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。

基于均匀试验设计的小浆果多酚体外协同抗氧化活性研究

为研究4种小浆果多酚的协同抗氧化活性,选用均匀试验设计法优化小浆果多酚协同抗氧化组合,经过统计分析和数学回归模型拟合得到最优组合——笃斯越橘多酚(D2)、红豆越橘多酚(H2)、蓝靛果多酚(L2)、蔓越莓多酚(M2)最佳质量浓度分别为42、138、172、0μg/mL,对DPPH自由基的实际清除率为98.07%±0.31%,接近理论期望值100%,说明模型优选的组合具有可行性。通过协同效应分析,优选组合清除DPPH自由基和羟自由基的协同效应指数(Combination Index,CI)值分别为0.57和0.64,进一步说明笃斯越橘多酚(D2)、红豆越橘多酚(H2)、蓝靛果多酚(L2)3种浆果多酚具有显著协同抗氧化效果。研究成果可为天然抗氧剂及小浆果功能产品研发提供依据。

基于均匀试验设计的3种浆果花色苷体外协同抗氧化研究

本研究旨在探究3种浆果花色苷的协同抗氧化活性,以DPPH自由基清除率为评价指标,采用均匀试验设计法优化3种浆果花色苷协同抗氧化组合。经过统计分析和数学回归模型拟合得到最优组合:笃斯越橘花色苷(DP)、黑加仑花色苷(HP)、蓝靛果花色苷(LP)最佳浓度分别为0.08 mg/mL、0.14 mg/mL和0.18 mg/mL,对DPPH自由基的实际清除率为(97.67±0.51)%,接近理论期望值100%,说明模型优选的组合具有可行性。通过协同效应分析,优选组合清除DPPH自由基和羟自由基的协同效应指数CI值分别为0.297和0.651,进一步说明DP、HP、LP3种浆果花色苷具有显著协同抗氧化效果。研究成果可为天然抗氧剂及小浆果功能产品研发提供依据。

基于粗糙集理论的均匀设计阿魏酸合成工艺因素规律的方法研究

目的利用粗糙集理论研究药物合成生产过程中生产因素之间的内在规律,探求最优合成工艺方案的方法。方法采用粗糙集理论方法,以阿魏酸合成工艺为案例,利用均匀设计试验预处理,形成基于粗糙集的决策表,建立粗糙集规则模型。通过决策规则分析工艺因素对试验指标的影响,优选最佳合成工艺。结果阿魏酸合成工艺的反应时间水平与阿魏酸收率水平呈线性增加的趋势(P<0.01),原料配比、吡啶量因素水平与阿魏酸收率水平并没有线性增加的趋势(P>0.05)。当试验三因素都取7水平时,试验结果最好,为最佳组合。结论粗糙集理论方法能够全面地分析药物合成工艺因素与试验结果之间的内在动态规律,为提高药物合成工艺质量,提出了一种独特的优选方法和思路以供参考。

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。

基于均匀实验的自燃煤矸石透水混凝土配合比优化研究

为减少自燃煤矸石的堆存,拟将自燃煤矸石制备透水混凝土,并对其配合比进行优化。首先运用均匀设计实验法和回归分析法,分析骨胶比、细骨料占比和水灰比对试件力学性能、透水性能的影响,以获得综合性能最优的配合比方案。然后以机制砂等质量替代自燃煤矸石细骨料,分析替代率对试件性能的影响,最后借助SEM分析试件微观形貌的变化。结果表明:骨胶比、细骨料占比和水灰比与抗压强度、透水系数的回归关系皆成三次多项式,且拟合精准度较高。综合性能最优配合比方案为骨胶比2.6,水灰比0.28,细骨料占比60%。自燃煤矸石透水混凝土的抗压强度随机制砂替代率的增大而增大,而透水系数相对稳定。通过微观分析可知,煤矸石透水混凝土中水化产物主要是Ca(OH)2、C-S-H和AFt,内部结构较为稳定,机制砂替代煤矸石细骨料后,AFt数量减少,形状由细短状变为粗长状,与C-S-H相互交错,整体结构更加紧密,力学强度更大。研究成果可为自燃煤矸石在建筑材料领域的应用开辟新的途径。

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。

面向增材制造的非均匀点阵结构综述

受益于增材制造技术的发展,多孔结构、拓扑优化结构、生物仿生结构等具有高度复杂度结构的制造难度得以降低,促进了高度复杂结构的研究进展。点阵结构作为一种典型多孔结构,性能优异和可设计性好,其研究成果已应用于航空航天、生物医疗、汽车制造等诸多领域。其中非均匀点阵结构相较于均匀点阵结构,更能发挥出结构和材料的潜能,因此更具有实际应用价值。本文对非均匀点阵结构的设计方法和制造方式的研究现状和发展动向进行梳理,对非均匀点阵结构进行了详细地综述,指出当前研究存在的挑战,并展望了点阵结构今后的研究方向。

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。

基于实验方案设计的卷积神经网络超参数优化方法

卷积神经网络是人工智能的重要组成部分,在自然语言处理、图像识别等领域表现优异。卷积神经网络模型超参数配置涉及训练策略,在卷积神经网络大模型优化方面起着至关重要的作用。现有超参数优化方法耗时耗力,遍历整个超参数空间,容易陷入局部最优解。首先,构建3个不同深度的自建卷积神经网络作为优化对象,以提高模型在验证集上的准确率为优化目标找到最佳的超参数配置。其次,考虑优化神经网络大模型的训练过程并提高模型性能的需求,提出一种基于实验方案设计的卷积神经网络超参数优化方法。最后,为了验证方法的有效性,依据均匀设计理念构建训练方案,生成超参数优化组合,进行主观经验生成训练方案的对比实验。结果表明:所提出的优化方法在收敛速度、准确率和计算效率上更具优势。该方法为实现卷积神经网络大模型的高效训练提供支持,具有良好的通用性,可以应用于不同规模的卷积神经网络训练任务。

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.

随机变量模拟数据的产生算法设计与实现

随机数在现代技术中,特别是在经济管理、系统仿真、人工智能等领域起着极其重要的作用。根据不同的应用场景、不同的应用需求,需要得到满足一定特定分布的系列随机数。但由于总体分布的特征差异较大,很难找到一个统一的随机变量产生方法。本文根据不同的分布特征,对工程技术应用的不同领域常用的随机分布,结合它们的分布函数及密度函数的特点,给出了产生随机数序列的相应算法,并通过Python语言在计算机上对所设计出来的算法进行模拟。实验结果表明,尽管不同分布的随机数产生方法有各自的优缺点,但是通过这些算法而产生的随机数符合相应概率分布的要求。

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。

基于多目标优化算法往复隔膜泵机座轻量化设计

隔膜泵机座结构的轻量化设计对隔膜泵加工、生产具有重要的影响。基于某型号隔膜泵机座结构展开研究,针对实际工作环境建立等效模型并进行有限元分析,根据分析结果定义设计变量,从而提高计算效率。采用均匀试验设计法进行试验设计,通过仿真拟合计算出设计变量与应力、变形量之间的关系,利用多目标优化算法对隔膜泵机座结构建立轻量化优化数学模型,在满足性能要求的前提下,使得一些材料得到合理配置,同时使得隔膜泵机座结构应力、变形量、固有频率尽可能小。对轻量化优化设计后的机座结构进行仿真分析,并与优化前结构进行对比。结果表明,轻量化后机座结构属性基本不变,且质量由25372 kg减少至24582 kg,减少了790 kg,减重效果较好,同时最大应力值减少了45.1%,最大变形量减少了12.3%,优化效果显著,为新型隔膜泵结构有限元分析与轻量化优化设计提供了基础支撑。

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。

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。

WRF模式多参数化方案对东南亚低纬高原陆气耦合强度的模拟评估

东南亚低纬高原是全球陆气耦合的热点地区之一,其陆气相互作用对气候、水文和环境均具有重要的影响。本研究采用均匀抽样方法,结合WRF模式中多参数化方案,开展了48组数值模拟试验,通过优选参数化方案组合,对该地区陆气耦合强度及其相关变量进行了模拟评估。研究表明:(1)从48组模拟试验集合中可发现,对于近地面或地表的气温、比湿、向下长波、向上长波和土壤温度,集合模拟能力较好;对于近地面或地表的风速、降水、感热通量、潜热通量、向下短波和向上短波,集合模拟可较好反映各变量的变化特征;但是对于地表的土壤湿度,集合模拟能力较差。对于近地面或地表的风速、降水、潜热通量、向下短波、向上短波、土壤温度和土壤湿度,不同组合间模拟差异较小;但是对于地表的感热通量,不同组合间模拟差异较大。(2)根据等权重平均Taylor评分获得的最优参数化方案组合可以提升对于近地面或地表的气温、比湿、向下短波、向上短波、向下长波、向上长波和土壤温度的模拟能力,但对于近地面或地表的风速、降水、感热通量、潜热通量和表层土壤湿度提升效果不明显。(3)最优参数化方案组合可以合理地反映陆气耦合的空间特征和时间变化,但模拟的耦合强度较参考值偏弱,主要与潜热通量和向下短波辐射模拟能力较差有关。