脂凝胶固化活化能从84.50 kJ/mol降至54.83 kJ/mol。
预降解工艺对废胶粉改性沥青性能的影响
匡民明, 王枫, 周晓龙, 李承烈
2015, (3) :328-334.
摘要:
采用N 甲基吡咯烷酮(NMP)萃取糠醛抽出油中的芳烃组分,并利用糠醛抽出油NMP萃取油(FEONMP)对废胶粉预降解,将预降解产物作为改进剂与废胶粉混合后添加到沥青中进行研究。考察了传统湿法工艺和预降解工艺对废胶粉改性沥青性能的影响,采用动态剪切流变仪和荧光显微镜对废胶粉改性沥青的作用机理进行研究。结果表明,相比传统湿法工艺,预降解工艺能显著提高改性沥青的低温延度和高温存储稳定性。荧光显微图表明,由于废胶粉的预降解作用,预降解工艺能使废胶粉在沥青中形成连续交联的网络结构。
AISI E52100钢在1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体中的腐蚀行为
姚瑨, 闫莹, 蔡兰坤, 周浩, 吴来明, 方柳静
2015, (3) :335-341.
摘要:
考察了AISI E52100钢在1 乙基 3 甲基咪唑四氟硼酸盐([emim]BF4)离子液体中的腐蚀行为。采用电化学方法(开路电位、电化学阻抗谱(EIS)、动电位极化曲线)考察了E52100钢在 [emim]BF4离子液体中耐腐蚀的能力。腐蚀后样品表面形貌和产物的组成使用表面分析技术(扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪)进行观察和分析。研究结果表明:离子液体[emim]BF4对E52100钢有腐蚀性,且氧气存在、温度升高和含水率的增大都会加速E52100钢的腐蚀,含水量对腐蚀的影响最为显著;腐蚀产物以铁的氟化物和氧化物为主。
上海浦东浅层地下水环境三氯乙烷自然衰减规律及过程模拟
朱瑞利, 张施阳, 李辉, 林匡飞, 吕树光
2015, (3) :342-348.
摘要:
针对某三氯乙烷(1,1,1 Trichloroethane)污染场地,采用地下水污染调查和地下水污染迁移转化模型,描述了污染场地自然衰减的潜在能力。通过对污染地下水样品的采集和测定,发现氯代烃污染物主要存在于地下2~6 m的地层中,被污染的区域面积约1 000 m2,并且场地含水层中发生了自然衰减过程。地下水模型的模拟结果表明地下水流场较为稳定且水力梯度较小,联合吸附作用共同导致了污染物的缓慢迁移扩散。考虑到吸附作用和生物降解作用,利用等温吸附实验和自然衰减模拟实验,计算和优选了三氯乙烷在含水层土壤中分配系数为0.06 m3/kg和准一级降解动力学参数为0.005 d-1。利用Visual MODFLOW软件模拟,预测污染区域的高质量浓度三氯乙烷的衰减,且5年后三氯乙烷的最高质量浓度低于300 μg/L的荷兰标准值。
芳烃二甲苯异构化反应过程动态模拟
曹姜威, 杨明磊, 杜文莉
2015, (3) :349-356.
摘要:
动态模型是化工过程进行控制系统设计和动态优化的基础。本文基于二甲苯异构化反应机理,基于Aspen过程模拟软件平台实现了二甲苯异构化单元的稳态和动态模拟,重点分析了异构化反应过程关键运行指标乙苯转化率、二甲苯异构化率以及芳烃损失在其关键操作变量——反应温度、反应压力以及反应器进料流量等变化情况下的动态响应。模拟结果表明:所建立的动态模型与稳态模型具有较好的一致性;在反应温度、反应压力以及进料流量阶跃变化时,异构化反应过程中的乙苯转化率、对二甲苯异构化率和芳烃损失变化情况符合实际情况;建立的控制方案可满足生产操作过程在不同稳态操作工况之间的切换。仿真结果验证了本文所述方法的有效性,为进一步的动态优化工作提供了可靠模型基础。
基于混合离散人工蜂群算法的阻塞Flow Shop调度
张素君, 顾幸生
2015, (3) :357-363.
摘要:
针对带阻塞的Flow Shop调度问题,以最小化总流水时间为调度目标,提出了一种混合离散人工蜂群(Hybrid Discrete Artificial Bee Colony, HDABC)算法。HDABC算法采用基于NEH和NEH变体初始化,保证种群的质量和多样性。在雇佣蜂阶段采用差分进化策略产生邻域个体;在跟随蜂阶段采用锦标赛选择方法选择个体跟随,并对选择的个体采用优化插入操作产生新的邻域个体。此外,在侦查蜂阶段再一次采用锦标赛选择方法选择个体,并对较好的个体执行破坏重建操作,用产生的新个体代替原来较差的个体。用正交设计方法调节了该算法的参数。通过与其他两个算法的仿真实验结果比较,验证了本文算法的优越性。
基于水流作用机制的人工鱼群算法
刘东林, 刘刚, 冯翔
2015, (3) :364-370.
摘要:
针对人工鱼群算法(AFSA)在函数优化问题中易陷入局部极值和求解精度较低的缺点,提出了一种在基本人工鱼群算法中引入水流作用机制的改进方案。通过水流作用机制中的持续性水流和周期性水流对鱼群施加的有益影响来改进原有算法。持续性水流影响鱼群的体力变化从而控制视野和步长参数的自适应调整以提高求解精度;周期性水流冲击鱼群并改变部分鱼的位置,从而保持鱼群的种群多样性以利于全局收敛。仿真实验结果表明:本文的改进算法具有更高的求解精度和更好的全局搜索性能,并验证了算法的有效性。
行人检测中非极大值抑制算法的改进
陈金辉, 叶西宁
2015, (3) :371-378.
摘要:
行人检测是计算机视觉领域的难点和热点问题。行人检测可大致划分为3个部分:特征提取、分类和非极大值抑制(Non maximum Suppression,NMS)。当前的研究工作主要集中在特征提取、特征学习和分类器等方向,而非极大值抑制方向鲜有改进。目前常用的非极大值抑制算法是贪心策略,抑制时只使用了单一的重合面积信息。针对该问题,在ACF(Aggregate Channel Features)检测算法的基础上,对非极大值抑制进行了3项改进,显著地提升了算法的精度, 并且算法的时间消耗只有略微的增加。在INRIA数据集上,单独使用引入尺度比的动态面积阈值NMS时能降低平均对数漏检率( MR) 0.99%;单独使用保留外围检测分数相近的检测窗口的策略时NMS能降低MR 1.25%;两者结合可降低MR 2.5%;结合后,再对已经被抑制的检测窗口重复抑制,MR降低了2.63%,达到14.22%。
基于观测噪声实时估计的卡尔曼滤波车窗防夹系统研究
曹忠, 李钰, 王圣伟
2015, (3) :379-383.
摘要:
卡尔曼滤波可有效解决电机参数变化对车窗防夹控制性能的影响。然而,由于观测噪声往往是未知并且随时间变化,这对基于卡尔曼滤波的车窗防夹控制系统性能有着重要的影响。本文利用小波变换可以对信号和噪声进行分离的特性,提出了一种基于观测噪声实时估计的电动车窗防夹控制方法。在Matlab环境下进行了建模和仿真,结果表明本文算法可以有效实现对观测噪声的实时估计,在不同的噪声条件下都达到了较好的控制效果。
基于积分时间正弦调制的CCD去噪方法
王圣伟, 李钰, 曹忠
2015, (3) :384-390.
摘要:
随着光电子技术的发展,以电荷耦合器件(CCD)作为信号接收元件的光电成像器件获得了日益广泛的应用。CCD器件的输出信号是模拟信号,夹杂着各种噪声和干扰。其中,白噪声和1/f噪声是影响CCD器件输出信号信噪比的两大主要因素。传统的处理方法是对CCD输出信号进行低通滤波,然而,低通滤波并不能有效滤除1/f噪声。针对这一问题,本文提出了基于积分时间正弦调制的带通滤波法,并在MATLAB环境下进行建模和仿真,结果表明此方法能够有效滤除1/f噪声和白噪声。在实际的光谱检测系统中,本文方法具有很强的实用价值。
基于安全灰箱演算的物联网移动性建模验证
丛新宇, 虞慧群
2015, (3) :391-395.
摘要:
物联网的建模和验证是物联网研究的一个重要领域。由于集成了物理进程,物联网表现出传统软件系统所不具备的物理特性。这些性质作为物联网系统中必不可少的一部分,必须在物联网模型中进行描述。移动性作为一种物理属性,能够描述物联网中物理实体的移动以及信息的流动,本文对物联网的移动性进行研究,提出了一种基于安全灰箱演算的物联网模型,并且使用灰箱逻辑对其进行分析验证。该方法能够对物联网的移动性进行描述分析,适用于具有移动特征的物联网应用。以欧洲火车控制系统(ETCS)为例,验证了本文建模和验证方法的可行性。
核电锅炉给水泵最小流量循环阀出口形状改造及噪声控制
张田, 赖焕新
2015, (3) :396-402.
摘要:
调节阀噪声是核电厂噪声的重要来源之一。针对某100 MW核电机组锅炉给水泵最小流量循环阀,运用计算流体力学方法对其进行流场计算,同时采用FW H方程对远声场噪声进行预测,分析该阀门的噪声特性和噪声源。在此基础上,对阀门出口结构进行改造,采用鼓形出口段和流道内壁小孔结构,控制阀门噪声。通过分析与比较发现阀门噪声源位于盘片槽道内部,改造后的出口段能够消耗较多的平均动能与湍流脉动动能,因此能够较好地抑制噪声传播,具有一定降噪效果。
碳纳米管改性聚四氟乙烯材料的滚动磨损性能
朱磊宁, 谢苏江, 安琦
2015, (3) :403-411.
摘要:
在16 ℃和32 ℃下,采用不同表面处理、不同质量分数的多壁碳纳米管(MWCNTs)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料,在ISO 9352标准滚动磨损试验机上测定其钢轮滚动磨损率、连续滚动磨损钢轮表面温升变化和模拟磨粒磨损值。结果发现,在相同负载下,不同表面处理MWCNTs/PTFE复合材料的钢轮滚动磨损率比纯PTFE下明显减小,且MWCNTs/PTFE转移膜呈小面积点状形状,磨屑形态也有不同形态。通过观察磨屑照片、体视显微镜和扫描电镜(SEM)对MWCNTs/PTFE材料的钢轮滚动摩擦磨损和模拟磨粒磨损机理分析,推测MWCNTs填充后改变了材料的微观结构,从而导致了不同表面处理的MWCNTs/PTFE材料之间性能的差异。
电镜成像方式对数字散斑相关方法结果的影响
阮乐乐, 王卫泽, 陈雨帆, 轩福贞
2015, (3) :412-416.
摘要:
研究了扫描电镜成像方式对数字散斑相关方法计算结果的影响,在此基础上对等离子喷涂铜涂层的变形场进行分析。结果表明二次电子成像和背散射电子成像的机理不同,应用时需要以相关系数及其标准差为标准,选取更为合适的成像方式。通过数字散斑相关方法显化了等离子喷涂铜涂层在加载过程中的应变场,结果表明随加载力增加,裂纹尖端应变场逐渐由蝴蝶状区域转为圆形钝化区。
油管接头台阶密封面的接触压力及密封性能
蔄靖宇, 李正美, 安琦
2015, (3) :417-423.
摘要:
锥形油管螺纹接头在拧紧过程中如何保证其密封性能,是目前工程实践中的难点问题之一。以具有台阶密封面结构的锥形油套管接头为研究对象,通过对内外螺纹受力与变形分析和相互啮合时所满足的变形协调方程和位移方程,在弹性范围内建立了能够计算锥形油套管接头拧紧时台阶密封面上接触压力的计算模型。利用粗糙密封表面微观接触分析方法,以某一具体的API锥螺纹接头为例,计算模拟了螺纹拧紧圈数和初始间隙对台阶密封面上接触压力及密封性能的影响规律,获得了相应的变化曲线,并对这些曲线进行了分析。此研究有助于实际应用中合理确定油管接头拧紧圈数,为确保实现良好密封提供理论依据。
基于有限元分析与有效应力强度因子幅的起重机寿命预估
凌骏, 吴峰崎, 周邵萍
2015, (3) :424-428.
摘要:
针对岸边集装起重机的寿命预估问题,提出了一种基于有限元分析与有效应力强度因子幅的起重机寿命预估方法。利用Ansys Workbench软件对起重机模型进行仿真计算,并获得起重机疲劳校核点的应力 时间历程,运用雨流计数法获得应力循环,以有效应力范围对其进行表征。在起重机寿命预估的过程中,有效应力强度因子幅能够反映载荷循环应力比的影响,相较于传统的Paris模型,基于有效应力因子幅的起重机寿命预估方法更为准确。