溶氧控制对黄色短杆菌YILW合成L-异亮氨酸的影响

对黄色短杆菌YILW合成L–异亮氨酸的发酵溶氧条件进行了探索,构建了该菌合成L–异亮氨酸的代谢网络和代谢流平衡模型.在30 L发酵罐中考察了不同溶氧浓度下L–异亮氨酸发酵过程.研究结果表明:高溶氧浓度有利于菌体生长,15%溶氧浓度下产酸速率高且维持的时间长,有利于L–异亮氨酸的积累.为此提出了分段控氧模式:在菌体生长期,溶氧浓度控制为25%;在产酸稳定期,溶氧浓度控制为15%.在此溶氧控制模式下,在30 L发酵罐上补料分批发酵60 h,L–异亮氨酸产量可达31.8 g/L,糖酸转化率可达18.3%,且乳酸、丙氨酸等副酸明显减少.对此结果运用代谢流分析的方法进行论证,旨在从量的角度理解溶氧对L–异亮氨酸合成的影响提供理论基础,对进一步优化L–异亮氨酸发酵溶氧条件提供理论指导.

附壁射流元件的仿真研究

以数值模拟为主要手段,研究一种附壁射流元件内部流场的速度分布和压力分布,并研究其非定常流动机理。提出主射流的偏转是由主射流两侧的压差导致射流偏斜,进而形成一低压涡流区,低压涡流诱导主射流附壁。附壁射流元件的偏转特性与其几何结构和流体雷诺数有关。在此基础上,用仿真模型模拟流场,优化结构,研究特性,为此类型附壁射流元件的结构改进、优化设计和应用提供了有效途径。

底层隔板法流体壁面剪切力的测量研究

针对流体壁面剪切力测量难度较大的问题,研制了一种流体壁面剪切力测量元件的底层隔板法,并采用理论推导、数值计算和实验相结合的方法对其性能进行研究。通过公式推导,分析了元件用于流体壁面剪切力测量的原理,找出壁面剪切力和隔板前后压力差的函数关系。实验结果表明:元件隔板前后差压与测得的流体剪切力的幂次方成正比。数值计算结果表明:测量元件的敏感尺寸是迎风薄片高度,高度越大,校准曲线斜率越小,幂次系数越小,而正比例系数越大。对底层隔板法壁面剪切力系数特性的研究,为探索其免标定应用方法奠定了基础。

槽道式气体流量计及其不确定度分析

介绍了一种新型的节流式差压流量计——槽道式流量计,论述了其具有输出信号大、永久性压力损失小、流动极为稳定、抗干扰能力强等优点。对其不确定度进行分析的结果表明,其合成不确定度可达0.202%,优于目前普遍使用的临界流音速标准装置的合成不确定度0.32%。文章最后初步分析了槽道式流量计成为气体流量标准装置的可行性。

风力机叶型增升及叶尖流动控制研究

研究了两种改善风力机叶型气动性能的流动控制技术,分别对风力机专用S809翼型和较大升阻比的FX 60-100翼型进行应用研究.首先,通过在叶型前缘加装流动偏转器,研究流动偏转器对叶型流动分离的控制效果.并采用多岛基因算法,对流动偏转器进行多参数优化.结果表明:流动偏转器可以有效控制叶型的失速特性,推迟失速攻角和增加升力;基因优化算法能更大地提升流动偏转器的控制效果.其次,基于对风力机叶尖旋涡和尾涡特征以及叶片表面压力分布的分析,在叶片尖部加装不同倾斜角的旋涡扩散器控制叶尖涡.结果表明:涡扩散器能够提高叶尖涡涡核的总压,削弱其旋涡强度,使风力机尾流旋涡耗散更快,从而可以减小噪声,提高叶片效率.

发酵液中L-异亮氨酸提取工艺研究

为了从发酵液中高效的提取L-异亮氨酸,文本对发酵液中L-异亮氨酸的分离提取工艺作了初步研究。分别考察了蛋白去除温度及时间、活性炭用量、脱色时间、脱色温度、发酵液pH值对L-异亮氨酸分离提取效果的影响。最终确定了提取的工艺条件,即蛋白去除温度及时间分别为90℃和10min、活性炭添加量为2%、脱色温度为60℃、脱色时间为25min、脱色时的最佳pH为4.7。在此工艺条件下,L-异亮氨酸提取收率为94.3%,产品纯度高达96.5%。

带涡襟翼翼型流场的数值模拟

以数值计算为手段,分析了带涡襟翼的翼型的流场特性,分别对迎角及扰流板偏角对翼型气动性能的影响做了分析。结果表明,在小迎角来流情况下,保持迎角不变,涡襟翼偏转角度越大,升力越小,阻力越大,呈现较好的线性关系。在大迎角情况下,绕翼型的流动发生分离,通过适当控制涡襟翼的偏转角度,能够有效的改善翼型的失速特性,从而达到流动控制的目的,迎角越大,涡襟翼所需偏转的角度越大。

有限翼展机翼失速特性控制研究

针对有限翼展机翼大迎角下的流动分离情况,研究了一种新型流动控制技术———流动偏转器。通过风洞实验和数值计算相结合的方法,既验证了计算的准确性,又阐述了流动偏转器可改善机翼大迎角失速特性的作用。通过对流动方向变化规律和翼面边界层的深入研究,探寻了流动偏转器的控制原理:使来流向机翼吸力面偏转;削弱机翼前缘附近流动的三维效应使流动趋近二元化;使边界层内速度型变得饱满,减小速度型形状因子H12,增大速度型的稳定性,抑制流动分离。

黄色短杆菌YILW生产L-异亮氨酸的发酵工艺研究

本文对L-异亮氨酸产生菌YILW的发酵工艺条件做了研究,确定了其积累L-异亮氨酸的较为适宜的条件。分别研究并确定了其发酵时的最适接种量、最适宜供氧条件、发酵最适温度、最适pH以及最佳菌体浓度等条件。在此条件下,在5L发酵罐上发酵60h,L-异亮氨酸产量达到29.6g/L,糖酸转化率达到21%。

空气动力学实验课程的研究型教学探索

网络技术资源共享的高速发展、大学生获得实验课程基本知识的快速化简单化以及实验课时的不断压缩,对实验课程的传统教学方法提出了挑战,有必要进行研究型教学探索课,从教学方法、教学策略和评价体系上进行教学改革,推进自主探究式学习。

风力机叶型增升技术

介绍了利用栅片改善风力机叶型大迎角下气动性能的研究结果。通过对风力机专用翼型的数值模拟,研究了栅片对翼型流动分离的控制效果,并在数值模拟结果的基础上对栅片进行基因算法优化。优化过程采用多岛基因算法,以N-S方程为控制方程,以升力最佳为目标,对栅片进行多参数优化。结果表明:栅片可以有效控制翼型的失速特性,抑制翼型大迎角下的流动分离,推迟失速攻角和增加升力;基因优化算法能更大地提升栅片的控制效果。

氮源及其补加策略对L-缬氨酸发酵的影响

通过分析黄色短杆菌XV0505发酵生产L-缬氨酸的过程,得知在菌体生长期和快速产酸期氮源对L-缬氨酸发酵的影响不同。以黄色短杆菌XV0505为供试菌株,研究了不同氮源种类及不同氮源浓度对L-缬氨酸发酵过程的影响,选定了以豆饼水解液和硫酸铵为氮源,并确定了合适的初始氮源浓度。在初始氮源浓度相同的情况下,考察了间歇流加补氮策略、恒氮源浓度补氮策略和幂函数流加补氮策略对L-缬氨酸发酵的影响,研究发现,幂指数补氮策略可减少频繁的取样及铵浓度检测,在缺乏在线监测系统和反馈自控系统的情况下,将发酵体系中氮源浓度维持在合适值,既可适度促进菌体生长,又可使L-缬氨酸的产量得到进一步提高。在最优的氮源添加策略下,在30 L发酵罐发酵60 h,发酵液中L-缬氨酸可达63.17 g/L,糖酸转化率24.69%。

NH_4^+浓度对黄色短杆菌XV0505发酵生产L-缬氨酸的影响

以L-缬氨酸(L-Val)生产菌黄色短杆菌XV0505为供试菌株,以(NH4)2SO4为唯一添加N源,考察不同NH 4+浓度对发酵过程中菌体干质量、L-Val产量和葡萄糖消耗速率以及菌体内代谢流量的影响。研究表明:NH 4+浓度过高或不足都会影响发酵水平,降低L-Val的产量。合适的初始NH4+浓度为225 mmol/L,产酸期NH4+维持浓度为35 mmol/L时,有利菌体产酸。在此NH4+浓度下,在30 L发酵罐发酵60 h,发酵液中菌体生物量和L-Val质量浓度分别可达22.35和59.12 g/L。

柔性剪切蒙皮支撑结构的拓扑优化

为了求解关于柔性剪切蒙皮支撑结构的多目标拓扑优化问题,提出了一种带有多重约束处理能力的位矩阵表示的非支配排序遗传算法。采用位矩阵作为遗传算法的染色体并引入基于矩阵操作的遗传算子,利用Ansys有限元分析获得结构质量、面内剪切性能和面外承载能力等目标。利用Matlab处理结构连通性和面内应变等约束并实现了基于矩阵的优化算法,获得了一系列可行的柔性剪切蒙皮支撑结构,在实际应用中可以根据需要选择合适的结构。从研究结果可以看出,该算法可以给多目标二维结构拓扑优化问题提供可行有效的解。

L-缬氨酸发酵液脱色工艺的研究

本文探讨了活性炭对经金属膜分离得到的L-缬氨酸(L-γa1)发酵液脱色效果的影响,并考察了脱色过程中主要影响因素。以活性炭用量、发酵液pH、脱色温度、脱色时间为考察因素,色素去除率和L-缬氨酸回收率为考察指标,采用正交试验法对脱色工艺进行优化,确立了最佳的工艺条件为:活性炭用量2%,脱色料液pH5.4,脱色温度50℃,脱色时间20min,料液浓度35g/L^60g/L。

四角切圆煤粉炉含过热器冷态流场数值模拟研究

由于数值计算网格量的限制,已有的针对炉膛内流场的数值模拟大多把过热器忽略掉。现提出把过热器简化为多孔介质模型,在计算过热器气动特性的基础上,有依据的设置多孔介质模型气动特性参数,使炉膛内流场仿真更接近于实物模型。湍流模型采用Realizable k-ε湍流模型,可以形象地再现炉内空气动力场。

10kV配电网线路连接线夹的智能监测模块研制

为了实现对于温度、线夹两端电压以及流经线夹电流等状态的监测,设计了一种10 kV配电网线路连接线夹的智能监测模块研制方法。监测模块由温度监测子模块、电压监测子模块、电流监测子模块、取电电源子模块以及通信子模块组成,该模块能够从输电线路中感应取能,为装置本身提供稳定的5 V直流电能供应,使用蓝牙基于Blinker平台与监测终端设备进行无线通信,实现了实时监控线夹运行状态的功能。实验结果表明,该方法的平均监测误差率仅为1.65%,监测误差较低,由此可以验证该方法具有较高的检测精度。

流动偏转器对机翼失速特性的控制

介绍了一种控制机翼失速特性的新技术——流动偏转器。通过对二维翼型的数值模拟,研究了流动偏转器高度对控制效果的影响。采用PIV测量作为流动显示手段,验证了较低雷诺数(Re=6.32×105)时流动偏转器对机翼流动分离的控制效果。基于数值模拟结果和正交设计方法,对流动偏转器在更高雷诺数(Re=1.76×106)下进行了风洞测力实验研究。研究结果表明,流动偏转器可以有效控制机翼失速特性,能够抑制机翼大攻角下的流动分离,推迟失速攻角和增加升力。对测力实验结果的正交分析还给出了以16°到30°攻角范围内平均气动力最佳为目标的最优水平组合。

Lift enhancement of airfoil and tip flow control for wind turbine

Two techniques that improve the aerodynamic performance of wind turbine airfoils are described. The airfoil $809, designed specially for wind turbine blades, and the airfoil FX60-100, having a higher lift-drag ratio, are selected to verify the flow control techniques. The flow deflector, fixed at the leading edge, is employed to control the boundary layer separation on the airfoil at a high angle of attack. The multi-island genetic algorithm is used to optimize the parameters of the flow deflector. The results indicate that the flow deflector can suppress the flow separation, delay the stall, and enhance the lift. The characteristics of the blade tip vortex, the wake vortex, and the surface pressure distributions of the blades are analyzed. The vortex diffuser, set up at the blade tip, is employed to control the blade tip vortex. The results show that the vortex diffuser can increase the total pressure coefficient of the core of the vortex, decrease the strength of the blade tip vortex, lower the noise, and improve the efficiency of the blade.

嵌入式大气数据系统的一种双重神经网络模型

针对嵌入式大气数据系统的神经网络算法精度要求对应大量数据进行训练的情况,建立了一种双重神经网络模型。通过将初始神经网络输出的大气参数作为输入再度训练,实现了在相同样本下具有更高精度,输出参数高度、马赫数、迎角和侧滑角的误差分别减少了21.08%、59.62%、53.45%、31.69%。并且当压力值输入存在误差时,双重神经网络的输出精度也更高,具有更好的误差容错性;当压力值输入误差超过容许限度后,双重神经网络的冗余设计使得模型仍可以获得准确的参数输出。新模型为嵌入式大气数据系统提供了一种更加准确高效的算法模型。