基于场协同理论的热空气吹掠型太阳能蒸馏器对流传热性能优化分析

以热空气吹掠型太阳能蒸馏器为研究对象,利用数值模拟结果和均匀设计法分析蒸馏器内流动与传热场协同角的变化规律和影响因素。结果表明,影响场协同角的主要因素是热空气进口速度,热空气进口温度和水温的影响不显著。在蒸馏水温30~70℃、进口空气温度40~90℃,进口空气速度为8 m/s时平均传热场协同角最小,为73.14°,传热系数最大,可达到同等条件下自然对流传热系数的4倍。

基于随机森林的导管架海洋平台结构模型修正方法

提出一种基于随机森林的有限元模型修正方法,能够快速、准确地给出导管架海洋平台结构模型的修正参数。选定平台不同的设计参数,对设计参数和基频进行Pearson相关性分析,得到与基频相关系数较大的参数,并重新设计试验参数获得基频。通过随机森林网络增加两者之间的非线性差异,验证网络精度及其泛化能力。结合实测数据,对比分析有限元模型的修正的效果。结果表明:模型的回归分数可达0.998,修正后的有限元模型可更准确地反映真实平台的动力特性。

差分脉冲伏安法间接检测氯吡脲

氯吡脲可以抑制铁氰化钾的还原反应,基于此建立了差分脉冲伏安法(DPV)间接测定氯吡脲浓度的新方法。为减小试验工作量,本文选取试验次数少、可靠性强的均匀设计法,采用其中的表U1*0(108),对包括支持电解质硫酸钾浓度、铁氰化钾浓度、多壁碳纳米管的浓度、铅笔芯的有效长度、扫描电位范围和富集时间等6个条件进行了6因素10水平优化试验。在最佳条件下,铁氰化钾的DPV还原峰电流下降值ΔI与氯吡脲浓度在0.75~1.75μmol/L范围成正比,检测限为4.20×10^(-2)μmol/L,氯吡脲体系可能共存的物质不干扰测定。采用本方法对施加过氯吡脲的猕猴桃果实进行测定,与标准方法LC-MS的检测结果一致。

氯化胆碱-乙二醇-水溶液制备镍铁氧体

以氯化胆碱-乙二醇(ChCl-EG)和水混合溶液为介质,依据三因素五水平均匀设计实验方案,采用溶胶/凝胶-自蔓延法,制备了镍铁氧体(NiFe_(2)O_(4))。X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和振动样品磁强计(VSM)分析结果表明:NiFe_(2)O_(4)中存在少量前驱体焙烧过程中未反应完全的中间产物NiO和α-Fe_(2)O_(3);相较于传统水溶剂制备的NiFe_(2)O_(4),以ChCl-EG部分或完全取代水溶剂提高了NiFe_(2)O_(4)的饱和磁化强度(Ms),降低了其矫顽力(Hc)。扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,ChCl-EG完全取代水溶剂后产物的形貌更加规整,颗粒尺寸明显增大。对均匀实验结果进行回归分析,分别得到了M_(s)、H_(c)与合成主要影响因素(ChCl-EG含量、pH、柠檬酸与金属离子物质的量比)间的回归方程,根据回归方程阐明了主要影响因素对NiFe_(2)O_(4)磁性能的影响。

面向壁厚均匀的液压成形三通管的坯料设计方法与参数优化

目的研究连续变厚度管液压成形过程中三通管的壁厚均匀性问题。方法首先,利用有限元软件分析得到了等厚管液压成形三通管过程中的成形规律,根据其成形规律,反向设计了用于液压成形三通管的连续变厚度管坯;其次,采用正交试验方法,研究了连续变厚度管厚区壁厚、过渡区长度对液压成形三通管成形质量的影响;最后,采用多岛遗传算法,对连续变厚度管的结构参数进行了优化验证,提高了液压成形三通管的成形质量。结果在等厚管液压成形三通管成形过程中,支管顶部壁厚值持续减小、轴向过渡圆角及直管底部中间位置处壁厚值持续增大;环向过渡圆角处等效应力最大,其他位置连续变化;轴向压应力使得三通管壁厚增大,拉应力使得壁厚减小;正交试验结果表明,当连续变厚度管厚区厚度、环向过渡区长度达到某一值时将出现较好的壁厚均匀性;在4种过渡区曲线线型中,直线型的壁厚均匀性最好;通过多目标优化得到最佳连续变厚度管结构参数,并通过有限元仿真进行验证,相对误差均在2%以内,使用优化后的连续变厚度管液压成形三通管相对于等厚管,壁厚均匀值减小了0.423 mm。结论可以采用厚度补偿或减薄的方式来提高成形三通管的壁厚均匀性;连续变厚度管坯相比于等厚管,显著提高了液压成形三通管的壁厚均匀性。

迷迭香提取液的抗菌研究

为揭示迷迭香中鼠尾草酚、咖啡酸、香叶木素、泽兰黄酮、迷迭香酚、鼠尾草酸、木樨草酸、芹菜素、槲皮素抗菌能力的交互作用,进行迷迭香提取液抗菌实验.以抑菌圈为响应值,均匀实验设计,采用逐步二项式算法建立模型.结果表明,模型相关系数R=0.976,说明模型预测能力强,迷迭香的抗菌活性主要由芹菜素、鼠尾草酚、泽兰黄酮决定.这为迷迭香的抗菌方面的应用提供了理论基础.

亚临界流体萃取缬草精油工艺优化及其成分分析

为了开发一种萃取条件温和、得率高的缬草精油提取工艺,以缬草根为原料,采用亚临界流体萃取缬草精油。以缬草精油得率为考察指标,通过单因素试验探讨了萃取溶剂、液料比、萃取时间、萃取温度、萃取压力、萃取次数的影响,进而采用均匀设计法优化亚临界流体萃取缬草精油的工艺条件,并运用GC-MS分析缬草精油的组成成分。结果表明:亚临界流体萃取缬草精油的最佳工艺条件为以丁烷为萃取溶剂、萃取压力0.47 MPa、萃取温度47℃、液料比11∶1、萃取时间25 min、萃取次数4次,在此条件下缬草精油得率达到(3.383±0.004)%;亚临界丁烷萃取的缬草精油中共鉴定出57种成分,主要成分为乙酸龙脑酯,相对含量为29.63%,关键药理成分缬草醛和缬草素相对含量分别为2.28%和0.25%。综上,亚临界丁烷萃取缬草精油得率高,缬草精油中含有一定量的缬草醛和缬草素,具有潜在的产业化应用价值。

改善低次烟叶品质的生物发酵工艺优化

为改善低次烟叶吸食品质,提升烟叶可用性,优选3种酶系、菌系(蛋白多肽酶系、木质酶系、增香菌系)配制成复合生物发酵制剂,以品质改善程度为评价指标,采用单因素法和均匀设计法优化了烟叶生物发酵工艺。结果表明:(1)最佳发酵工艺条件为,发酵制剂/烟丝质量比4%、物料含水量22%、发酵温度37℃、发酵时间42 h。(2)发酵工艺各因素中,发酵温度对品质改善程度大于物料水分、发酵时间。(3)在最佳发酵条件下,烟叶品质改善程度为1.04,杂气减少、刺激性降低,感官质量大幅提升,发酵后烟叶蛋白质、淀粉、果胶、木质素分别降低9.17%、15.59%、16.67%、7.84%,醛类、酮类、醇类等物质较原样分别增加了23.70%、15.33%、41.03%。通过发酵工艺优化,烟叶化学成分更协调,烟叶可用性提升。

焦裕禄同志纪念馆馆服的设计研究

焦裕禄同志纪念馆作为传播焦裕禄精神的主阵地,其工作人员的形象至关重要。工作人员穿着特定的馆服不仅能增强参观者对焦裕禄精神文化的体验感,也能提高工作人员的文化自豪感,从而提升纪念馆的整体形象,实现具有全国影响力红色精品景区的目标。基于红色旅游融合发展政策的引导,调研了景区工作人员与参观者,分析了焦裕禄同志纪念馆馆服的现状及存在问题;通过提炼焦裕禄精神中的价值意蕴,融合本土地域文化及相关的视觉元素,以及从其他红色景区的馆服案例中获得的启发,探寻了焦裕禄同志纪念馆馆服的设计思路与方法。

压力棒牵伸区中的纤维数量分布模型

牵伸区中纤维的运动状态受与其接触纤维状态的影响,为研究牵伸区中纤维的运动状态,对上托式压力棒牵伸区中各类纤维的数量分布进行了研究。分析了牵伸区中各类纤维的理论分布,测量了牵伸区中的各类纤维数量分布,简化了纤维数量分布曲线。再通过均匀设计,测试了不同牵伸参数下的变细曲线,建立了变细曲线与牵伸参数之间的回归方程,最终得到了牵伸区中的纤维数量分布模型。结果表明:牵伸区中各类纤维的数量分布受牵伸倍数、罗拉握持距、纤维长度、压力棒位置等牵伸参数的显著影响,纤维的数量分布可基于总纤维、前纤维和后纤维的数量分布得到。回归方程的平均拟合误差在7%以内,所建立的纤维数量分布模型适用于涤纶和粘胶纤维。

基于均匀设计的中药有效单体“IR”方筛选及其对慢性肾衰竭大鼠肾纤维化的作用

目的运用“均匀设计法”从“肾衰Ⅱ号方”中筛选抗肾纤维化中药有效单体组方(淫羊藿苷合迷迭香酸配伍,简称IR方),并进行验证。方法采用5/6(Ablation and infarction,A/I)慢性肾衰大鼠模型,将肾衰Ⅱ号方中已知的5种抗肾纤维化有效单体(淫羊藿苷、迷迭香酸、阿魏酸、苦杏仁苷、大黄素)作为研究对象,按照均匀设计法“5因素8水平”分组,共设8种配比组方。造模后4周,组1~组8给予相应配比的组方药液,假手术组和模型组给予生理盐水,连续干预8周。末次给药后,检测各组大鼠血清肌酐(Serum creatinine,Scr)水平,苏木素-伊红(Hematoxylin-eosin,HE)和马松(Masson)染色观察肾组织病理形态,Western Blot法检测纤维化标志蛋白Ⅰ型胶原(CollagenⅠ,Col-Ⅰ)、纤维连接蛋白(Fibronectin,FN)、结缔组织生长因子(Connective tissue growth factor,CTGF)表达。以各药物组大鼠Scr为筛选指标,通过多元逐步回归分析筛选中药单体成分组方并确定特定配比。再用5/6(A/I)大鼠模型,以氯沙坦钾、母方“肾衰Ⅱ号方”和淫羊藿苷(20 mg·kg^(-1)·d^(-1))作为对照,有效成分组方(淫羊藿苷20 mg·kg^(-1)·d^(-1)+迷迭香酸2.1 mg·kg^(-1)·d^(-1))作为实验药物,连续干预8周。通过各组大鼠Scr、血尿素氮(Blood urea nitrogen,BUN)、病理染色(HE和Masson)和FN、Col-Ⅰ蛋白表达比较各组大鼠肾功能和肾纤维化程度。体外构建转化生长因子-β1(Transforming growth factor-β1,TGF-β1)诱导肾小管细胞(NRK-52E)损伤和肾成纤维细胞(NRK-49F)活化模型,以有效成分组方和相应单一成分作为干预药物,Western Blot法检测FN、Col-Ⅰ、CTGF蛋白表达。结果筛选实验结果提示,组1~组8均可不同程度降低5/6(A/I)大鼠Scr水平,结合病理染色和Western Blot分析,组8效果最优。经过多元逐步回归分析,得到方程为:=88.381-0.539X1-0.473X2+0.01X1X2(X1淫羊藿苷,X2迷迭香酸),提示淫羊藿苷和迷迭香酸配伍为最佳,量比为9.6:1。验证实验结果提示,IR方可以明显改善5/6(A/I)大鼠肾功能,减轻肾小管间质损伤和纤维化,抑制FN和Col-Ⅰ蛋白表达,其表现的肾保护效应与肾衰Ⅱ号方相当,并优于西药对照。体外实验发现,IR方可以明显抑制TGF-β1刺激的NRK-52E细胞和NRK-49F细胞FN、Col-Ⅰ、CTGF蛋白表达,并优于淫羊藿苷或迷迭香酸单独干预。结论基于均匀设计法筛选的有效单体IR方具有改善慢性肾衰大鼠肾功能和抗肾纤维化的效应。

基于均匀设计的无铬复鞣工艺设计与优化

为提高皮革复鞣工艺的生态性能,以锆-铝-钛鞣白湿革为原料皮,以皮革的热收缩温度、撕裂强度、感官性能和复鞣排放废液中的COD含量作为评价指标,设计并优化基于改性戊二醛、锆铝钛配合鞣剂和阳离子油的无铬复鞣工艺。结果表明,当改性戊二醛鞣剂用量为2%、锆-铝-钛配合鞣剂用量为2%、阳离子油用量为0.4%时,复鞣效果和生态性能好,复鞣后的坯革也具有较好的耐热性能、感官性能和物理性能。这为皮革的生态设计提供了一种新思路。

面向均匀损伤的RC框架结构抗震优化设计方法

RC框架结构在地震作用下多出现局部楼层损伤明显或抗力不足问题,通过对抗侧力构件性能的合理优化可实现各楼层损伤程度相近的设计效果,消除薄弱层,达到更为理想的均匀损伤分布模式。提出RC框架结构的均匀损伤设计方法,以各楼层损伤指数相等或相近为优化目标,各层框架柱配筋率为优化变量,通过智能算法与有限元平台协同计算技术,实现RC框架结构均匀损伤优化设计,并采用弹塑性时程分析和IDA方法对优化效果进行验证分析。结果表明,通过智能算法优化框架柱配筋方案可以有效调控结构各层损伤程度,不同地震波作用下结构最优配筋率分布是不完全相同的,并且框架柱的最优配筋率分布也未呈现明显的统计规律,但将不同地震波下优化结果的均值作为框架柱配筋方案可以提高结构抗震能力,该优化方法合理有效。

基于TMS320的通用接口处理模块设计

民机机电系统主要通过机载控制器实现燃油、液压、起落架等功能,虽然不同系统的功能差异较大,但核心硬件均为基于微控制器的接口处理模块。为顺应民机产业的发展趋势,要最大限度地复用已经成熟的公共模块和技术。文章深入调研了各类机电系统控制器的处理和接口需求,统筹处理器选型和接口资源,设计了基于TMS320微控制器的通用接口处理模块。该模块能够满足大部分机电系统的需求,为民机机电产品的快速开发和交付提供了有益的借鉴和参考。

带式烘干机风速场均匀性试验研究

物料含水率均匀性是物料品质的重要指标,与烘干机内部气流均匀性相关。烘干机结构与工艺参数对烘干机内部流场均匀性产生较大影响。使用正交试验的方法研究导流板角度(30°、40°、50°)、侧风道均流板个数(1、2、3)与循环风机频率(20 Hz、30 Hz、40 Hz)对烘干机内气流分布的影响,找到最优的因素水平,使烘干机内部风速场最均匀。研究结果表明:风机频率对上料层的风速场影响最显著;导流板角度对上料层风速场影响最不显著。导流板角度对下料层风速场影响最显著;风机频率对下料层风速场影响最不显著。当因素水平组合为导流板角度30°,均流板3个,风机频率20 Hz时,烘干机内风速场最均匀。

基于全局敏感性的自适应模型更新混合模拟方法

基于全局敏感性(global sensitivity, GS)的模型更新混合模拟方法可以有效提升混合模拟精度并拥有较高的计算效率,然而该方法易陷入局部最优值。为解决此问题,在GS方法的基础上引入了动量和自适应步长的概念,提出了基于全局敏感性的自适应(global sensitivity adaptive, GS-A)模型更新混合模拟方法。以钢框架模型为例,对8个本构参数和模型几何参数进行参数识别,利用均匀设计试验方法,建立11个模型更新案例,分别进行了不更新、GS方法和GS-A方法的数值模拟分析。33组数值模拟案例参数识别过程、位移时程的对比分析表明:GS-A方法相对于GS方法,解决了参数组合陷入局部最优的问题,具有较高参数识别的精度和稳定性,提升了模型更新效果。

国产雪茄茄芯烟叶工业发酵条件单因素优化研究

【目的】通过单因素实验和均匀设计探索不同发酵参数对雪茄品质的影响规律,确定不同产区雪茄烟叶适宜采用的工业发酵条件。【方法】通过单因素实验探索了温度、初始水分、相对湿度和发酵时间对不同品种雪茄烟叶(德雪1号、德雪3号、德雪7号、海南9A、楚雪14)原料品质的影响。以致香成分总含量为衡量指标,通过均匀设计确定了不同品种雪茄烟叶的最优组合发酵参数。【结果】(1)随着温度的升高,还原糖和总糖含量逐渐降低,致香成分含量呈先降低后升高趋势,植物碱含量呈先升高后降低的趋势。当温度为30℃时,致香成分含量最高(除楚雪14)。(2)随着初始水分的升高,还原糖、总糖含量呈下降趋势,致香成分含量呈先上升后下降趋势。当初始水分为30%~35%,致香成分总含量较高。(3)随着相对湿度的升高,植物碱含量逐渐降低,还原糖含量逐渐增加。当相对湿度为80%时,致香成分含量最高。(4)总氮和植物碱含量在发酵过程中逐渐降低,总糖、还原糖和致香成分总含量在发酵过程中呈先上升后下降的趋势。当发酵天数为21~28d时,致香成分含量最高。(5)均匀设计表明,德雪1号、德雪3号、德雪7号较适采用低温30℃低湿70%发酵37d,海南9A较适采用低温30℃低湿70%发酵22d,而楚雪14较适采用高温50℃低湿70%发酵21 d。【结论】温度、初始水分、相对湿度和发酵时间对国产雪茄烟叶品质具有显著影响。德雪系列原料采用低温发酵可在保留其香气丰富度的前提下,减少刺激性和杂气;海南9A原料采用低温发酵可以提升香气丰富度;楚雪14采用高温发酵可以提升成熟度,降低杂气和刺激性。

Micro LED车灯投影光学系统设计与优化

本文提出了一种基于Micro LED阵列的车灯投影方案,设计了以像素尺寸为80μm×80μm的200×150白光Micro LED阵列作为显示光源,视场角为16°×34°的车灯投影光学系统,并对物面倾斜角度和光学系统结构进行了优化。此外,分别采用反向畸变处理方法和像素灰度调制方法用以解决车灯投影图像的梯形畸变和照度均匀性问题,并搭建了投影实验平台,对图像校正方法进行了验证。实验结果表明:校正后图像梯形畸变系数p1,p2分别从0.0932和0.3680下降至0.0835和0.0373,像面照度均匀性从83.2%提高到93.2%。本文通过对基于Micro LED的倾斜投影车灯光学系统进行优化设计及采用图像校正方法,实现了高光效、低畸变的车灯投影。

大型钢桁架式渡槽结构地震响应研究

针对非一致地震激励下大型钢桁架式渡槽结构的隔震响应开展研究,依托实际工程在ABAQUS中建立了渡槽结构的整体有限元模型,给出了非一致激励的输入方法和摩擦摆隔震支座的简化模型,通过试验验证了摩擦摆隔震支座简化模型的准确性,并对一致激励和非一致激励、无隔震支座和有隔震支座的数值模拟结果分别进行了对比。结果表明:中墩正上方的桁杆为渡槽结构的最薄弱位置;非一致激励会显著增大渡槽结构,尤其是边跨的动力响应;在中墩顶部设置摩擦摆隔震支座能起到较好的隔震减震效果,提升桁架结构和槽墩的地震安全性。

基于灰色支持向量回归的起伏管线临界携液流速预测模型

延安气田起伏的地理形貌特征,致使其内部采气管线在低点及上倾段容易产生积液问题,制约气田正常生产,开展起伏管线临界携液流速的预测对保障采气管线流动安全和指导地面采气管线布线具有重要价值。为此,基于扩展双流体分相模型和PR气体物性方程,采用最小压力梯度法结合均匀设计构建了临界携液流速样本数据集,同时采用灰色关联计算了样本标签权重,并将其引入支持向量回归算法,构建了临界携液流速的回归预测模型,随后利用网格寻优算法,通过采用K-CV(交叉验证)对模型中超参数进行了优化设计,最后采用延安气田现场运行数据进行了模型准确性验证。研究结果表明:管径大小对临界携液流速影响最大,其次为上坡倾角、含水率和运行压力,其他因素的影响差距相对较小,网格分段寻优对比遗传、粒子群算法在模型超参数优化上具有较强稳定性。该预测模型对延安气田内部采气管线的临界携液流速预测具有较强准确性,可对其积液预测和防治提供理论支撑。