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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2016年42卷3期

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聚甲基丙烯酸/Laponite纳米复合水凝胶的制备及其黏接性能
王杰, 王梦雪, 沈睦贤, 王义明, 郭旭虹
2016, (3) :297-300. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.001
摘要:
采用甲基丙烯酸(MAA)在黏土Laponite纳米粒子表面原位聚合,制备了一种透明且对亲水和疏水表面均具有良好黏接性能的纳米复合水凝胶,并采用实验室自制的Johnson-Kendall-Roberts (JKR)表面能测量仪结合流变性能以及180°剥离强度测试,从微观和宏观相结合的角度系统地研究了此类水凝胶的黏接性能。研究结果表明聚甲基丙烯酸/Laponite纳米复合水凝胶是一种理想的假牙黏合剂材料。
聚氨酯反应挤出过程的数值模拟
唐豪, 宗原, 赵玲
2016, (3) :301-307. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.002
摘要:
采用三维有限元数值模拟结合标量混合分析方法,研究了反应物进料状态、转速及进料单体物质的量之比对聚氨酯在双螺杆挤出机中反应挤出过程的影响。反应进程不仅受停留时间控制,还与组分的均化程度有关。受组分浓度分布的影响,相比于预混进料,采用非预混进料方式导致反应程度较低;提高螺杆转速虽可加速均化过程,但却导致物料在挤出机中的停留时间缩短,因此需结合反应混合特性选取最优转速。通过数值模拟发现,采用90 r/min转速能达到较高反应程度。另外,模拟计算了不同预聚程度进料对反应挤出过程的影响。结果表明,采用二次投料法可阶段性控制聚合反应程度,提高反应挤出过程的稳定性,同时也便于为不同反应阶段的黏度范围匹配对应的反应器。
钾盐尾矿胶结工艺的优化研究
鲍园, 许妍霞, 宋兴福, 于建国
2016, (3) :308-313. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.003
摘要:
采用市售不同品位的轻烧氧化镁(65粉、70粉、75粉和85粉)对钾盐尾矿胶凝效果进行分析,同时考察钾盐尾矿胶凝过程中工艺条件对胶凝时间、流动性、流变性能和物性参数的影响。实验结果表明:65粉最适合于钾盐尾矿胶结回填的胶凝剂,胶凝性能随胶凝剂掺量的增加、胶凝时间的缩短而变优;温度影响反应速率和黏度,低温不利于胶凝反应和膏体胶凝性能;通过研究氧化钙和氯化钠这两种杂质对胶凝过程的影响,发现添加氧化钙可以加速胶凝反应,增强膏体的持水性能。
两亲共聚物SMASS对水煤浆流变学性能的影响
孟奎, 李莉, 郭旭虹
2016, (3) :314-320,438. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.004
摘要:
合成了一系列接枝率不同的两亲性共聚物分散剂——对氨基苯磺酸接枝马来酸酐-苯乙烯共聚物(SMASS),并用氢核磁共振及红外光谱对其结构进行了表征。通过测量接触角,发现该分散剂能有效改善煤表面的亲水性;运用高级旋转流变仪研究了水煤浆自身浓度、分散剂及其用量对水煤浆流变性能及稳定性的影响。实验结果表明分散剂能有效降低水煤浆的表观黏度和屈服应力,大幅提高水煤浆的稳定性,并且发现接枝率为0.28的SMASS1效果最好。进一步对比了接枝率均为0.50左右的SMASS2(接枝率为0.49)和氨基萘磺酸接枝马来酸酐-苯乙烯共聚物SMANS2 (接枝率为0.50),及一种木质素类商用添加剂(AD)对水煤浆降黏增稳的影响,发现SMASS2的综合效果最好。由此证明,SMASS是一种新型有效且相对廉价的水煤浆分散剂,具有良好的工业应用前景。
粒径对石油焦粉及煤粉的堆积与流动特性的影响
张正德, 陆海峰, 郭晓镭, 刘一, 龚欣
2016, (3) :321-328. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.005
摘要:
以窄粒径分布的2种工业原料粉体——石油焦粉与煤粉为实验物料,通过测试粉体的压缩性、休止角、剪切特性及流动能,研究了粒径对其堆积及流动性的影响,并对比分析了两者的差异性。研究结果表明:随着粒径的增加,粉体压缩性减小、堆积密度增大,基本流动能随之增大;休止角、内聚力和单位流动能随着粒径的增大而减小,粉体流动性变好;随着固结等级的提高,2种粉体的内聚力均增大,流动性变差;在相同固结状态下,2种粉体的剪切性能无明显差别。与大颗粒相比,粒径小于70 μm细颗粒的堆积特性及流动性对固结应力的变化更为敏感。不同粉体的对比表明,石油焦粉的堆积密度大于同等粒径的煤粉。在粒径大于70 μm的范围内,石油焦粉与煤粉流动性相当;而在粒径小于70 μm的范围内,石油焦粉的流动性略差于煤。
表面活性剂对二次雾化袋状破裂特性的影响
吴炬晖, 章文斌, 赵辉, 李伟锋, 许建良, 刘海峰
2016, (3) :329-334. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.006
摘要:
以表面活性剂水溶液为液相介质、空气为气相介质,采用高速摄像机研究表面活性剂对二次雾化破裂性质的影响,重点阐述了破裂形变特征上的变化。研究结果表明:在形变特征方面,临界胶束浓度(CMC)对二次雾化袋状破裂形态有着重要影响,除了最大液滴直径形变率(df,m/d0)基本不变,保持在1.64左右外,最大液环直径形变率(dr,m/d0)、最大轴向生长率(lm/d0)、最大径向生长率(hm/d0)和长宽比(lm/hm)等在表面活性剂质量分数小于CMC时均变化迅速,但在表面活性剂质量分数大于CMC后变化趋于平缓,dr,m/d0稳定在4.16左右,lm/d0稳定在6.36左右,lm/hm稳定在1.53左右。
溶剂预处理对淮南煤热解产物分布的影响
王胜春, 余振杰, 张德祥
2016, (3) :335-342. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.007
摘要:
采用吡啶 (Py)、四氢呋喃 (THF) 和CS2作为单一溶剂分别对淮南煤 (HN) 进行了溶胀处理。根据热解气析出速率、组成及热解半焦、焦油、热解水等产物分布,结合热重分析,系统考察了溶胀煤的热解行为。实验结果表明,溶胀煤的热解产物分布有显著改善,热解气体积和热解焦油有不同程度的增加,热解水产率降低;CS2和THF溶胀煤的热解气析出速率明显增大,Py溶胀煤的热解焦油产率最高,比HN原煤热解时产率提高了5.99%(质量分数,干燥无灰基),这表明溶剂和煤结构间有交互作用,从而提高溶胀煤的热解焦油产率。
三孢布拉霉菌发酵番茄红素提取工艺的优化
庞昆云, 吴嘉琦, 王泽建, 储炬, 庄英萍, 张嗣良
2016, (3) :343-350. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.008
摘要:
番茄红素作为一种类胡萝卜素,具有提高免疫力、延缓衰老等多种功能。利用发酵法生产番茄红素是满足市场需求的重要途径。为了更好地提升番茄红素的提取收率,降低发酵过程中各种杂质的含量。研究了不同的溶媒及处理方法对湿菌体进行直接高效萃取的新方法。将番茄红素发酵液经过抽滤、洗涤处理得到湿菌丝体,采用有机溶剂和超声波破碎结合的处理方法,考察了菌丝体状态、皂化条件、脱水剂、提取溶剂、菌丝量与提取溶剂的料液比例、提取时间和提取温度对番茄红素提取率的影响。实验结果表明,利用湿菌体直接提取番茄红素的方法是可行的,并确定了湿菌体直接提取的最优条件:用0.6 mol/L NaOH溶液皂化,乙醇脱水处理10 min,乙酸乙酯作为提取剂,菌丝体质量(g)与提取溶剂体积(mL)之比为1:75,在45 ℃超声处理20 min,可获得最高的番茄红素提取率。
改性聚磷酸铵/改性淀粉阻燃聚乳酸
王儒旭, 张伟阳, 程树军, 陆冲
2016, (3) :351-356. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.009
摘要:
以改性聚磷酸铵(MAPP)和改性淀粉(MST)分别作为酸源和碳源,以聚合物Jonctyl®ADR-4368(简称ADR)作为体系增容剂,通过共混及热压成型制备了阻燃聚乳酸(PLA)材料。采用极限氧指数(LOI)来表征共混物的阻燃性能,采用热重分析(TGA)表征共混物的热稳定性能,差示扫描量热仪(DSC)表征共混物的热学性能,扫描电镜(SEM)表征各样品以及刻蚀淀粉后样品的表面形貌,拉伸试验表征各样品的韧性以及强度。PLA复合材料的阻燃性能以及韧性相对聚乳酸有较大程度的提升,加入MAPP后复合材料热稳定性增加,加入聚合物ADR后体系相容性提高。
散堆聚乙二醇开管毛细管液相色谱柱的原位制备与评价
张维冰, 彭丽, 张凌怡, 高羽, 陈雅静, 刘海燕
2016, (3) :357-362. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.010
摘要:
采用表面引发原子转移自由基聚合反应,原位制备了聚乙二醇开管毛细管液相色谱柱,色谱固定相床超长的聚乙二醇分子在毛细管内壁形成散堆结构,极大地提高相比及样品容量,扫描电镜可观察到毛细管内壁形成的床层表面粗糙。在毛细管液相色谱模式下,4-羟基苯甲酸、苯甲酸、2,4-二羟基苯甲酸和苯的混合样品被用于评价其分离性能,结果表明,所制备的新型开管柱不仅保留了开管柱分析速度快的特征,也因其散堆结构较通常的开管柱提供更多的作用位点,还能有效改善分离性能。连续5次进样,4种小分子的混合物保留时间的相对标准偏差均小于2.5%,说明该柱的重复性较好。进一步将色谱柱用于混合蛋白质的分离,也取得了良好的效果。
阳极键合应力的原位拉曼光谱研究
明小祥, 唐佳丽, 于新海
2016, (3) :363-368. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.011
摘要:
介绍了一种基于原位激光拉曼光谱的阳极键合应力研究方法。通过自制的小型阳极键合装置,结合激光拉曼光谱仪,原位研究了在阳极键合升温、通电和降温过程中硅界面应力的演变过程。升温过程中单晶硅的拉曼峰位会向低波数移动,通电恒温键合过程中氧化硅的生长会在单晶硅界面引入拉应力,降温过程中单晶硅界面的应力状态发生从拉应力到压应力的转变。界面的氧化过程对阳极键合结构界面的应力状态有重要影响。
基于高斯过程和改进教与学优化算法的甲醇合成转化率软测量
双翼帆, 张凌波, 顾幸生
2016, (3) :369-374. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.012
摘要:
针对高斯过程软测量建模过程中,常用的共轭梯度法难以完成高维协方差矩阵的超参数确定等问题,引入了教与学优化算法(TLBO)对高斯过程的训练过程进行了优化,提高了模型训练速度。并对基本的教与学优化算法做出了相应的改进:一是改进了算法的"学生阶段";二是增加了"课外阅读阶段",提高了算法的性能。将这一建模方法应用于甲醇合成转化率测量中,结果表明,该方法具有较好的估计精度。
基于花香浓度的人工蜂群算法在机器人路径规划中的应用
刘东林, 陈银银
2016, (3) :375-381. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.013
摘要:
传统的人工蜂群算法是在一种较理想的环境中进行的,不会考虑风的阻力、长时间飞行找不到蜜源使体力下降等现实因素。本文提出了基于花香浓度的人工蜂群算法——FABC算法,在传统的人工蜂群算法中加入了步长和视野范围两个因素提升求解精度,并在侦查蜂阶段提出了花香浓度机制避免陷入局部最优,提高收敛速度。为了验证FABC算法的有效性,采用4个经典测试函数对FABC算法进行了仿真实验,并将实验结果与传统人工蜂群算法以及其他改进人工蜂群算法进行对比。最后将FABC算法应用到机器人路径规划仿真实验中,实验结果证明FABC算法能够有效地解决机器人路径规划问题。
一种基于压缩感知的时变稀疏信道估计方法
马时雨, 袁伟娜, 王建玲
2016, (3) :382-386. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.014
摘要:
对于快时变且稀疏环境下的正交频分复用 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统模型,现有的方法是基于基扩展模型(Basic Expansion Model,BEM)进行估计,并利用恒定幅值零自相关(Constant Amplitude Zero Auto Correlation,CAZAC)序列估计时延。本文利用信道响应中稀疏的观测矩阵,用压缩感知(Compress Sensing,CS)的正交匹配跟踪(Orthogonal Matching Pursuit,OMP)算法进行时延估计。仿真结果表明,两种方法都能对时延进行有效的筛选,但当多普勒频移增大、信噪比较低时,本文将OMP、BEM相结合的方法效果较优。
晶粒生长的双区域动力学蒙特卡洛模拟
张平, 李建华, 李洪林
2016, (3) :387-392. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.015
摘要:
现有的动力学蒙特卡洛方法模拟晶粒生长过程的结果与理论计算值之间大多存在偏差,其中重要的原因是现有方法大多采用只适用于计算小角度晶界Read-Shockley公式。针对此问题,本文提出了一种对大、小角度晶界都适用的双区域动力学蒙特卡洛模拟方法。该方法通过基于势函数的格点能量获得取向概率,从而避免使用Read-Shockley公式。为了解决引入势函数导致计算量大的问题,划分动力学蒙特卡洛的单区域结构为晶界区域和非晶界区域的双区域结构,并将势函数的计算限制在晶界区内,从而减少了计算时间。实验模拟结果表明:与传统的和改进的动力学蒙特卡洛方法相比,双区域动力学蒙特卡洛方法的微观组织演变更符合晶粒生长特征,晶粒生长指数也更接近理论值。
多处理器系统实时任务限制抢占调度算法
王华忠, 聂永高
2016, (3) :393-398. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.016
摘要:
针对多处理器平台完全可抢占调度(Fully Preemptive Scheduling,F-PS)可能造成低优先级任务的响应时间超出截止期限的问题,提出了两种基于固定抢占点模型的限制抢占调度算法:一种是常规延迟(Regular Deferrable Scheduling,RDS),即高优先级任务抢占正在运行的执行到最近抢占点的低优先级任务,被抢占的任务可能不具有最低优先级;另一种是自适应延迟(Adaptive Deferrable Scheduling,ADS),即高优先级任务等待正在运行的最低优先级任务执行到最近的可抢占点位置,并抢占。搭建了一个仿真实验平台,并在该平台上进行一系列的仿真实验来探究两种算法的性能表现。实验结果表明:在动态和静态优先级调度下,任务抢占次数大小顺序为F-PS > RDS > ADS;当抢占时间消耗大于临界值时,RDS和ADS的任务可调度率与F-PS接近。
苯胺加氢反应过程的多变量解耦广义预测控制
黄庆庆, 薄翠梅, 卢丹丹
2016, (3) :399-403. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.017
摘要:
针对苯胺加氢间歇反应具有高度不确定性和交叉耦合性,传统PID控制器很难达到理想控制品质,本文采用阶梯控制策略设计多变量广义预测控制(GPC)解耦控制系统。首先针对系统的交叉耦合性,对目标函数解耦算法进行了简化设计以有效减少计算量;然后利用GPC策略构建一个双输入双输出解耦GPC系统;最后将多变量解耦GPC控制与传统PID变结构控制进行对比分析,模拟仿真效果验证了该控制系统的有效性和强鲁棒性。
基于特征融合的ARMA短时睡眠状态分析
张俊民, 王蓓, 王行愚
2016, (3) :404-411. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.018
摘要:
针对短时睡眠的特点,结合自回归-移动平均模型(Auto-Regressive and Moving Average Model,ARMA)对短时睡眠过程中的睡眠状态变化进行分析研究。以白天短时睡眠中记录的脑电信号为研究对象,首先,从脑电信号中提取了3个与短时睡眠过程相关的特征参数,采用条件概率方法对特征参数进行融合处理,计算得到一个表征睡眠状态的参数;然后,通过ARMA模型分析睡眠状态的变化趋势;最后,采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)方法将整个短时睡眠过程进行了睡眠状态的自动判别,并与人工判别进行比较。结果表明,基于特征融合的ARMA模型显著提高了睡眠状态分析的准确率,7组测试数据得到的平均准确率为88.7%。一方面,特征融合能够有效地提高数据处理速度,为睡眠状态实时检测提供有利的数据处理方式;另一方面,ARMA模型的预测作用,能够分析受试者的睡眠状态变化趋势,为进一步调整和控制睡眠时长提供客观评价依据。
基于离散候鸟迁徙优化算法的置换流水车间调度问题
张素君, 顾幸生
2016, (3) :412-419. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.019
摘要:
针对置换流水车间调度问题,以最小化最大完成时间为调度目标,提出了一种离散候鸟迁徙优化(Discrete Migrating Birds Optimization,DMBO)调度算法。采用NEH产生一个调度可行解,其余个体随机产生,保证了种群的质量和多样性,初始化鸟群按优化目标值升序排成倒V字形。领飞鸟通过优化插入加优化交换产生的邻域解进化,而通过混合策略获得跟飞鸟的邻域解。跟飞鸟通过其邻域解和前面个体未使用的、较好的邻域解进化,这种进化机制是独一无二的。最后,采用局部搜索算法进一步优化种群。仿真实验中使用正交设计方法调节算法参数,通过求解Car 和Rec标准算例,验证了算法的有效性。
基于改进果蝇算法优化的SVM风电功率短期预测
肖峰, 陈国初
2016, (3) :420-426. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.020
摘要:
由于风力发电功率预测的准确性直接关系到电网的供需平衡,直接影响着并网系统的运营成本,因此风电功率预测的准确性非常重要。对于预测精度不高的问题,提出了一种改进的果蝇算法优化的支持向量机的预测方法。由于支持向量机的惩罚因子和核函数参数选择对预测精度有很大影响,因而利用改进的果蝇算法对支持向量机参数进行优化,用优化好的参数进行建模训练,然后把建好的模型应用于功率预测,最后对数据进行评估。预测结果表明:改进的果蝇算法优化的支持向量机对风力发电功率预测有更好的准确性。
连续热镀锌锌锅中铝锭添加位置对有效铝分布的影响
赵涛, 唐成龙, 赖焕新
2016, (3) :427-432. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.021
摘要:
在带钢连续热镀锌工艺中,维持有效铝浓度的稳定对保证带钢产品质量十分重要,而实践表明铝锭的添加位置严重影响着带钢附近铝的浓度场。以某钢铁企业的一个热镀锌锌锅为研究对象,使用计算流体力学方法对锌锅内的流场、温度场和有效铝浓度场进行模拟研究,分别比较在锌锅前方、后方和带钢侧方3个不同位置添加铝锭对锌锅内有效铝浓度场的影响。结果表明,在带钢侧方加入铝锭的效果较好,能有效地补充带钢镀层上消耗的铝,并且锌渣附着在带钢表面的几率较小;而在锌锅前方加入铝锭则效果最差,由于带钢的阻隔作用,使熔融的铝不容易扩散到带钢V型区域。本文结果为热镀锌锌锅的补铝过程提供了参考。
基于变半径球的数据压缩
刘晶, WONG Edward K
2016, (3) :433-438. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.2016.03.022
摘要:
逆向工程中的点云数据压缩正受到越来越多的关注。它是模型重构和配准的基础。点云数据压缩后,可以改善重构以及配准的速度。在保持原始点云形状的基础上,提出了一种数据压缩算法。首先计算每一点处的法向量并且通过相邻点法向量间的关系去除坏点,然后计算每一点的曲度,最后通过移动球检测控制点并且简化点云。实验表明该算法在保持点云几何形状的同时,能够有效地降低点云数量。