6CrW2Si钢制镶条淬火过程温度场数值模拟及试验

折弯模镶条淬火冷却时温度的瞬态分布特性对于研究6CrW2Si钢淬后变形机理有重要作用。考虑热物性参数、对流换热等因素随温度变化的影响,推导相变潜热转换为等效比热的定量解析并写入程序,建立了淬火过程三维温度场的非线性瞬态数学模型。通过金相观察、XRD物相分析和显微硬度测试方法对6CrW2Si钢镶条组织成分进行了试验研究。结果表明:表面换热边界条件和热传导两因素在不同时刻对零件的冷却速度交替起主导作用;65 s左右时马氏体转变所释放的潜热使得冷却速度有较大幅度降低,心部较表面所受影响大;冷却过程中镶条横截面的温度场由两表面交接处至心部呈梯度分布;零件只发生马氏体转变,且被淬透,最终得到的组织为马氏体+残留奥氏体+碳化物。

基于节点配置策略的有分流换热网络优化性能探析

应用节点非结构模型(nodes-based non-structural model,NNM)优化换热网络时,合理地配置节点参数(分流组数和分支数)可辅助算法以更高的效率获得更优的结果。然而,NNM模型的设置中,所有热流股共用一组节点参数,所有冷流股共用一组节点参数,因此无法定制化地满足每一个流股对分流的需求。为提高网络中节点的利用率,本文提出了节点配置策略。该策略可根据流股热容流率对流股上的分支数及其组数进行调整,减少无效结构对优化的阻碍,使算法在优化初期快速获得潜在优势结构,提升优化质量。通过10SP和15SP算例验证策略的有效性,所获结果比文献最优结果分别低340USD/a和2285USD/a,且低于同参数下无该节点配置策略的NNM模型所获结果,从算例分析可知该策略可有效辅助提升算法的优化性能,以获取更优的优化结果。

蒸汽管网水力热力联合计算数学模型及应用方法的研究

利用连续性方程、动量方程和状态方程建立了蒸汽稳定流动数学模型,并简化求解得出了压降计算公式,建立了蒸汽管网水力热力联合计算数学模型,通过反复迭代校正管段流量、管段平均密度和定压比热容的方式,使水力和热力计算吻合在一起,采用管网热力模型与管网水力模型相联系的节点方程法求解节点温度与节点压力。蒸汽管网水力和热力联合计算的方法,提高了计算精度,基于VC++6.0编程工具编制了蒸汽管网水力热力计算分析系统,实现了管网计算的界面化操作。并以实际蒸汽供热管网为例,对管网的水力、热力工况进行了全面的计算,计算结果与实际运行结果比较表明,该方法可以用于指导工程实践。

空间行波管电子枪阴极温度拟合计算研究

工作温度是影响阴极发射能力和寿命的关键参数,其与电子枪保温结构、加热功率、环境温度相关,未经实测时不同加热功率和环境温度下的阴极温度往往较难确定。本文利用温度试验数据构建并拟合出简化的空间行波管电子枪热节点模型,通过热节点模型推算出不同加热功率和环境温度下的阴极温度,与实测温度比较验证了模型的准确性。此构建拟合热节点模型的方法为推算电子枪阴极温度提供了一种简便途径。

基于代谢组学的幼龄大鼠血尿湿热证随时间变化规律的研究

目的:基于代谢组学NMR技术,寻找IgA肾病幼龄大鼠湿热证模型的标志性代谢物及相关代谢通路,为进一步药物干预寻找最佳时机提供理论依据。方法:选取72只3周龄雄性SD大鼠,按随机数字表法分为对照组和模型组,每组36只。构建大鼠IgA肾病模型。观察12周,每周大鼠称重并收集尿液,进行尿常规、代谢组学检测;第4、6、8、10、12各周采血进行生化指标、细胞因子、肾组织病理检测;代谢组学采用模式识别及多元变量统计学分析,筛选出可能的大鼠血尿湿热证标志物并建立相关代谢通路,比较一般情况、生化指标、细胞因子、肾组织病理等,探寻其时间变化规律。结果:与对照组比较,模型组:第5周起体质量增长速度放缓且出现湿热证候;尿检示第6周出现血尿,第8周出现蛋白尿;生化指标示TG、Chol、Scr均增高;肾组织病理示肾小球系膜区增殖性改变,实验第8、10、12周逐渐加重;免疫荧光可见IgA沉积;胞因子示核因子κB与转化生长因子-β的表达分别自第6周、第10周起显著增高,与肾组织病理改变相对应;代谢组学判别出潜在的标志物14个,主要代谢路径6条,且随时间呈现一定的改变规律。结论:本实验初步探索出与中医血尿“湿热证”相关联的尿代谢组学的标志物及相应代谢通路,并提示尿代谢组学的改变早于生化、细胞因子、肾病理组织等其他微观层面,为进一步准确把握本病的干预时间点奠定了实验基础。

RWCE算法中采用单元重构策略激励换热网络结构优化

应用强制进化随机游走算法优化换热网络的过程中,通过监测最优结构中换热单元优化进程,探究总体结构进化特点,发现存在换热单元先入为主的现象,主体结构稳固难以被突破,导致换热网络优化进入“停滞”状态。基于此,提出了换热单元重构策略,该策略旨在增强结构变异能力,经过一定阶段概率性消除结构中既有换热单元,腾出结构进化空间,再依据约束条件重新构建换热单元,既丰富了结构多样性又扩大了搜索域。此外建立优化状态监测指标,维持结构较高的变异活性,增强算法全局寻优能力。最后将该策略加入算法流程优化多个换热网络实例,总结分析其作用机理,所得结果均优于现有文献结果,证实了该策略的有效性。

带有分流结构匹配策略的换热网络优化分析

采用节点非结构模型(NNM)优化换热网络时,节点位置的合理配置对网络拓扑结构和优化结果有重要影响。在分析NNM的优化性能时发现,优化结果中分流结构主要出现在具有较大换热潜能的流股上。因此,提出了分流结构匹配策略,该策略可根据各流股的换热潜能对流股分流结构进行调整,使换热潜能较大的流股保留更多的分流结构,促进潜在优势结构的生成。将该策略改进后的算法用于优化9SP和15SP算例,所获优化结果比公开文献最优年综合费用低17 046$/a和4 418$/a,且改进后的模型与算例的适配度较高。

钢铁企业电力节点网络的研究和应用

对甘特(GANTT)图和网络图做了比较和分析,并提出了能量流网络的概念,建立了钢铁企业电力为节点的能量流网络物理模型。根据钢铁企业能源利用现状,分析了钢铁联合企业余热余能回收利用情况,提出了几种较为成熟的余热发电技术方案并阐述其发电原理和特点,从经济性上数据讨论其节能的效果。

换热网络优化中换热单元均布处理的周期性影响分析

为了避免相邻换热单元之间无法产生新换热单元,提升节点非结构模型在算法优化中的适应性,基于换热单元均布策略分析了均布周期对换热网络进化的影响,提出加权均布策略。结果表明:均布策略只在相邻换热单元之间产生新换热单元时才会产生一定影响,且均布策略的采用周期过大或过小都会对换热网络优化产生不利影响;通过两个不同规模的算例进行验证,得到的结果分别为5169910和1511549$/a;加权均布策略能够提高算法在节点非结构模型中的优化性能。

垂直非结构模型应用于换热网络优化

节点非结构模型优化换热网络时会出现换热器交叉排列的情况,分析发现在相同传热负荷下交叉结构比垂直结构换热单元总传热面积增大,同时明显降低算法的计算效率.基于此,建立垂直非结构模型.与节点非结构模型相比,垂直非结构模型降低了优化过程中的计算复杂度,并且能够消除交叉结构带来的不利影响,有效提升了优化的效率及求解精度.应用两个算例对基于垂直非结构模型的强制进化随机游走算法(RWCE)进行优化性能分析,取得了优于文献的结果.

一种割裂耦合关系的换热网络优化方法

在用强制进化随机游走算法优化换热网络时,优化后期由于换热单元之间存在耦合关系,换热网络结构已基本稳定,难以新增加或者消去换热单元,因此结构变异较为缓慢。为了促进结构变异,提出了一种割裂结构耦合关系的高效优化方法。该方法基于耦合关系随机消去换热单元,使得匹配已稳定的冷热流股重新获得一定的换热潜能,从而具有匹配新换热单元的潜力,快速寻找到更多匹配方式。通过20SP和15SP算例进行有效性验证,分别取得1 395 461$和5 115 557$的年综合费用,表明割裂结构耦合关系的方法能进一步促进结构进化,增强算法的全局搜索能力。

应用结构摄动策略的有分流换热网络优化

有分流节点非结构模型(NNM-SS)应用于换热网络优化时,因难以生成合适的分流结构而使优化陷入局部极值.根据NNM-SS的优化特点及网络结构中分流次数对费用的影响,提出结构摄动策略,并将其引入强制进化随机游走算法(RWCE-SS).策略的主要思想为:在优化过程中,以一定的概率随机抽取一个无分流结构的换热器,并在该位置上生成一组新的分流结构以增加网络中的分流次数,通过对结构的摄动实现对算法搜索能力的提升.算例验证表明应用该策略改进的算法可获得更好的优化结果.

进化概率差异化策略优化有分流换热网络

强制进化随机游走算法优化换热网络时具有程序简单、全局搜索能力强等特点,但在优化过程中不同的进化阶段对进化概率需求不同,算法中设置单一的进化概率难以满足实际进化需求。因此,提出一种进化概率差异化策略,该策略的核心思想是智能识别流股的换热程度,动态调整进化概率,对存在公用工程的流股强制参与进化,使算法在前期具有较强的结构搜索能力;完全换热的流股通过降低进化概率,提升算法全局的精细搜索能力。采用15SP和39SP算例进行验证,所获年综合费用分别为1494690和1894477$/a,验证了该策略能够提升算法的优化效率与质量。

公用工程灵活匹配的节点非结构拓展模型

建立一种拓展节点非结构模型,在冷热两端,各额外增设一条冷热流股和常规热冷流股进行匹配,判定冷热内部公用工程的生成,实现公用工程在冷热流股上任意位置的独立匹配,提升模型自由度。将强制进化随机游走算法引入到实际工程算例9SP、10SP、15SP中进行优化,最优结果比现有文献分别节省了5600$·a^(-1)、848$·a^(-1)、4455$·a^(-1)。该拓展模型的应用不仅可以得到更经济的换热网络设计,并且具有更强的灵活性。