基于核偏最小二乘的砷盐净化除钴过程钴离子浓度软测量

针对锌湿法冶炼砷盐净化除钴过程中钴离子浓度无法在线检测给生产优化控制带来困难的问题,建立基于机理模型和核偏最小二乘(kernel partial least squares,KPLS)参数辨识的钴离子浓度软测量模型;考虑到过程具有时变性,根据所建立的软测量模型特点,提出一种双向递归KPLS模型参数更新和滤波修正相结合的模型在线校正方法,以提高软测量模型精度;同时,采用基于主元分析和贝叶斯分类的异常值在线检测方法实现对参数辨识相关检测量的实时异常值在线检测,保证用于参数更新数据的有效性。研究结果表明:所建钴离子浓度软测量模型跟踪效果好,满足实际生产过程预测精度要求,解决了钴离子浓度无法在线检测给优化控制带来的困难,可为生产过程的优化控制提供指导。     

异丙醇水混合物在PVA膜中的传质模型

根据Flory-Huggins理论和溶解-扩散模型,建立了323 K下聚乙烯醇(PVA)膜分离异丙醇水溶液过程的传质模型,模型计算值与实验值吻合良好.水与PVA膜的相互作用参数小于异丙醇与PVA膜的相互作用参数,说明水与膜间相互作用强于异丙醇与膜间的相互作用,水在膜中优先吸附溶解.水的塑化系数和无限稀释扩散系数都大于异丙醇的塑化系数和无限稀释扩散系数,说明水在膜中的溶解能力及扩散能力都大于异丙醇在膜中的溶解能力及扩散能力,水在PVA膜中优先透过.异丙醇与水的相互作用参数随异丙醇浓度的升高而增大,说明异丙醇浓度越高,PVA膜的选择性越好,渗透汽化分离效果越好.     

湿法烟气脱硫中石灰石溶解特性

采用酸滴定法,在实验室小试装置中实验研究了湿法烟气脱硫中石灰石溶解特性。试验了2个不同来源的石灰石。发展了一个基于质量传递控制基础上的数学模型,用于描述石灰石溶解过程。模型预测的石灰石转化率以及颗粒尺寸分布和pH值对石灰石溶解速率的影响能很好地与实验数据吻合。较小的石灰石颗粒尺寸、较低的pH值和CI^-主体浓度有利于石灰石溶解速率的提高。     

一种快堆边界下的裂变气体释放数值模型

裂变气体释放(FGR)对燃料元件的热力演化过程有着极其重要的影响,准确地模拟反应堆中裂变气体释放是燃料元件性能分析程序开发的最基本内容之一, 也是重要的评价准则. 本文围绕快堆边界下的裂变气体释放行为展开详细论述,基于气体原子与气泡行为模型,模拟了晶内气体原子的产生、自由扩散、俘获-再溶解等行为,以及晶内气泡的形成、生长、融合、移动等行为.模拟了晶界气泡的生长、连接、通道形成与气体释放等过程. 通过数值方程组离散和迭代计算,建立了一种快堆边界下的裂变气体释放数值模型. 经过与理论及实验数据对比,结果显示该模型能准确预测燃料元件的裂变气体释放份额与气体肿胀量,能较好地模拟晶内气泡浓度与尺寸. 表明该模型可以用于快堆燃料元件性能分析.     

离子基团分布对阴离子交换膜扩散渗析的影响

为揭示离子基团结构及其分布对阴离子交换膜(AEM)扩散渗析行为的影响,设计并制备了3种侧链型离子结构和1种主链型离子结构的聚芳醚砜阴离子交换膜.对所制备的膜的结构以及基础性能、耐酸性、机械性能、扩散渗析性能等进行了系统表征,发现对称离子结构有利于提高膜的离子渗透选择性,且主链型对称离子结构有利于形成更为紧致的聚集态结构,进而增强离子渗透选择性.基础性能、耐酸性及机械性能测试结果表明,所制备的膜满足扩散渗析工艺的要求.模拟废酸扩散渗析实验结果表明,所制备的AEM的扩散渗析性能优于商业膜TWDDA1,尤其是主链型QMPAES膜的酸渗析系数达0.025m/h,分离因子达42.49,在废酸回收领域具有很好的应用前景.     

多层百页窗式挡板三相流化床中液体流动模型

在矩形气液固三相流化床反应器中,采用脉冲应答技术,考察了挡板结构、气液流量、固体浓度对床层液体混合行为的影响.分别用多釜串联模型与轴向扩散模型描述挡板下方区域与挡板段的液体混合行为,应用矩量法及根据实验数据回归,得到了表征液相返混程度的模型参数的经验关联式.     

基于Lagrangian模型与Eulerian模型耦合的建筑物周边气体扩散模拟

该文旨在建立一个适用于城市建筑物周边的基于Lagrangian模型与Eulerian模型耦合的气体扩散数值模型,同时具有Lagrangian模型与Eulerian模型各自的优点,提高预测精度。该文利用耦合模型对单个建筑物周边的气体扩散过程进行数值模拟,并将平均风速、湍流动能和平均浓度几个参量的结果与风洞实验数据进行对比分析。结果表明,耦合模型对于建筑物周边靠近扩散源和远离扩散源的区域均能给出较高精度的预测结果。最后,利用COST-732模型评价方法对Lagrangian模型、Eulerian模型和耦合扩散模型实施了评价,其中耦合模型的评价结果最好。     

利用分子动力学方法研究吸附原子在Re（0001）表面的自扩散行为

利用分子动力学与分析型嵌入原子模型,研究了吸附原子在Re(0001)表面的自扩散行为.本文计算的扩散系数符合Arrhenius关系.扩散激活能与前因子从Arrhenius关系得到.计算的扩散激活能与低温场离子显微镜实验结果吻合,而前因子与一般理论计算结果相符.     

电控离子选择渗透膜分离过程传质模型的构建（英文）

【目的】电控离子选择渗透(electrochemically switched ion permselectivity, ESIP)是一种新型的离子选择性膜分离技术，已成功应用于低浓度目标离子的高效、连续、选择性分离。然而，离子在膜内传质不符合Nernst-Planck理论，建立ESIP离子传质模型有助于人们理解ESIP分离过程。【方法】在ESIP膜分离系统中，为研究离子在膜上双脉冲电势与极室槽电压耦合动态场中的传质行为，提出了修正的Nernst-Planck模型。根据唐南(Donnan)平衡以及电中性假设等，建立了ESIP膜分离过程的离子传递稳态模型。通过数值模拟考察了电流密度、膜厚、膜内离子活性位点浓度对膜分离系统中离子浓度和电阻分布的影响。【结果】在原料侧扩散层和膜相内，膜厚和离子活性位点浓度对离子浓度分布影响较大，降低膜厚、提高离子活性位点浓度是提高离子传质的主要方式。在高电流密度、低膜厚和高离子活性位点浓度下，原料侧扩散层电阻在整体电阻中占主导作用，通过增加流体流速或减小腔室厚度以提高离子传质速率。在低电流密度、较高膜厚下，Donnan层电阻占主导作用，通过增加膜的离子活性位...     

硫酸盐环境下基于COMSOL混凝土损伤劣化模型

结合Fick第二定律和修正Davis方程,建立多离子耦合作用下混凝土在硫酸盐纯浸泡环境中离子扩散数值模拟过程,并通过化学平衡建立离子和腐蚀产物之间的定量关系,最终得到简化的硫酸盐纯浸泡模型.利用Matlab和COMSOL Multiphysics实现硫酸根离子扩散模型的建立,以时间为自变量,通过设置温度、浓度等初始条件,最终得到腐蚀物浓度、孔隙率和应变场等因变量评价参数.考虑到混凝土试件的初始建模条件和硫酸根离子腐蚀过程中的复杂因素,对扩散和腐蚀过程做了一些简化和假定,建模结果表明:硫酸根离子在纯浸泡环境下的扩散过程符合试验规律;随着模拟腐蚀进行,混凝土内部自由态硫酸根离子趋于稳定,而固化态硫酸根离子随腐蚀进行而增加;模拟结果可以结合无损检测方法利用损伤层厚度来预测混凝土耐久性寿命.     

低品位硫铜钴矿生物浸出液中铜的分离

生物氧化法处理低品位铜钴硫化矿时,浸出液常含有高浓度的铁、低浓度的钴及一定量的铜,因此在回收钴前对其中的铜进行选择性分离提取,并避免钴的损失.采用萃取剂LIX984N选择性分离低品位硫铜钴矿生物浸出液中的铜.结果表明,当采用LIX984N体积分数为25%的有机相,在环境温度为35℃,相比为1∶1时,混合时间为5min,平衡pH值为125的条件下,可达到994%的铜萃取率.该条件下铁夹带仅为403%,钴共萃率0849%.对负载有机相采用中性水在相比1∶1的条件下洗涤,使钴和铁夹带分别降至0008%和0766%.洗涤后,负载有机相采用200g/L硫酸水溶液反萃,当有机相与水相体积比为1∶1时,经过2级逆流反萃时,铜反萃率达到9813%.     

基于多相流模型的纳米流体在水平细圆管内强制对流换热数值模拟

运用2种多相流模型模拟了纳米流体在细圆管内的强制对流换热特性,并与已有文献的实验值和传统流体经验公式的计算值进行对比.其中,采用混合模型和欧拉模型分析了雷诺数、纳米颗粒体积分数等物理量对换热特性的影响.结果表明:在纳米颗粒体积分数较低时,模拟值与其实验值及经验公式的计算值相差不大;随着纳米颗粒体积分数增加,其非常规的流体特性逐渐突出,当纳米颗粒体积分数达到一定值时,常规的流体经验公式已不再适用,纳米流体换热呈现出一定的多相流特性,且多相流模型的模拟值更接近于其实验值,表明运用多相流模型能够模拟纳米流体的换热特性.     

Q550D超低碳贝氏体钢的微观组织模拟

摘要： 利用Q550D超低碳贝氏体钢的热压缩试验数据建立了动态再结晶模型及元胞自动机模型,通过有限元软件DEFORM 3D对试样热变形过程的微观组织演变过程进行了模拟.结果表明：在变形温度为1 150 °C条件下,当应变速率为0.05 s-1时,热变形过程中的试样微观组织发生了动态再结晶现象,晶粒尺寸得到细化;在变形温度为1 050 °C条件下,当应变速率不断增大时,奥氏体动态再结晶的晶粒尺寸减小;模拟结果与试验结果较吻合.     

大肠杆菌JM109对废水中铀(Ⅵ)的吸附实验研究

利用大肠杆菌JM109去除含铀废水,研究了在pH值、温度、吸附时间、铀离子的初始浓度、菌体浓度等,耐辐射奇球菌对铀的吸附效果.吸附试验结果表明耐辐射奇球菌有较高的吸附铀的能力,其中对低浓度的含铀废水处理潜力较大.当pH值为4.5时吸附效果最好,投加菌体浓度最佳为0.1 g/L,大约50 min左右达到吸附平衡,吸附量最高达到693.8 mg/g.吸附热力学研究其更符合Freundlich等温模型,吸附过程符合准二级动力学模型.     

基于多相流模型的腔体内纳米流体自然对流换热数值模拟

运用多相流混合模型和单相流模型模拟了纳米流体在封闭腔体内的自然对流换热特性,将模拟结果与相应的实验值进行对比,分析了瑞利数、格拉晓夫数和纳米颗粒体积分数等物理量与努塞尔数的关系;同时,对比分析了纳米流体和纯水在水平与垂直中心截面的速度分布,以及封闭腔体内流体的温度场及流场.结果表明:基于N-S方程的单相流模型所得努塞尔数变化曲线与水的努塞尔数曲线较吻合,但不能反应纳米流体的换热特性;而基于多相流混合模型所得努塞尔数变化曲线与相应的实验结果较吻合;纳米颗粒的添加能够显著增强封闭腔体内的流体运动,有利于强化封闭腔体内流体的能量传输,起到了对流换热作用.     

基于体积力法的船体自航性能数值预报

为实现船舶自航性能的快速预报,应用计算流体力学（CFD）方法,采用一种便捷的描述型体积力模型替代螺旋桨的作用,分别在无舵实船自航点和有舵模型自航点2种条件下对MOERI(Korea Research Institute for Ships and Ocean Engineering)集装箱船(KCS)的黏性自由面流场进行了数值模拟.依据等推力法、敞水计算和螺旋桨敞水曲线等,计算船体自航性能相关参数.计算结果与试验结果吻合良好.研究结果表明,使用描述型体积力法可以便捷而较为准确地预报船体自航性能.     

栀子黄色素低温真空干燥模型建立与评价

选择加热板温度为45 ℃、真空度为008 MPa、料层厚度为7 mm和料液质量分数为20 %的栀子黄色素干燥试验数据作为实测样本,基于Matlab软件,对传统干燥模型进行非线性最小二乘数据拟合求解,确定各模型的干燥常数,建立栀子黄色素薄层干燥数学模型。同时分析了天然栀子黄色素原液低温真空干燥制粉的动力学过程。在常用的8种经验、半经验薄层干燥数学模型中,Page模型对栀子黄色素低温真空干燥过程的拟合效果最佳,该模型可以较好地描述和预测干燥过程中栀子黄色素原液含水率与干燥时间的关系。     

表面活性剂对钴矿石生物浸出的影响

研究了表面活性剂Tween-20,Tween-80与RB-1181对钴矿石生物浸出的影响.研究结果表明:添加表面活性剂使溶液与矿物的接触角显著减小,溶液对矿物表面的润湿作用增强;当质量浓度小于0.25 g/L时,表面活性剂对细菌的生长没有不利影响,添加表面活性剂试样与空白试样的亚铁离子均在72 h内被氧化完全;添加表面活性剂能够改变中间产物S的表面性质,促进细菌对S的氧化,加速矿物表面钝化层的溶解.进而矿物溶解加速,金属浸出率提高.在矿浆质量分数为10%,浸出温度为45℃,转速为180 r/min的条件下,加入表面活性剂后,钴浸出率可提高34%以上,铜浸出率提高15%以上,强化效果显著.     

模拟生活污水在排水管网中的COD浓度变化

 以一维移流扩散方程为基础,针对排水管网中常用的混凝土圆管排水管道,建立排水管道化学需氧量(COD)浓度模型,运用有限差分法对模型进行求解,并利用VB和Excel进行实现。经现场试验验证,模型可较好地模拟污水在单管排水管道输送过程中的COD浓度变化,模拟值与实测值的最大相对误差为2.5%。以珠三角某镇排水管网为例,进一步结合节点混合模型,模拟城镇生活污水在排水管网传送过程中的COD浓度变化,模拟结果表明,模型的各参数计算及取值较为合理,能准确地反映出实际污水处理厂进水COD浓度,模拟值与实测值的相对误差为6.6%。运用此模型有助于预测判断排水管网各节点的污水COD浓度,尤其是污水处理厂的进水COD浓度,有利于对城镇排水管网进行管理。     

城市生活垃圾堆肥过程动力学模型研究

基于堆肥反应动力学理论，以反应过程中涉及的关键控制因子温度、含水率、氧气含量作为研究对象，建立了城市生活垃圾堆肥过程动力学模型．同时结合实验研究，发现堆料含水率、耗氧量、底物降解速率的实验结果能较好的与模型模拟预测结果相吻合；温度变化的实验值在反应过程的中间部分出入较大，而前面部分跟后面部分与模拟量也能基本相同．