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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

当期目次

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化学工程
SnOx-CeOx/沥青基球形活性炭催化剂选择性催化还原NO的脱硝性能
王艳莉, 崔均烜, 褚晨婕, 詹亮
2023, 49(2) :153-160. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20211014002
摘要:
以高软化点石油沥青原料制备的沥青基球形活性炭(PSAC)为载体,采用浸渍法负载锡、铈氧化物制备SnOx-CeOx/PSAC系列催化剂,考察催化剂在低温下的脱硝性能,并采用N2吸附/脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对催化剂进行表征。结果表明,在CeOx/PSAC催化剂中添加SnOx后催化剂的脱硝活性显著增加,但随着金属担载量(质量分数)增加,脱硝活性呈现先升高后降低的趋势,Sn、Ce担载量分别为5%和13%的SnOx-CeOx/PSAC(以Sn(5%)Ce(13%)/PSAC表示)催化剂具有最高的脱硝活性,在该催化剂条件下,100~300 ℃时可得到最高的NO转化率(98%)。添加SnOx后,CeO2在载体表面的分散性得到提高,由于Sn4+替代Ce4+掺杂于立方相CeO2晶格中形成固溶体,因而催化剂的脱硝活性提高。此外,与单组分铈催化剂相比,Sn(5%)Ce(13%)/PSAC催化剂具有较好的抗SO2毒化性能。
半间歇式沸腾床反应器中液相循环速度的测定
王伟伟, 张建鹏, 岳志, 黄子宾, 程振民
2023, 49(2) :161-167. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20211130001
摘要:
采用内径286 mm、高7.2 m的气-液-固三相沸腾床反应器进行了液相间歇、气相连续的操作研究,以水、空气、Al2O3球形颗粒构成三相体系,在固含率(体积分数)12% ~ 30%和表观气速0.086 ~ 0.216 m/s下对宏观液相循环速度进行了测定。采用示踪剂法测定反应器进出口的多组示踪剂浓度曲线,使用MATLAB软件对液相轴向扩散系数进行求解,再代入爱因斯坦扩散系数定义式得到液相循环速度。实验结果表明,随着表观气速增大,液相循环速度相应增大;在固含率低于30%时,随着固含率增加,液相循环速度相应增加;但随着固含率进一步增大,液相循环速度的增幅越来越小。
基于数据驱动的气化炉出口温度在线测量
杜旭鹏, 王钰琪, 许建良, 于广锁, 刘海峰
2023, 49(2) :168-175. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20211116001
摘要:
为实时监控气流床气化炉的气化温度和运行状态,收集气化炉激冷系统和反应系统等系统的可测量数据,采用理论计算模型和遗传算法改进的BP(GABP)神经网络模型对气化炉出口温度进行预测,并与工业测量数据进行对比分析。结果表明,由激冷系统理论计算模型可以得到气化炉出口温度,但因测量参数敏感度低,导致温度预测精度和稳定性较差。采用GABP神经网络模型总体上可以提高预测温度的精度和稳定性,但反应系统中由于煤量波动和煤质数据缺乏等原因,导致部分区间预测误差较大;采用激冷系统参数可大幅提高绝大部分区间内温度的预测精度,预测误差保持在15 K以下,可满足不同工况下的气化炉温度实时在线监测需要。
基于代理模型的炼厂氢网络与脱硫系统同步优化
吴依凡, 夏志鹏, 吉旭, 周利
2023, 49(2) :176-187. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220112002
摘要:
脱硫过程的准确建模是实现氢气分配网络和脱硫过程协同优化的基础。脱硫过程模型的简化和假设会导致结果次优,而基于过程热力学的严格过程模型会带来繁琐的计算工作量。为解决这一困境,提出了一种基于代理模型技术的炼油厂氢气网络和硫化氢脱除过程耦合优化的新策略。基于严格脱硫过程模型开发其代理模型,再将代理模型集成到氢气网络优化的数学规划模型中,以实现高效准确求解。将该方法应用于国内某炼油厂的氢网络集成,在有效控制系统中硫化氢含量的同时实现了系统优化。相比于基于简化脱硫模型的文献方法,本文方法所得结果较优,证明了该方法的有效性。
应用化学
烷基链结构对吐温表面活性剂包载姜黄素的影响
郑雨晴, 王小永
2023, 49(2) :188-195. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220103001
摘要:
姜黄素在3种吐温聚集体中的稳定性和结合常数的大小顺序为:吐温-85囊泡 > 吐温-60囊泡 > 吐温-80胶束。紫外吸收光谱和荧光发射光谱测定结果表明姜黄素以疏水作用为主要驱动力包载于吐温聚集体的烷基链疏水区域。核磁共振氢谱测定结果表明姜黄素的包载位置和作用力与吐温的烷基链结构有密切关系。相比粒径约为92 nm的吐温-60囊泡,烷基链中含有双键的吐温-80的疏水区域生成了具有疏松排列结构的吐温-80胶束,这使得姜黄素表现出较低的稳定性、结合常数,以及紫外吸收强度和荧光发射强度。带有3条不饱和烷基链的吐温-85能够生成粒径约为150 nm的囊泡,其双分子层具有最高疏水性,因此其对姜黄素有最好的包载效果。
水松纸透气度对中支卷烟主流烟气及燃烧温度的影响
黄华, 戴路, 周炜, 杜芳琪, 詹望成, 王辉
2023, 49(2) :196-201. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220126001
摘要:
以不同透气度水松纸的中支卷烟为研究对象,分析测试了卷烟主流烟气成分,并采用红外热像仪测定了卷烟的燃烧温度。结果表明:随着水松纸透气度增大,中支卷烟主流烟气中总粒相物、水分、焦油、烟碱和CO质量均呈显著下降趋势,抽吸口数呈增加趋势;单口总粒相物、水分、焦油以及CO释放量直线降低,单口烟碱释放量基本没有变化。感官质量方面,随着水松纸透气度的增加,烟气特性均呈下降趋势,吃味特性则先上升后下降,香气和谐调性下降较明显,杂气呈先上升后下降趋势。中支卷烟抽吸最高温度、最高温平均温度、抽吸平均温度以及峰值平均值等随着水松纸透气度的增加均呈下降趋势,阴燃平均温度未发生明显变化。水松纸透气度变化造成卷烟滤嘴通风发生改变,不仅稀释了主流烟气指标,同时滤嘴通风度的增加抑制了烟丝的充分燃烧,从而导致燃烧温度降低。在保证整体香气特性、烟气特性的前提下,可适当提高水松纸的透气度来降低部分杂气和刺激性,从而提升整体抽吸舒适性。
神经网络BPNN模型机器学习方法应用于电化学去除氨氮过程的预测与优化
成睿, 孟广源, 殷瑶, 郑雨诺, 张芯婉, 李童, 陈鹏, 张乐华
2023, 49(2) :202-210. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220123003
摘要:
利用反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)建立氨氮去除效果预测模型和智能控制策略。模型由具有BPNN模型的预测模块和控制模块组成。首先,采用4层隐藏层(每层60个神经元)和负反馈调节机制开发BPNN算法,优化模型并预测氨氮去除率。参数分析及响应面模型对比结果表明所提出的BPNN模型具有更好的决定系数(0.9580)。根据水质变化和确定的氨氮去除率目标,通过BPNN模型获得电化学过程中电流智能调控策略,该智能控制策略减少了水质波动对氨氮去除的负面影响,并使能耗降低38%。
药物科学
丁苯那嗪调节TH和突触囊泡转运改善HD的机制研究
王如意, 范晶菁, 李洪林, 王蕊
2023, 49(2) :211-219. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220107002
摘要:
通过腹腔注射3-硝基丙酸(3-NP)建立亨廷顿舞蹈症(HD)大鼠模型,探究丁苯那嗪(TBZ)改善HD样症状的作用及机制。结果显示,TBZ缓解了3-NP诱导的HD大鼠体重下降和运动障碍,逆转了纹状体中亨廷顿蛋白(Htt)的表达和神经元丢失;同时TBZ调节了纹状体中神经递质的含量,抑制酪氨酸羟化酶(TH)和囊泡单胺转运体2(VMAT2)的表达,并保护突触免受损伤;TBZ通过同时调控突触囊泡转运和TH的表达以降低纹状体中多巴胺(DA)的释放和合成,保护突触功能和神经元,从而减轻HD样症状。
顺苯磺酸阿曲库铵(51w89)作为CD73抑制剂的发现及评价
刘永杰, 汤姜杨, 朱丽丽, 李洪林
2023, 49(2) :220-226. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220122003
摘要:
胞外5′-核苷酸酶(e5NT,又称CD73)是一个新兴的肿瘤治疗潜在靶点,与肿瘤的发生、发展、转移及不良预后密切相关。通过筛选发现顺苯磺酸阿曲库铵(51w89)可以抑制CD73的酶活性,其在分子水平的IC50为(13.30±0.34)μmol/L;通过表面等离子共振实验测得51w89与CD73蛋白的结合亲和力常数(KD)为20.45 μmol/L;在高表达CD73的人乳腺癌细胞MDA-MB-231中测得51w89抑制细胞中CD73的酶活性IC50为(17.70±0.98)μmol/L。51w89可抑制MDA-MB-231细胞的迁移能力,并且51w89可逆转单磷酸腺苷(AMP)对CD8+T细胞分泌IFN-γ的抑制作用。51w89可作为CD73潜在抑制剂用于后续的抗肿瘤研究。
生物工程
NADH扰动对酿酒酵母葡萄糖效应的影响
徐亚英, 李志敏
2023, 49(2) :227-235. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220106006
摘要:
利用不同拷贝数的载体在酿酒酵母中表达还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)氧化酶(NOX)和可替代氧化酶(AOX1),并通过线粒体定位信号减少AOX1对胞质NADH的影响,从而考察NOX和AOX1在分批发酵中对酿酒酵母葡萄糖效应的作用及其对葡萄糖生产衣康酸的影响。结果表明,高拷贝载体表达noxaox1基因的菌株均有明显的代谢变化,高拷贝表达nox菌株能够氧化胞质NADH,培养基中甘油分泌减少43.94%,衣康酸生产不受影响。而高拷贝表达aox1的菌株存在胞质残留AOX1,会氧化胞质NADH而减少甘油积累。利用线粒体定位信号AAC2和BCS1p将AOX1进一步定位至酿酒酵母线粒体,120 h时衣康酸产量增加至116.98 mg/L。但是AOX1、AAC2-AOX1和BCS1p-AOX1表达菌株都没有明显减少分批发酵中乙醇的积累。在高糖培养基中进行分批发酵,NOX能够减少葡萄糖效应甘油的积累,而AOX1 、AAC2-AOX1和BCS1p-AOX1不能减少葡萄糖效应副产物乙醇的积累。
信息科学与工程
基于双模式更新五行环算法的多目标冷链配送
任静, 项月, 刘漫丹
2023, 49(2) :236-246. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20211030001
摘要:
针对生产运输中广泛存在的冷链配送问题,建立了以配送成本最小化和顾客满意度最大化为目标函数的多目标冷链物流优化模型。基于五行环优化 (FECO) 算法,提出了双模式更新个体的五行环优化算法(FECO-DMUI),并对多目标冷链物流模型进行求解。将FECO-DMUI算法与FECO算法、NSGA-II算法、鲸鱼优化算法和灰狼优化算法进行比较,结果验证了本文模型和算法的有效性,同时验证了FECO-DMUI算法在多目标冷链配送问题中能更加高效地获得路径优化的最优解集。
坐标并行注意力下密集空洞卷积的脉络膜分割
刘渝, 夏源祥, 万永菁
2023, 49(2) :247-254. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20211209002
摘要:
脉络膜的变化与很多眼科疾病密切相关。医生在诊断过程中常需要手动分割光学断层扫描图像(Optical Coherence Tomography, OCT)中的脉络膜,再定量分析脉络膜健康状况,但人工分割费时费力。脉络膜自动分割难点在于OCT图像中脉络膜下边界模糊,很难捕捉上下文信息,并且脉络膜结构跟视网膜结构比较类似,容易混淆。为了解决该难点,本文提出了融合坐标并行注意力模块和密集空洞卷积模块的残差编解码模型;设计了一种桥结构,包含了注意力机制和空洞卷积,在增加模型感受野的同时抑制浅层噪声;同时为了使模型关注脉络膜结构信息,引入了一种包含结构相似性的混合损失函数来训练模型。实验结果表明,该模型能有效提升对脉络膜的分割精度,在OCT脉络膜数据集上,Dice系数和Jaccard相似度达到了97.63%和95.28%。
基于时钟触发长短期记忆的多元时序预测
冯勇, 冯述放, 罗娜
2023, 49(2) :255-268. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20211102001
摘要:
在多元时间序列预测方法中,传统的模型无法敏锐地捕获时间序列短期突变信号从而导致预测趋势滞后和误差较大。本文提出了一种基于时钟触发长短期记忆 (Clockwork Triggered Long Short Term Memory, CWTLSTM) 网络的多元时序预测模型,通过增强对短期信息的捕获能力提高了预测精度。CWTLSTM将网络中所有的神经元进行分组,对每个分组赋予不同的激活频率,每一组神经元只在时间步长等于周期的整数倍时才被激活。根据周期是否为1将网络分为主干网络链和短期输入增强链,短期输入增强链在靠近输出位置的时间步上激活时,将输入信息的运算结果单向地传递给主干网络链,增强此时的输入权重,使模型在存储长期信息的基础上能快速响应短期突变信息带来的数据波动。在空气污染数据集和水泥篦冷机数据集上的验证结果表明,本文模型在减少预测误差与趋势判断上均有较好的表现。
基于镜像空间的平移嵌入模型
葛学伟, 范贵生, 虞慧群
2023, 49(2) :269-275. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20211129001
摘要:
知识图广泛应用于许多人工智能(AI)任务。然而,现有知识图通常是不完整的,需对知识图进行补全或链接预测。本文通过对知识图中的实体和关系进行嵌入来预测知识图的缺失环节:首先,引入镜像空间的概念,使得模型具有学习对称和反对称模式的能力;其次,在新的空间模型中,关系仍然被建模为平移,而实体被建模为具有镜像点的点;最后,提出了MTransE模型将镜像空间的概念应用到TransE上,并在4个广泛使用的数据集上进行实验。实验结果表明,该方法能减少参数的规模,并提高了在4个广泛使用的知识补全数据集上的性能。
词典信息分层调整的中文命名实体识别方法
李宝昌, 郭卫斌
2023, 49(2) :276-283. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20211105003
摘要:
在中文命名实体识别任务中,字信息融合词汇信息能丰富文本特征,但一个字可能对应多个候选词汇,容易产生词汇冲突,融合无关词汇信息会影响模型的识别效果,对此提出了词典信息分层调整的中文命名实体识别方法。首先将所有潜在词语按照词语长度进行分层,通过高层词语反馈调整低层词语的权重来保留更有用的信息,以此缓解语义偏差问题和降低词汇冲突影响;然后将词汇信息拼接到字信息来增强文本特征表示。在Resume和Weibo数据集上的实验结果表明,本文方法与传统方法相比具有更优的效果。
ORBTSDF-SCNet:一种动态场景在线三维重建方法
李翔宇, 张雪芹
2023, 49(2) :284-294. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20211221001
摘要:
传统的三维重建技术在面对移动物体干扰时难以有效完成场景重建任务。针对该问题,本文提出一种基于SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)、TSDF(Truncated Signed Distance Function)和SCNet(Sample Consistency Networks)实例分割网络的三维重建方法ORBTSDF-SCNet。该方法采用深度相机或双目相机获取重建物体及场景的深度图与RGB图,且基于ORB_SLAM2实时获取位姿信息;采用基于结构化点云数据的表面重建算法TSDF与深度图相结合,实现在线三维模型重建;为了消除场景中移动物体对场景三维重建的干扰,提出采用SCNet实例分割网络检测和分割移动物体,并结合优化策略减小检测和实例分割误差以及深度图和RGB图对准误差。通过抠除移动物体,保证了重建场景的完整性。在ICL-NUIM、TUM数据集上的实验表明了本文所提方法的有效性。
机械与动力工程
叶片水射流表面强化工艺的数字孪生系统设计
杨悦, 姚树磊, 刘长利, 张显程, 张成成
2023, 49(2) :295-304. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220312002
摘要:
水射流表面强化是一种有效提升航空发动机叶片疲劳寿命的工艺方法。针对水射流表面强化装备和工艺系统还不具备对强化工艺的监测、检测、预测和决策的能力,将数字孪生技术引入到水射流表面强化工艺。首先根据水射流强化工艺原理,明确了水射流表面强化的数字孪生系统的框架;其次在实体层、模型层、数据层、应用层以及数据传输5个层面上完成了数字孪生系统的设计,实现了物理系统的强化装备和工艺的虚拟映射,以及各层级之间的连接和交互。应用实例表明,所构建的数字孪生系统能够实时监测强化设备的工作状态、检测强化后叶片的表面完整性、预测特定强化工艺下的强化效果,为强化工艺的选择和优化提供决策支持。