纸尿裤吸水动力学模型构建与研究

纸尿裤产品开发和质量安全监控中,迫切需要开发一种准确的预测方法来快速评估纸尿裤的吸水性能。然而,纸尿裤的吸水性能受时间、pH、温度和盐浓度等因素的影响。为此,基于先前建立的二阶导数吸水动力学方程,结合溶液pH、温度和离子浓度的影响规律,建立了一种新的半经验模型来预测纸尿裤的吸水性能。结果表明,该模型能较好地预测纸尿裤在不同条件下的吸水率,其实际吸水率与预测吸水率的相对差异在4.5%以内。因此,该模型可为纸尿裤的质量控制提供良好的科学指导。

基于聚己内酯的固相反硝化工艺处理低碳污水动力学特性及经验模型

经验模型是指导固相反硝化(solid-phase denitrification,SPD)工艺进行应用的重要理论基础,完善其相关理论体系有助于指导实际应用。采用批式试验研究了基于聚己内酯(polycaprolactone,PCL)的SPD工艺硝化反硝化动力学性能、碳源静态释放性能,并基于Eckenfelder方程推导出经验模型。结果表明:基于PCL的SPD工艺的硝化速率为1.317g NH^(+)_(4)-N/(g VSS·h),反硝化速率为2.650 NO^(-)_(3)-N/(g VSS·h),总的反硝化性能优于硝化性能;该工艺在启动初期碳源快速释放导致化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)值达到最高,工艺运行过程中不存在碳源释放超标的问题;COD浸出规律符合方程y_(0)=-23.32lnx_(0)+104.46;该工艺连续运行过程符合一级动力学方程y=48.723e^(0.083x),引入碳源模型常数n=2.2719,基于此获得的SPD工艺经验模型为ln(S_(e)/S_(0))=-615.55·H/(qS_(0)^(2.2719));该模型预测值与实测值的最大相对误差为15.8%,模型灵敏度分析显示,NO^(-)_(3)-N浓度在60 mg/L以内时模型灵敏度较高,对于工艺实际应用具有一定的指导意义。

固相反硝化微生物系统处理低碳污水动力学性能及经验模型研究

经验模型是指导固相反硝化工艺实际应用的重要理论基础,但其相关理论体系尚不够完善。为此,研究了基于聚丁二酸丁二醇酯(polybutylene succinate,PBS)固相反硝化(solid-phase denitrificatio,SPD)工艺的动力学脱氮性能及经验模型,并对模型进行了验证。结果表明:SPD工艺的氨氧化速率为1.05 g NH_(4)^(+)-N/g VSS/h,反硝化速率为1.98 g NH_(4)^(+)-N/g VSS/h。固体碳源释放峰值期后的释放律符合对数方程y=-72.15 ln(x)+273.02,但是在启动初期具有出水有机物超标的风险。该工艺单级经验模型为S_(1)=S 0 exp(-0.08 t),多级经验模型表达式为QS_(k-1-)[S_(0)exp(-0.08t)-S_(0)]/tA k=QS_(k)。该模型最大误差为13.80%,模型在长时间预测方面需要进行改进,但是对于固相反硝化工艺的应用具有指导意义。

复合串行气化工艺半经验动力学模型研究

研究了一种煤与固体废弃物复合串行气化工艺。以木屑为例,通过利用实测的气化炉分区温度结合流体动力学和气化反应动力学,建立了复合串行气化工艺的半经验动力学模型,并研究了气化温度、水蒸气与固体废弃物质量比(S/M)和固体废弃物与煤质量比(M/C)等关键参数对气化规律的影响。结果表明:该气化工艺采用水蒸气气化,无需外部热源,可生产中热值合成气;提高气化温度对气化结果有利,最佳气化温度为1010℃,最佳S/M为1.4;气化工艺中应尽可能提高M/C值,本模型最佳M/C值为4.0。研究结果可为复合串行气化工艺的运行和优化提供参考和理论依据。

应用动力学拐角频率对经验格林函数法的改进

针对大小震拐角频率的差异,假设大震断层上每个子源的拐角频率与已破裂的子源个数平方根成反比,基于ω2震源谱模型,通过理论推导构建了一个函数,将动力学拐角频率引入经验格林函数法。以汶川地震余震记录为格林函数,分别用改进前和引入动力学拐角频率后的经验格林函数法合成5·12汶川大地震强地面运动。对比合成结果与观测记录,结果表明改进前经验格林函数法合成的地震动在低频部分相对实际记录偏低;引入动力学拐角频率之后的经验格林函数法合成的结果在高频基本保持不变,低频部分得到提高,并与实际记录符合。引入动力学拐角频率后,大部分合成结果很好地符合实际记录。说明动力学拐角频率可有效改善经验格林函数法的低频合成结果,同时验证了经验格林函数法对MW7.9特大地震地震动合成的有效性。

基于等几何分析的参数化曲梁结构非线性动力学降阶模型研究

模型降阶方法通过构造全阶模型的低阶近似模型有效提升了求解效率,同时也保留了原阶模型的主要信息从而保证了较高的计算精度。对于结构非线性以及参数化的模型降阶问题,常需要重复计算刚度矩阵等非线性以及参数依赖项,求解效率较低。此外,当参数化模型的几何形状改变时,往往需要重复进行CAD与有限元(FEA)模型的转换,这对于复杂结构较为耗时。等几何分析采用描述几何形状的非均匀有理B样条(NURBS)插值物理场,实现了CAD与FEA模型的统一,消除了两者之间繁琐的模型转换过程,其具有几何精确、高阶连续等优点,并且几何形状在细化过程中保持不变,非常适合于薄壁类结构的分析以及参数化表达。该研究结合等几何分析、特征正交分解(POD)以及离散经验插值方法(DEIM)研究参数化的平面曲梁结构的非线性动力学模型降阶问题。数值结果表明,基于等几何分析的POD-DEIM降阶模型能够显著提升平面曲梁结构的非线性动力学计算效率,并且该模型对于参数化以及变载荷等情形显示出了良好的适应性。

中国能源供需EMD分析及动力学预测

根据我国能源总供给和总需求的统计数据,运用EMD方法对我国能源供需情况进行多尺度分析,构建带有周期波动的中国能源供需动力学模型,揭示其动力特征,进行数值模拟并提出虚拟能源理论。研究结果表明:到2020年我国能源生产量为35.6亿t标准煤,能源消费量为42.93亿t标准煤,供需缺口达7.33亿t标准煤,可见我国能源消费速度远远大于能源生产速度。我国未来的能源安全问题十分严峻。

沸石分子筛的生成机理与晶体生长(Ⅲ)——八面沸石导向剂的导向作用及其动力学研究

本文提出两个经验方程来表示Na^(23)-NMR谱强度同导向剂在不同温度下的陈化时间以及完全晶化所需时间的关系。在此基础上提出了在导向剂存在下NaY型沸石晶体生长的动力学模型,并说明了导向剂的作用机理。

pH值对亚硝酸盐氧化菌动力学及功能基因的影响

为探究pH值对亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性动力学影响,本试验采用序批式活性污泥(SBR)反应器,以富含NOB的活性污泥为对象,基于Monod模型考察不同pH值对NOB活性动力学的影响并进行统计学分析.结果表明,Monod方程可较好地反映不同pH值条件下基质底物浓度对NOB比亚硝态氮氧化速率(SNi OR)的影响,且pH=7.0时动力学参数Ks为(6.167mg/L),r(max)为[1.134g/(g·d)],此时NOB活性最好.利用钟形经验模型进行非线性回归拟合,最大比降解速率(r(max))随pH值的增大呈钟形变化,本试验NOB的最佳pH值为(6.9±0.1),其中r(max)维持在r(opt)一半以上的pH值范围(ω)为(3.26±0.4).以亚硝酸盐氧化还原酶类基因(nxrA、nxrB)为引物,基于荧光定量PCR技术分析结果显示,在不同pH值条件下nxrA基因和nxrB基因拷贝数的变化趋势均与动力学参数(Ks、r(max))的规律一致,且nxrA和nxrB基因在系统的降解过程中起协同作用.

裂解汽油加氢催化剂活性动力学的考察

裂解汽油的一、二段加氢反应过程,因裂解原料组成复杂,其反应速率会随催化剂性能、反应器类型、原料组分及操作参数(入口温度、压力、液时空速、氢/油比及入口物料浓度)的变化而变化,反应过程十分复杂。为了解该加氢反应的规律及其用于工业装置的实际结果,在高压釜及模拟工业装置的小型绝热填充床滴流反应器上,对一段8001等催化剂进行了表观动力学和对8601进行了回归经验数学模型考察;

旋风分离器分离性能的经验模型与数值预测

利用雷诺应力输运模型对Stairmand高效旋风分离器的气相流场进行数值模拟,在此基础上对旋风分离器的分离效率、压力损失进行了研究,得出了不同条件下旋风分离器的分离性能,同时利用Barth,Iozia&Leith,Shepherd&Lapple,Cacal&Martinez,Dirgo,Coker经验公式计算了该旋风分离器的分级效率和压力损失,并分别和实验数据进行了比较.结果表明,Barth经验公式在计算直径为305mm的Stairmand旋风分离器时的分级效率与实验数据吻合较好;而Iozia&Leith经验公式能准确地计算直径为152mm的Stairmand旋风分离器的分级效率;Cacal&Martinez及Dirgo经验模型计算的压力损失和实验数据吻合较好.另一方面,数值预测的分级效率和实验数据基本一致,而且预测的压力损失误差在5%以内.研究结果还表明,应用计算流体动力学来研究旋风分离器的分离性能方便且可行.

轮胎非稳态侧偏特性半经验模型

在轮胎非稳态侧偏特性理论模型的基础上 ,提出了一种半经验模型。经过试验验证 ,在相关的低频范围内 ,理论值与试验值吻合较好。与理论模型相比 ,该模型结构简单 ,模型参数较少 ,便于在车辆动力学仿真中应用。

考虑迟滞特性的轮胎纵向动力学模型

轮胎是汽车唯一接地部件,提供汽车运动需要的所有驱动、转向和制动力。轮胎模型是汽车动力学的基础,汽车动力学及其控制技术的进一步发展有赖于精确的轮胎模型技术。为此提出一种考虑轮胎变形迟滞特性的轮胎简化物理模型,结合电容-电阻(Resistor-Capacitor,RC)迟滞算子,分析轮胎胎体压缩回弹和制动力加载卸载两个层面的迟滞特性,并分别建立纵滑工况下的轮胎稳态模型HysTire和动态模型Dyn-HysTire。为了验证HysTire模型和Dyn-HysTire模型的准确性,对某型号Pirelli轮胎纵滑工况下的试验数据进行建模。结果显示,稳态模型HysTire提供了与魔术公式相似的拟合精度,而引入滑移率变化率的动态Dyn-HysTire模型的拟合结果的均方差(Mean square error,MSE)值相比于魔术公式降低了约30%,显著提高了轮胎的仿真精度。另外Dyn-HysTire模型同样提供了堪比LuGre模型和PAC2002模型对轮胎动态特性的表达能力。最后在1/4车辆ABS仿真中进一步验证,相比于魔术公式,考虑迟滞特性的Dyn-HysTire模型更能反映出轮胎的真实力学特性,提高了车辆动力学的仿真精度。

“毁伤快速算法与仿真技术”专题出版前言

区别于一般的爆炸力学和冲击动力学计算,毁伤仿真计算往往需要对完整目标场景甚至阵地场景进行武器打击全过程计算,同时又需要近实时给出计算结果。这种大场景和快速计算在武器研发和运用的工程实际中有着强烈的应用需求。现有爆炸和冲击动力学计算方法(如FEM)由于计算规模和计算效率的限制,在进行毁伤场景计算时往往只能对目标构件或者局部区域进行计算,很难满足毁伤仿真的应用需求。近年来出现了一些快速算法,如镜像爆源法、侵彻微分面元法和破片射线追踪法等,这些快速算法充分利用解析公式、经验数据或代理模型,结合计算机仿真与可视化技术,形成实用工具,有力支撑了国防工业和军事领域的应用。

油气田中CO_2腐蚀的预测模型

综述了油气田中CO2 腐蚀速率的预测模型.关于CO2 腐蚀速率的预测模型主要包括经验模型(Empiricalmodels) ,半经验模型(Semi-empiricalmodels)和机理模型(Mechanisticmodels)三类.经验模型是根据实验室和油气田现场腐蚀数据建立的预测模型,这类模型比较简洁,与现场的试验数据吻合较好.半经验模型先根据腐蚀过程中的化学、电化学过程和介质的传输过程建立腐蚀速率相关的动力学模型,然后利用实验室数据以及现场数据确定各因素的影响因子.机理模型主要是应用腐蚀热力学、动力学以及物质扩散动力学,基于CO2 腐蚀机理建立腐蚀速率的预测模型.由于CO2 腐蚀的影响因素很多,腐蚀机理异常复杂,要建立准确、普适的预测模型较为困难.目前这三类预测模型均存在一定的不完善性。

迁移预测模型中扩散系数的研究

详细介绍了3种典型的半经验化的扩散系数公式,分析其使用范围和局限性。同时,对通过直接计算机模拟得到扩散系数的分子动力学方法进行介绍。与半经验的扩散系数方程相比,分子动力学方法直接地给出了小分子在聚合物中的扩散系数,而且揭示了影响扩散的分子机理。

沸石分子筛的生成机理与晶体生长(Ⅻ)——非自发成核体系中沸石分子筛的晶体生长模型

依据沸石分子筛液相机理,建立了非自发成核体系的晶体生长模型,计算所得27条L型、Ω型和ZSM-5型沸石分子筛晶体生长理论曲线与实验值相符合,确证了该模型的合理性。直到目前为止,关于沸石分子筛晶化动力学的研究几乎都是围绕晶化曲线的形状,建立某种经验公式或理论模型,然后将理论计算结果与实验值相比较。

经验勘查与理论勘查的发展趋势

经验勘查与理论勘查相互依存,互为补充,二者都会促进实际观测和资料收集,促进矿产勘查。建立模型是这2种勘查战略固有的工作,是指导资料收集和资料解释的手段,而不是目的,或者说建模是勘查工作中深化资料收集和认识的运行过程,而不是终结。理论勘查与经验勘查的交叉与融合,是通向矿产勘查的成功之路。成矿理论研究正步入第三个里程碑阶段,形成了以地球动力学为核心的众多生长点,如岩石圈构造不连续面、流体作用、超大陆旋回、地幔柱与成矿作用等,它们都处于快速发展时期,不断产生新的成矿理论和认识。新方法和新技术的不断出现和发展为经验勘查注入了活力,极大地促进了找矿工程学的发展。

基于轨道车辆频域模型的二系垂向悬挂元件状态监测

基于轨道车辆动力学的频域模型对悬挂元件的状态监测问题展开讨论。以二系垂向悬挂元件故障为例,应用聚类经验模型分解方法(EEMD)分析悬挂元件故障对车体加速度的影响,并基于转向架与车体之间的动力学联系,设计了状态监测算法。研究结果表明:悬挂元件的故障发生在前转向架或后转向架对车辆动力学特性造成的影响不同,有必要对前、后转向架的悬挂元件分别建立状态监测变量;数值仿真试验说明,本文设计的悬挂元件状态监测算法能有效识别分属前、后转向架悬挂元件的工作状态,满足实时状态监测的要求。