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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2013年39卷1期

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水力旋流器内部流场模拟分析与PIV验证
许妍霞, 唐波, 宋兴福, 李树民, 孙泽, 于建国
2013, (1) :1-7.
摘要:
以直径为140 mm水力旋流器作为研究对象,采用计算流体力学(CFD)技术对旋流器内部流场进行数值模拟,并对所建立的模型进行激光粒子图像测速(PIV)实验验证。基于数值模拟和实验结果,分析了旋流器内部压力、切向速度、轴向速度和径向速度的分布。利用PIV技术对旋流器内部流场进行测量,考察了不同入口速度下旋流器圆柱段区域瞬态速度场。通过对比数值计算与测试结果表明:CFD模拟可以有效预测水力旋流器内部流场分布,帮助探索旋流器内的流动状态和分离机理;利用PIV技术测量旋流器内部流动特性和速度分布,其测量结果与CFD计算结果吻合良好,验证了数值模型的准确性。
S-W缺陷影响单壁碳纳米管拉伸和扭转力学性能的仿真研究
张桂新, 王和慧, 陈一凡, 郭卫红
2013, (1) :8-17.
摘要:
基于分子结构力学方法,应用APDL(ANSYS Parametric Design Language)参数化编程,建立了含S W(Stone Wales)缺陷的单壁碳纳米管有限元模型。提出方向角的概念以表征缺陷的不同类型。对一系列含S W缺陷的单壁碳纳米管进行轴向拉伸和纯扭转的仿真计算,揭示出缺陷类型、数量和排列方式对其力学性能的影响规律。结果表明,弹性和剪切模量都会因缺陷的存在而出现不同程度的折损,特殊情况下反而上升,可从能量观点加以解释。缺陷的类型和排列方式决定其对弹性和剪切模量的影响趋势;当缺陷的类型和排列方式一定时,弹性和剪切模量的折损率与缺陷数量大致成正比。所得结论对实际含缺陷碳纳米管力学性能的评估和缺陷状况的预测均具有指导意义。
亚微米纺锤形超细碳酸钙的制备
邓捷, 成居正, 陈雪梅
2013, (1) :18-23.
摘要:
采用碳化法制备亚微米纺锤形超细碳酸钙,用TEM、XRD等手段分析表征了碳酸钙粒子的形貌和结构,探讨了碳化起始温度、晶形控制剂添加量等关键工艺条件对碳酸钙形貌的影响。结果表明:在碳化起始温度为30~35 ℃,六偏磷酸钠添加质量分数为0.8%~1.2%时,可制备出粒径200~600 nm、长径比约为4,粒径分布均匀的亚微米纺锤碳酸钙;晶形控制剂(NaPO3)6的主要作用是增加碳酸钙生长过程的空间位阻,促进CaCO3成核,抑制其生长。
聚硫聚氨酯的合成及其热力学性能
吴晓权, 陆跃, 饶炬, 汪济奎
2013, (1) :24-28.
摘要:
以聚硫橡胶(PS)、聚四氢呋喃(PTMG)、二苯基甲烷二异氰酸酯(DPMDI)为原料,制备聚硫聚氨酯(PS/PU)复合材料。研究了G4、G112、G21C不同型号聚硫橡胶及其质量分数对聚硫聚氨酯复合材料结构和热力学性能的影响,进行了红外分析、差示扫描热分析(DSC),通过TGA确立了热降解活化能。结果表明:G4和G21C型聚硫橡胶改性的聚氨酯具有更好的热稳定性能,其降解活化能可达171.36 kJ/mol。
解藻酸弧菌株ATCC 17749中海藻酸裂解酶基因的克隆与鉴定
胥晴晴, 朱云霞, 王克平, 叶江, 张惠展
2013, (1) :29-34(41).
摘要:
以解藻酸弧菌株(Vibrio alginolyticus)ATCC 17749为研究对象,利用生物信息学寻找并预测得到5个可能的海藻酸裂解酶基因algV1、 algV2、 algV3、 algV4和 algV5。通过构建5个以pET 28a(+)为载体的大肠杆菌表达质粒pET28a algV1、pET28a algV2、pET28a algV3、pET28a algV4和pET28a algV5,实现了5个基因的异源表达,并经海藻酸裂解酶定量和定性的活性分析,确定5个基因的编码产物都具有海藻酸裂解酶活性,其中重组的algV1、 algV2和 algV3为胞外酶,algV4和algV5为胞内酶。
煤和蓝藻的共热解特性研究
钱亚平, 李伟锋, 陈雪莉, 张强, 刘海峰
2013, (1) :35-41.
摘要:
采用热重分析法,对神府煤和蓝藻单独热解及共热解(蓝藻掺混比,即蓝藻与干基混合物的质量比为5%, 10%, 20%, 40%和80%)特性进行了研究。研究表明:蓝藻挥发分析出的极值温度比煤低,而且热解速率比煤快。蓝藻组成复杂、挥发分含量高且含有的不稳定键多,所以在较低温度下就会被破坏,从而以较高的速率挥发出去。当蓝藻与神府煤共热解时,低温下蓝藻的挥发分析出后,暴露出来的灰分覆盖在煤的表面,灰分中具有催化作用的碱和碱土金属会加快煤的热解反应,使煤的挥发分提前析出。当蓝藻的掺混比为40%和80%时,协同作用较明显,热解焦的产率比理论值低。
化纤中水回用于循环冷却水系统的缓蚀阻垢研究
冯长春, 焦莉莉, 朱康生, 陈康
2013, (1) :42-46.
摘要:
根据对某化纤企业中水的水质监测,分析了化纤中水的水质特点和应用于循环冷却水所面临的问题,提出了系统水质稳定处理中的缓蚀阻垢要求,研制了针对化纤中水水质特点的高效缓蚀阻垢剂,测试了其在不同条件下的缓蚀阻垢性能,并在实际应用中取得良好的效果,解决了化纤中水回用于循环冷却水系统的腐蚀和结垢问题。
流化床侧喷技术制备淀粉颗粒的工艺研究
龙园园, 景秋芳, 陈爱玲, 任福正
2013, (1) :47-50.
摘要:
采用流化床侧喷技术制备淀粉丸芯,主要以颗粒粒径分布、流动性及表面形态为评价指标,考察了黏合剂及工艺参数对制粒效果的影响。结果表明,选择流化床进风温度70 ℃,进风风量60~70 m3/h,雾化压力0.15 MPa,在17.5 g/min速度下喷入黏合剂(HPMC K100的质量分数为3%),当黏合剂的用量为起始物料质量数的3.0%时,在65~100目的颗粒收率较高,且具有良好的流动性和较规整的表面形态。
考虑污垢增长的柔性换热器网络综合
陈鹏鹏, 李继龙, 樊婕, 洪水红, 都健
2013, (1) :51-54.
摘要:
针对以往考虑污垢增长的柔性换热器网络(HEN)综合方法计算复杂、求解难度大等问题,提出了改进措施:首先简化由虚拟温焓图法得到的污垢热阻最大时的换热器网络结构,通过Excel中单变量求解函数对制约换热的因素进行调整来保证换热约束和降低总费用;然后应用遗传/模拟退火算法优化网络的换热面积。采用实例研究对该方法进行验证,结果表明:该方法在节省年度总费用的同时,有效地降低了计算复杂度,提高了计算效率。
基于DE-BP算法的模糊神经网络控制器及其在污水处理溶解氧浓度控制上的应用
张照生, 罗健旭
2013, (1) :55-60.
摘要:
针对污水处理过程这一多变量、强耦合的复杂非线性系统,提出了一种基于差分进化算法的模糊神经网络控制方法,并应用于污水处理过程溶解氧浓度的控制。首先利用差分进化(DE)结合BP的混合算法对给定的模糊神经网络控制器结构参数进行离线优化,然后利用BP算法较强的局部搜索能力,对参数进一步在线调整。将所提出的控制器用于污水处理BSM1仿真平台的溶解氧浓度控制,控制性能优于常规的模糊控制器,仿真结果表明了该控制策略的有效性。
基于改进的迭代动态规划的化工过程动态优化
潘衍, 费正顺, 赵利, 梁军
2013, (1) :61-65.
摘要:
为了对化工动态系统进行快速的全局优化,结合并加强迭代动态规划算法和一阶梯度算法的优势,同时利用随机搜索和定向搜索,提出了基于一阶梯度算法的迭代动态规划算法,通过2个化工生产实际例子应用,证明了该算法具有高效、高精度、全局性好等特点。
基于改进的量子进化算法的PIλDμ控制器整定
牟金善, 王昕, 王振雷, 钱锋
2013, (1) :66-70.
摘要:
根据改进的量子进化算法提出了一种PIλDμ控制器整定方法。在该方法中,控制器的5个参数Kp,Ki,Kd,λ,μ被选为优化变量。在染色体中,每个量子位有3个Bloch球面坐标,经过解空间变换后,它们对应待求参数的值。同时,在每一代中,最优染色体和最优解可被选择出来,并根据得到的解的性能进行染色体的更新和变异操作。经过若干次的迭代操作,可以得到最优PIλDμ控制器的参数值。在迭代过程中,以积分时间乘以绝对误差(ITAE)作为控制器的性能指标进行最优解的判定。与其他整定方法得到的控制器性能比较,仿真实验结果说明了此方法的有效性。
基于增量式拟进化规划算法的TE模式切换最小时间动态优化
郭轩, 杜文莉, 钱锋
2013, (1) :71-76.
摘要:
以往对聚烯烃牌号切换的优化一般采用序列二次规划和迭代动态规划方法。本文针对不同成分产品之间的切换问题,建立两层控制结构的牌号切换系统:回路控制层和牌号切换层,通过控制变量参数方法转化为带有约束的非线性规划问题。针对该问题控制变量轨迹的特性,提出一种增量式的拟进化规划方法(IEA)。对于最小时间优化问题,采用双层优化策略:内层以某个给定末端时间产生可行解,搜索可行域;根据内层可行域的大小,收缩末端时间。将该方法应用于TE仿真系统,得到TE 模型两种不同生产状态之间切换的最小时间和切换过程中操作变量的轨迹,验证了所提方法的有效性。
基于不确定信息的系统建模与状态预测方法
韩少鹏, 陆宁云, 姜斌
2013, (1) :77-82.
摘要:
针对工业过程中广泛存在的信息不确定性、信息传递的时滞特性以及过程本身的非线性和动态特性,研究了基于不确定数据信息的生产过程系统级建模与过程变量的状态预测方法;提出基于小波互信息的信息传递时延估计方法,建立了概率时延符号有向图模型;采用组合预测方法,实现生产过程中关键变量实时状态的准确预测。在空分过程中进行了应用研究,初步结果表明该方法具有良好的预测精度、实用有效,具有应用推广前景。
一种基于不确定度的数据关联敏感指标
郑永隆, 林家骏
2013, (1) :83-89.
摘要:
数据关联是信息融合研究领域中最为关键的步骤之一,关联性能的好坏直接影响最终的融合效果。分析并指出了目前常用评估指标的不足之处,同时提出了一种基于不确定度的数据关联敏感指标。该指标将状态向量及其误差协方差视为一种概率分布,在位置均方根误差基础上,引入不确定度的概念,完成了对状态估计无偏性和稳定性的综合评价。实验仿真结果表明:针对不同的数据关联算法,由于考虑了估计状态的不确定性,该指标可以更加敏感地反映出各个关联算法之间的优劣。
基于小波变异的改进粒子群算法
程慕鑫, 刘漫丹, 夏伟
2013, (1) :90-94.
摘要:
为了提高粒子群算法搜索精度和避免陷入局部最优,提出了一种改进的粒子群优化算法。一方面引入平均最好位置调整速度,使粒子可以利用更多的信息决策自己的行为;另一方面对引入的平均最好位置进行小波变异,增加算法的种群多样性。仿真实验结果表明:改进的粒子群算法具有寻优能力强、搜索精度高、稳定性好等特点。
基于文化进化的群搜索优化算法
赵振伟, 阎兴頔, 侍洪波
2013, (1) :95-101.
摘要:
群搜索算法(Group Search Optimizer,GSO)是一种新的群智能优化算法,适宜于解决多极值高维度优化问题,但其在优化的后期由于种群多样性不够,容易陷入局部最优。对GSO算法进行了改进,将文化算法的模型运用到GSO算法中,并引入群体适应度方差的概念来判断是否进行影响函数操作以提高收敛效率。将该算法与遗传算法(GA)、粒子群算法(PSO)和基本的GSO算法进行优化测试函数的对比实验,并将其运用于丁烷化工业过程中效益最大化问题的研究,所得结果均验证了改进算法的有效性。
双层结构预测控制计算复杂度分析
魏峰, 邹涛, 于浩, 林云峰
2013, (1) :102-107.
摘要:
在大规模系统在线实施中,双层结构预测控制计算存在复杂度较高、在线求解时间较长的缺陷,从而限制了它的求解效率。通过对稳态目标层和动态控制层的计算复杂度理论分析以及仿真验证,得出影响算法求解效率的主要因素为系统控制输入数和控制时域,且算法的时间复杂度正比于控制输入数和控制时域乘积的三次方。为双层结构预测控制在工程设计中的应用提供了有益的参考。
V型填料密封压紧过程受力计算方法
秦瑶, 王财生, 周琼, 安琦
2013, (1) :108-114.
摘要:
以V型填料密封为研究对象,对其填料装填压紧过程进行力学分析,运用弹性力学的有关理论,在考虑摩擦力、压紧力和内外接触过盈量的前提下,建立了填料装填过程的受力和变形的计算模型。运用所建立的填料密封力学计算模型,针对一个具体的V型填料密封进行了计算研究,在几种不同的工况下,计算得到了装填过程压紧力和内外过盈量大小对轴向位移和内外接触面上的应力分布规律的影响曲线,并对这些曲线进行了分析说明。
新型定向钻杆接头HLBT-8A的抗扭性能分析
高连新, 焦文鸿, 董强, 袁鹏斌
2013, (1) :115-120.
摘要:
阐述了新型定向钻杆接头HLBT 8A的基本结构和设计思想,并对该新型钻杆接头的最大屈服上扣扭矩进行了近似计算,运用有限元方法对该接头的上扣性能进行了分析,重点分析了主台肩、副台肩及螺纹所分担扭矩的情况,得到了该接头上扣扭矩 圈数曲线图,并通过全尺寸试验进行了验证。计算和试验结果表明,该接头具有先进的螺纹形式和合理的扭矩台肩结构,具有优良的抗扭性能、合理的应力分布,研究结果可以为开发更多适合工程实际需求的特殊螺纹钻杆接头提供参考。