稀土晶体材料与应用

稀土是我国重要的战略资源,在永磁体、合金、催化剂、石油精炼、精细抛光、发光材料、玻璃陶瓷等高新技术领域具有重要的应用。稀土晶体是一类重要的高端光学材料,是指稀土元素可以完整占据结晶学结构中某一格点的晶体,作为核心工作物质在激光技术与电离辐射探测技术中得到了广泛应用。以稀土激光晶体、稀土闪烁晶体、稀土倍频晶体、稀土单晶光纤为代表,综述了近年来面向不同应用领域的高端稀土晶体材料在组成设计与性能优化方面的研究进展。在生长技术方面,结晶生长的化学键合理论能够为多尺度稀土晶体生长提供精细化的关键因素控制技术,有利于获得高品质稀土晶体材料。     

改进的混沌优化算法及其在函数优化中的应用

针对基本混沌优化算法在求解三维以上的多维函数时不易求得全局最优解的局限性,通过引入解向量的优选,提出了一种改进的混沌优化算法,主要思路是通过多次可行解向量的混沌优选,将可行解定位到最优解的附近,再用二次载波进行搜索找出多维函数的全局最优解.仿真计算表明:该算法对三维以上函数可以显著提高搜索精度,收敛性能好,容易找到全局最优解.     

基于改进遗传算法的双层优化方法在化工换热网络设计中的应用

换热网络是化学工业过程中最常用的能量交换系统,其设计的优劣直接影响到系统能耗的大小以及企业效益的好坏．作者对换热网络设计优化问题,提出了一种改进遗传算法与传统数学规划相结合的双层优化方法,并用Matlab仿真研究验证了此方法的有效性．     

动态规划多目标多级工业化学反应

化学反应的返混影响对于化学反应过程十分重要．采用多目标、多级动态规划方法,讨论了在NCSTR中进行本征竞争反应的过程,得到合理的结果,成功地解释了返混特性对这一工业化学反应的影响．DAE方程组的数值计算结果较为准确,数值计算收敛速度也较快．     

变速齿轮传动系统最佳轴向结构布局智能设计的推理机制

本文通过对变速齿轮传动系统轴向结构布局设计规律的研究,提出了一种适合于该类问题的知识表达方式,将改进后的带有启发函数的最佳优先搜索方法引入到该问题的求解中,使得含有多重搜索空间以及带有一定约束的设计问题统一在同一搜索策略下。根据本文提出的方法,用PROLOG语言建造的推理机,通过对实际问题的考证,证明该方法在解决传动结构自动设计上是行之有效的,并且在推理机制上成功地体现了设计过程中反复设计与优化设计的功能特征.     

基于灵敏度分析的井架结构模型修正方法研究

从井架结构模态参数对物理参数变化的灵敏度出发,探讨了井架结构的模型修正问题.以设计参数型模型修正方法为基础,对井架结构杆件的材料、截面形状和几何尺寸等参数进行直接修正.确定优化模型的目标函数及约束变量,利用一阶优化算法对结构参数进行了优化和状态评估.通过实验室简易井架模型的分析验证了此方法的可行性.该方法为复杂井架结构的损伤识别和状态评估提供了一个新思路.修正算法的优化方法采用ANSYS一阶优化方法,敏感性分析和模型修正完全基于ANSYS软件进行,适合于实际工程的应用.     

射孔完井有限元模型的建立及网格划分

介绍了射孔完井中二维和三维有限元热流模型的建立及网格划分的基本方法,用热流场模拟射孔完井渗流场,用同一种导热率材料来模拟井筒和孔眼,该材料导热率相对于地层模型导热率为无限大时,能模拟整个射孔完井渗流场。该二维和三维模型,能研究射孔深度、有无钻井污染和压实带情况下,孔眼内流体流速、压实带外边界渗流速度、渗流压力场、全井产量及产能比。并用APDL程序语言编写了二维和三维模型及网格划分的通用程序,为射孔完井优化设计及产能预测提供了实用的有限元网格模型,同时也为这方面的研究提供了简捷的方法。     

圆柱拉压螺旋弹簧的动态优化设计

本文采用空间曲杆力学模型对圆柱拉压螺旋弹簧进行了动态分析,求出了动态微分方程组的解析解。在此基础上,对弹簧进行动态优化设计,建立了以最大动载应力最小为目标函数的优化数学模型,采用混合离散变量优化程序CVM02,得到了合理可靠的优化设计方案。     

排水管系设计的罚函数离散优化法

结合排水工程的特点，提出一种新的罚函数离散优化方法，建立排水管系优化设计模型，并提出了整体控制与局部控制相结合的水力计算方法，对各设计方案进行选择，成功地解决了现有优化方法中如动态规则法，拟差动态规划法，两相法等未能解决的一些问题?     

利用粒子滤波原理求解函数优化问题

针对多维函数优化容易陷入局部极小值问题,提出一种基于粒子滤波原理的优化算法.首先简要地介绍粒子滤波算法的基本原理;再针对函数优化问题,阐述利用粒子滤波实现优化算法的基本思想,并介绍了其具体的实现步骤,同时为了丰富粒子的多样性,引入了遗传算法的交叉和变异操作;最后为了验证新算法的有效性,采用30维的Benchmark函数进行仿真实验.仿真实验结果表明:基于粒子滤波的优化算法在解决多维函数优化问题方面较其他优化算法具有更强的全局搜索能力和求解精度,这也为优化算法的研究提供一种新的途径和手段.     

梯度功能材料的优化设计及发展

梯度功能材料是 2 0世纪 80年代出现的一种新型功能材料 ,具有许多优良性能 ,因此 ,得到广泛应用。该文论述了梯度功能材料的优化设计与制备方法 ,其设计思想是通过 2种或 2种以上性质不同的材料 ,连续改变其组成、组织、结构与空隙等要素 ,使其内部界面消失 ,得到可应用于高温环境下新型功能材料。目前 ,该材料的发展已突破耐高温材料的领域 ,并向能源、化工、光学、电学及生物医学工程等领域发展与应用     

货车变速器结构参数优化设计与仿真分析

根据货车变速器设计要求和特点,介绍了一种以货车变速器体积最小为目标函数的优化设计方法,通过建立以齿轮齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、中心距等为主要约束条件的数学模型,利用Matlab优化工具箱进行优化,并对实例进行计算和对比.在此基础上,应用Romaxdesigner软件进行建模和仿真,并分析优化后齿轮的仿真结果.研究结果表明:优化后,变速器的总体积减小了15.3%,各对齿轮均满足其强度要求,其优化设计方法有效地减小了变速器的体积.将优化分析、虚拟样机技术用于变速器设计,可以缩短设计周期,提高设计质量,为变速器的轻量化设计提供理论依据.     

Reliable Remote-Monitoring Electrochemical Potentiostat for Glucose Measurements

Electrochemical methods have been widely used in the chemical and pharmaceutical industries, which require accurate concentration measurements, chemical reaction detections and analyses. The electrochemical potentiostat, the core element in electrochemical instruments, have been discussed as a hot topic addressing the difficulty of applying high-precision constant voltage and picoampere current measurements. Meanwhile, reliable potentiostats are in demand for complicated industrial environments with noises as well as requirements of remotemonitors. This paper describes a potentiostat for industrial glucose measurement that is not only accurate but also fault tolerant to guarantee high reliability in industrial environments. The instrument uses standard industrial communication protocols, profibus, and a 4–20 mA current loop, for remote control and monitoring. Experimental results show that this design has 0.01% accuracy with 1 mV resolution for voltage applications and 0.01% accuracy with 1 pA resolution for current measurements. The design is also shown to be highly reliable in noisy environments.     

改进混沌优化算法在水电站水库优化调度中的应用

为提高多维目标函数全局最优解的计算精度,提出了一种改进的混沌优化算法(MCOA).利用混沌运动的随机性、遍历性和规律性进行全局寻优;通过引入解向量的优选,将解向量定位到最优解的附近,从而找出全局最优解.最后将该算法应用于水电站水库优化调度问题,并进行仿真计算,计算结果验证了算法的有效性.MCOA原理简单,易于编程实现,具有较大的实用价值,为求解水电站水库优化调度问题提供了一种有效方法.     

三级圆柱齿轮传动的系列优化设计算法探析

三级圆柱齿轮系列优化设计的数学模型包含有连续变量和离散变量,分析各设计变量之间的关系和约束条件,并考虑各设计变量对系列优化目标的影响,将三级传动系列优化设计问题转换为传动比分配优化设计与每一级齿轮传动优化设计问题的求解。     

氧气高炉工艺研究进展及新炉型设计

从氧气高炉的数学模型、实验室实验以及工业试验角度系统分析了氧气高炉工艺的发展现状及趋势,同时讨论了氧气高炉炉型的设计依据。论述了氧气高炉的静态工艺模型研究需要计算合适的直接还原度和热空区温度,同时应考虑氧气高炉工况下生产率的变化、热损失的变化、风口煤粉的喷吹上限以及N2的循环积累等问题。指出了多维动力学模型和多目标优化模型中尚需解决的问题,以及氧气高炉数学模型的主要发展方向。结合文献研究中的氧气高炉特点,从炉身高度设计、炉腹角和炉身角设计以及风口设计3方面综述了氧气高炉炉型设计的变化规律。     

基于Kriging-PSO智能算法优化焊接工艺参数

焊接工艺参数是影响焊接成型质量的关键因素.由于工艺参数和焊接接头的力学性能之间的关系是多维隐式的,因此,提出了一种Kriging模型和粒子群相结合的优化算法,解决了在交流钨极氩弧焊中3.5mm厚镁合金薄板的工艺参数优化问题.首先通过田口正交法构建样本集,其次建立输出和输入之间的Kriging代理模型,并通过提出的算法获得最优工艺参数组合及其力学性能.结果表明:通过该算法获得的最优工艺参数组合,其对应的焊接接头的抗拉强度、屈服强度和平均显微硬度分别达到母材的97.6%,98%和91.5%,减少了经济和时间成本,提高了焊接工艺设计能力.     

异步电机的优化设计新方法

现有的对电机优化设计方法的研究主要是采用新的数值算法或对原有数值算法进行改进 ,而没有从电机设计公式本身出发做过研究。为了使现有的优化数值算法都能不经修改就应用到电机设计实践中 ,基于新的电机尺寸设计公式 ,提出了一种新的优化设计策略 ,对自变量进行了适当选取 ,解决了传统优化设计中需要考虑的离散变量问题 ,使全局收敛的可能性大大提高。对两个算例的优化计算表明 ,该方法是一种有效的优化设计方法 ,适用于各种优化算法的研究。     

CZ191型梳麻机预梳部分工艺研究

本文着重研究CZ191型梳麻机喂入预梳部分中,工艺参数改变时对生条质量的影响。采用了三因子二次通用旋转组合设计的试验方法,通过对生条中纤维平均长度、纤维长度不匀率、短纤维率、麻粒数、硬条数等指标的测量和分析,找出了喂入部分因子:喂入定量、分梳辊转速、分梳辊与喂麻针辊之间的隔距等对生条各指标的影响关系。在此基础上,采用多目标优化方法,找出了最佳的喂入部分的工艺参数。分析和讨论的结果表明,合理选择喂入预梳部分的工艺参数对提高梳理质量有重要意义。     

MATLAB在化工模拟控制软件开发中应用的探讨

讨论了“反应釜温度仿真工具”软件中应用MATLAB的情况，分析了MATLAB在化工生产模拟控制软件开发中的优势。如：数据计算能力，图形处理能力，可生成各类二维、三维图形；可广泛应用于化工研究与开发、化工数学模型的参数估计和识别、化工过程优化设计、工艺控制参数的优化、化工过程控制的优化及最优调度；支持混合编程，可方便的与多数高级编程语言混合编写程序等。通过“反应釜温度仿真工具”这一应用反映了MATLAB在化工领域的应用前景十分广泛。