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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2021年47卷1期

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研究论文
鼓泡塔反应器中两相流动CFD-PBM耦合数值模拟
贾翔飞, 钱嘉澍, 吴幼青, 陈剑佩
2021, 47(1) :1-10. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191121001
摘要:
针对气液体系,将一个新型气泡破碎模型植入群体平衡模型(PBM)并与欧拉双流体模型进行耦合,在内径0.44 m、高2.43 m的鼓泡塔中对气-液两相流动进行模拟。在对破碎模型的气泡破碎速率和子气泡分布预测值进行验证后,将计算流体动力学-群体平衡耦合模型(CFD-PBM)在不同表观气速下的气含率、轴向液速模拟值与实验值进行了对比,并探究了升力的加入对模拟结果的影响。结果表明,模拟过程中升力的加入使气含率和轴向液速的径向分布更接近实验值。低表观气速和高表观气速下模型的计算数据与实验数据均吻合良好。同时,随着表观气速增大,反应器内的湍动耗散率增加,气泡之间的相互作用力增强,使得反应器内气泡尺寸分布范围变宽。
气态烃非催化部分氧化烧嘴端面传热过程研究
杨曹立, 高瑞, 代正华, 梁钦锋, 王辅臣
2021, 47(1) :11-16. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191024001
摘要:
针对气态烃非催化部分氧化烧嘴端面传热情况进行了数值模拟,揭示了烧嘴流道组织对转化炉内燃烧情况和烧嘴端面热负荷的影响。结果表明:三通道烧嘴将CO2通道添加在O2与CH4通道之间时,增加了高温区与烧嘴端面之间的距离,减少了外侧端面受到的传热量;双通道烧嘴利用CO2稀释O2的方式降低反应强度,减少了辐射传热量,从而降低了烧嘴外侧端面温度,改善了外侧端面热应力分布。采用双通道形式的烧嘴在端面温度及热应力分布方面更具优势。
低温氧化过程中煤的宏观特性与微观结构变化
沈冰洁, 黄婕, 曹银平, 张福行
2021, 47(1) :17-25. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191028001
摘要:
为深入研究炼焦煤的低温氧化行为,以瘦煤、肥煤和气煤为研究对象进行了升温与恒温氧化实验,并采用低温氮气吸附仪、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对氧化后的样品进行表征。恒温实验结果表明:在3种设定温度(95、130、190 ℃)下,煤所释放的CO有少量来自煤自身的热分解,大部分来自氧化反应所产生的碳氧络合物的分解。氮气吸附实验和SEM-EDS结果显示,在95 ℃下氧化对煤结构的破坏作用较小,但在190 ℃下氧化后,煤表面裂隙增多,粉化程度变高,煤的总孔容、平均孔径增大,由于部分氧化产物堵塞孔洞,因而比表面积下降。煤表面存在Al、Si元素,可以推断附着的颗粒中包含Al2O3、SiO2。FT-IR结果显示,在氧化过程中,煤的羟基、甲基、亚甲基与O2反应后生成了羰基、羧基和醚键等碳氧络合物,并进一步被分解为CO、CO2等气体。提出了气体产生机理,经HSC Chemistry 6.0软件计算认为其在热力学上可行。
一种改进的分隔壁精馏塔简捷计算方法
叶贞成, 倪泽雨, 程辉
2021, 47(1) :26-34. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191010001
摘要:
针对现有分隔壁精馏塔四塔等效模型简捷计算方法的不足,提出了一种改进的计算方法,根据Underwood方程确定分隔壁精馏塔的最小气相流率。该方法可以结合设计要求快速确定精馏塔的塔板数、进出料位置、回流比、气液分配比等操作参数。为了验证设计方法的有效性,分别选取3种不同分离因子的进料物系进行设计并将获得的设计结果在HYSYS软件中进行严格模拟,结果表明:与其他设计方法相比,该方法可以更准确地计算出预分馏塔与主塔之间连接流股的组成,且所需要的年总成本较小。
加热卷烟制品传热与烟气流动过程数值模拟
肖卫强, 周国俊, 蒋健, 胡安福, 詹望成, 郭杨龙
2021, 47(1) :35-40. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191029004
摘要:
以加热卷烟制品为研究对象,采用计算流体力学(CFD)方法研究加热卷烟制品烟丝在加热和抽吸模式下的烟气流动和传热过程,建立了加热卷烟制品内部烟丝加热和烟气流动的数学模型。结果表明:加热卷烟制品经加热器加热后,烟丝段温度升高至493.6 K,总传热系数为3.4 W/(m2·K);由于在抽吸模式下有烟气通过,烟丝段温度由394.1 K降低至393.8 K,但烟气流动对温度分布影响较小;从通风端到抽吸端,压力逐渐降低。
(6,5)单壁碳纳米管对盐酸阿霉素的载药研究
仲文博, 张敏, 章弘扬, 王月荣, 胡坪
2021, 47(1) :41-47. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191122001
摘要:
以分离后的单壁碳纳米管为载药工具,制备了一种(6,5)单壁碳纳米管-盐酸阿霉素-人血清白蛋白-叶酸((6,5)SWCNT-Dox-HSA-FA)四元靶向载药系统。首先通过反应制备得到三元复合物Dox-HSA-FA,并采用双水相萃取法分离得到(6,5)SWCNT;然后采用超声作用将(6,5)SWCNT分散至Dox-HSA-FA中制备得到(6,5)SWCNT-Dox-HSA-FA;最后采用Hep G2细胞对四元复合物进行细胞毒性评价。结果表明,Dox-HSA-FA和(6,5)SWCNT-Dox-HSA-FA的半数抑制浓度(IC50)分别为27.3 μg/mL和25.7 μg/mL,表明四元复合物可以提高盐酸阿霉素的靶向性。
丹参酮IIA通过改善线粒体功能和氧化应激减轻大鼠认知障碍
李洁, 毛宇, 蒋可欣, 马磊, 王蕊
2021, 47(1) :48-57. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191128004
摘要:
通过建立双侧颈总动脉结扎(BCCAO)大鼠模型和H2O2诱导的原代星形胶质细胞的氧化损伤模型,探究丹参酮IIA(TSA)的神经保护作用和机制。TSA逆转了BCCAO诱导的大鼠认知障碍和神经元丢失,增加了皮层和海马中脑源性神经营养因子(BDNF)的表达。TSA抑制了细胞活力的降低和乳酸脱氢酶(LDH)的释放。其次,TSA减弱了线粒体膜电位(MMP)的丧失,并增加了三磷酸腺苷(ATP)水平。TSA显著逆转了由线粒体复合酶异常引起的损伤,降低了活性氧(ROS)积累和脂质过氧化水平,同时增强了抗氧化能力。研究表明,TSA可以增强线粒体生物能并有效减轻氧化损伤,发挥神经保护作用。
头孢氨苄降解菌的分离鉴定及其降解特性
杨涛, 孙贤波, 刘勇弟, 蔡正清
2021, 47(1) :58-66. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191009009
摘要:
从生活污水处理厂污泥中筛选出一株能高效降解头孢氨苄的菌株CQ2,鉴定为苍白杆菌(Ochrobactrum sp.)。考察了温度、pH、混合强度和接种量等对CQ2菌的生长和头孢氨苄降解率的影响,确定最佳培养条件为温度30 ℃、pH 7.0、转速150 r/min、接种量5%(体积分数)。在该条件下培养CQ2菌28 h,对水中初始质量浓度为10 mg/L的头孢氨苄的降解率可达100%;CQ2菌对其他抗生素的降解效果为:培氟沙星<磺胺嘧啶<土霉素<阿莫西林。基于液相色谱-串联质谱仪(LC-MS/MS)测定的降解中间产物,提出了CQ2菌生物降解头孢氨苄的初步路径。
基于CCF-PLS的通讯系统异常根因分析
郁枫, 杨帆, 熊智华
2021, 47(1) :67-73. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191128006
摘要:
针对通讯网络升级后出现的系统性能下降问题,提出了一种互相关函数-偏最小二乘(CCF-PLS)方法对系统性能进行监测,并给出导致系统性能下降的根本原因变量。对于大采样间隔且线性特性较强的通讯系统,PLS模型能很好地建立关键性能指标(KPI)与其他观测变量的回归模型。由于观测变量中存在较多与KPI不相关的成分,采用CCF能很好地筛选与KPI强相关的变量,因而可以作为前端处理步骤。在此基础上,结合贡献图方法,CCF-PLS给出导致系统异常的根本原因。仿真结果显示,本文方法具有良好的应用效果。
基于音频内容和歌词文本相似度融合的翻唱歌曲识别模型
陈颖呈, 陈宁
2021, 47(1) :74-80. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191029002
摘要:
翻唱歌曲识别是音乐信息检索(Music Information Retrieval, MIR)领域最具挑战性的任务之一。为了提高翻唱歌曲识别(Cover Song Identification, CSI)的准确率,研究者提出了多音频特征相似度张量积图融合的翻唱识别模型,但相似度高维空间几何结构的学习大幅度增加了模型的时间复杂度,同时该模型没有考虑歌词对翻唱识别的重要性。本文提出了基于音频内容和歌词文本相似度融合的翻唱识别模型。采用深度学习的方法分别提取音频特征和歌词特征,并采用相似度网络融合模型对这两种特征的相似度进行融合。为了验证算法的有效性,构建了Covers2326多模态数据库。实验结果表明,与基于多音频特征相似度张量积图融合模型相比,本文模型取得了更高的识别准确率和更低的时间复杂度。
面向手语识别的视频关键帧提取和优化算法
周舟, 韩芳, 王直杰
2021, 47(1) :81-88. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191201002
摘要:
基于计算机视觉的手语识别技术可以为聋校的双语教学带来很大的便利,而手语识别技术的难点之一在于视频关键帧的提取。根据手语视频关键帧的特点和手语者的手语习惯,提出了一种面向手语识别的视频关键帧提取和优化算法。首先利用卷积自编码器提取视频帧的深度特征,对其进行K-means聚类,在每类视频帧中采用清晰度筛选取出最清晰的视频帧作为初次提取的关键帧;然后利用点密度方法对初次提取的关键帧进行二次优化,得到最终提取的关键帧进行手语识别。实验结果表明,本文算法能大量消除冗余帧,并能提高手语识别的准确率和效率。
基于强化学习和角度惩罚距离的冰晶连续优化算法
许毅, 冯翔, 虞慧群
2021, 47(1) :89-100. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191125003
摘要:
针对全局连续优化问题,提出了一种基于强化学习的概率更新和角度惩罚距离偏差策略的冰晶连续优化算法。首先,通过模拟湖水结冰的自然现象,提出了冰晶连续优化算法,实现对连续极值问题的求解。在选择湖水中心时,加入的角度惩罚距离能更好地平衡收敛性和多样性,消除临时湖水中心带来的能量计算误差;然后,基于强化学习的概率更新可以对新生晶体的位置有更好的引导效果,加快湖水的结冰过程,更快地逼近湖水中心−全局最优点;最后,为了验证概率更新和角度惩罚距离的有效性,对加入概率更新策略前后的算法进行了比较。将本文算法与其他4种算法在12个基准函数上进行了比较,验证了算法的有效性。
波箔型气体箔片推力轴承润滑性能的数值研究
许浩杰, 高磊, 安琦
2021, 47(1) :101-109. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191006001
摘要:
以波箔型气体箔片推力轴承为研究对象,运用弹性力学理论构建了波箔和顶箔的受力变形模型,计算箔片结构变形量,得到气膜厚度方程。在此基础上,结合可压缩气体Reynolds方程,构建了一种能够对波箔型气体箔片推力轴承润滑性能进行计算的流固耦合模型。结合具体文献对所建立的流固耦合计算模型进行了验证,证明了算法的可靠性。通过具体算例,用数值方法研究了轴承的量纲为一气膜压力分布、量纲为一气膜厚度分布与箔片结构变形量分布。对比研究了箔片推力轴承和刚性推力轴承的润滑性能,发现箔片轴承的气膜厚度较大,承载力和摩擦力矩较小。深入研究了波箔厚度、波拱半长、波拱半径和顶箔厚度对轴承润滑性能的影响规律,得到了相关曲线图,结果表明:轴承的承载力和摩擦力矩随波箔厚度或顶箔厚度的增大而增大,随波拱半长或波拱半径的增大而减小。
汽车发动机张紧轮主轴力学分析及其疲劳寿命计算方法
徐海涛, 缪宏钢, 翁涛, 安琦
2021, 47(1) :110-115. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191107001
摘要:
以汽车发动机臂式张紧轮机构为研究对象,对张紧轮工作过程进行力学分析,构建了张紧轮主轴受力的力学计算模型,以及张紧轮主轴弯曲应力的计算方法。结合累积疲劳损伤理论和雨流计数法,构建了张紧轮主轴疲劳寿命的计算方法。结合一个具体算例,数值计算了张紧轮主轴的疲劳寿命,并与实际寿命进行了对比。研究了若干参数对张紧轮主轴力学性能和疲劳寿命的影响规律。结果表明,影响张紧轮主轴疲劳寿命的主要因素是皮带轮与力臂之间的距离l1和衬套长度l2,减小l1l2均可有效延长张紧轮主轴的疲劳寿命,张紧轮力臂长度L和涡卷弹簧扭转刚度T'对张紧轮主轴寿命无显著影响。
一种可升降式变电站室内巡检机器人控制系统设计
姚楚阳, 刘爽
2021, 47(1) :116-122. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191203005
摘要:
针对变电站室内环境复杂,人工巡检强度大,传统巡检方式覆盖范围小、效率低的问题,研究了一种可升降式变电站巡检机器人。首先,根据变电站室内环境和巡检点的位置信息,设计了一种改进Floyd全局路径规划算法以搜索执行巡检任务的最优路径,提升了机器人执行巡检任务的效率。其次,设计了一种基于欧拉数值积分的轨迹跟踪控制算法,提升了机器人的控制精度。最后,设计了升降平台和摄像头云台的控制方法。为了验证该控制系统方案的可行性,在室内环境进行了实验,结果表明机器人在执行完多次巡检任务后位置累积误差范围为10 cm,可以准确采集到电力设备图像数据,满足变电站巡检任务要求。
基于化学气相沉积法铜基大面积单晶双层石墨烯薄膜的快速生长
张津铭, 牟海川, 谢海芬
2021, 47(1) :123-128. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20191111001
摘要:
通过分段控制甲烷与氢气的流量比以及增加氧气的供应,使用低压化学气相沉积设备(LPCVD)、在40 min的生长时间内、在铜箔上生长出连续的高质量的单晶石墨烯薄膜。研究表明,双氧钝化的使用和调整甲烷与氢气的流量比可以达到石墨烯的最佳成核和生长速率,使得石墨烯可以在短时间内生长为连续的单晶薄膜;石墨烯基场效应晶体管(FET)展现了优良的电学特性,其空穴迁移率可达到4 347 cm2/(V·s)。