稀土萃取分离过程软测量方法的研究

分析了稀土组分含量在线检测技术进展缓慢的原因,分析了稀土萃取分离过程机制,找出影响稀土组分含量检测的主要因素,确定辅助变量。利用从包钢稀土厂采集的数据通过newrb函数创建径向基网络来实现稀土组分含量的软测量。文中通过流程图详细阐述了建模方法,采用50组样本数据对所建立的模型进行计算机仿真验证,仿真结果证明了模型的可行性。     

基于CAE仿真技术的塑料电动工具后盖振动固有频率分析

在常温下对一种塑料材质电动工具后盖在规定振动条件下进行CAE仿真模拟和工程验证试验,对CAE仿真模型与工程试验数据进行对比分析。结果表明,此种电动工具后盖CAE仿真共振频率分布与工程试验测试数据基本吻合,验证了仿真的有效性与实验的准确性,同时对实验与仿真的差异进行分析。     

基于三维电阻抗层析成像的乳腺癌传感器的设计

基于三维电阻抗层析成像方法设计了一种密集型乳腺阵列传感器,并开发了一种用于检测乳腺癌的电阻抗成像传感器。此传感器采用激励电极阵列与接地电极一体化的设计实现了结构简化,并通过锥形基体与双层周向排布的电极阵列实现了电场密集化以及锥度优化,提高了目标物的检测精度。设计了成像系统,采用数值仿真方法对传感器进行优化。仿真结果表明,电极数量减半并不会影响传感器的成像精度,反而可以提高成像速度。最后,考察了传感器的性能,结果表明,系统信噪比与通道一致性良好。利用此传感器对检测场域相对体积为0.4%的实验模型进行了三维图像重建,单目标成像的图像相关系数达到0.6以上,可清晰判别双目标物位置,实现了对乳腺癌的可视化检测。     

自由基交联共聚合理论模型进展

从模型所使用的数学方法，对自由基交联共聚合理论的模型：概率统计模型、动力学模型和基于逾渗的计算机仿真模型的进展进行了综述。     

用Matlab/Simulink模拟聚合物在交变力场作用下的应力史效应

应用动态仿真工具Simulink,以Voigt-Kelvin模型为基础，根据Boltzmann叠加原理，模拟了聚合物在交变力场作用下的应力史效应。     

三维虚拟仿真技术在锂离子电池实验教学中的应用

把三维虚拟仿真技术引入到锂离子电池实验教学中,制作了锂离子扣式电池制作与性能测试虚拟仿真实验,介绍了仿真实验的设计过程。该仿真实验使用3Ds Max软件构建仪器和工作原理的模型及动画,用Unity3D软件构建一个高度仿真的虚拟实验室场景并模拟了实验操作的整个流程,使操作者可以轻松完成锂离子扣式电池制作与性能测试虚拟仿真实验过程。三维虚拟仿真技术在锂离子电池实验教学中的应用,可以弥补锂离子电池传统实验教学的不足,提高学生学习兴趣,丰富课堂实验教学手段,有效提高教学质量和教学效果。     

基于虚拟仿真实验的氰化浸金教学研究

氰化浸金实验由于实验原料包含剧毒化学品而无法向本科生开放实验室实验。通过引入虚拟仿真实验教学,打破了这个壁垒。主要介绍了氰化浸金虚拟仿真教学实验的设计思路、系统实现以及仿真实验的教学实现过程,通过对学生学习动机、课程体验、学习效果3个方面的调查客观地进行了系统评估,评估结果显示学生普遍能通过该软件完成氰化浸金实验的学习,获得对氰化浸金实验的原理、流程及主要参数影响方面较好的理解。     

液体火箭发动机燃烧稳定性数值仿真

建立液体火箭发动机燃烧稳定性数值仿真模型, 对液氧/煤油, 煤油/气氧/气氢, 气氢/液氧发动机的两相燃烧稳定性进行了数值仿真. 首次得到的系列自激燃烧振荡的仿真结果与试验规律相符: 氢气有利于烃氧火焰稳定; 提高同轴式喷嘴的气相喷射速度有利于稳定. 对仿真结果的进一步分析表明, 燃烧室头部附近的预混低温区为燃烧振荡提供了能量. 根据仿真结果提出了抑制燃烧不稳定的技术措施: 在推进剂中添加催化剂降低反应活化能, 或者改进喷注器的设计以缩小喷嘴附近的预混低温区.     

基于等价输入干扰估计的电子分析天平前馈控制

为了实现电子分析天平的快速以及准确称量，依据电子天平的称量原理，提出了一种带有等价输入干扰估计器的复合控制方法。对已建模的电子分析天平采用数字前馈控制，并使用干扰估计器对系统中未建模部分及参数摄动等干扰进行补偿，通过数字前馈和等价输入干扰估计器的控制策略来获取快速准确的称量数据。使用Matlab进行仿真验证，其仿真结果表明，该方法提高了称量稳定性，缩短了系统的稳定调节时间，且具有较强的适应模型能力及抗干扰能力，示值误差优于国家标准JJG 1036—2022 《电子天平检定规程》规定的I级天平指标，可提供准确的称量值。     

分子点群虚拟仿真实验的建设与实践*

结合结构化学课程中分子对称性知识点的教学,自主设计和开发了分子点群虚拟仿真实验(PGVL)平台,帮助学生深入认识理解分子对称性知识的重点和难点。该仿真实验采用Web技术构建,支持分子模型的显示和互动,使学生可以完成分子的各种对称操作、指出分子结构中的对称元素、推导分子点群及认识分子结构和性质之间的关系。PGVL在分子对称性教学中的应用,不仅完善了结构化学分子模型实践教学体系,而且提升了学生对结构化学课程的学习兴趣,丰富了结构化学实践教学内容,取得了良好的教学效果。     

氯乙烯交联共聚凝胶点前的分子量模型与仿真

从氯乙烯(VC)两相聚合的特点出发,根据拟动力学常数法和分子量分布矩理论,建立了VC-微量二烯类单体悬浮交联共聚凝胶点前的分子量模型,并根据模型,对平均聚合度变化作了计算机仿真。     

全固态锂金属电池多物理场耦合下的电化学过程仿真模拟

基于COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对氮氧化锂磷(LiPON)基全固态锂金属电池进行有限元模拟. 使用3次电流分布、 稀物质传递、 固体传热与固体力学等接口实现了多物理场在固态锂电池体系内部的耦合, 并完成了对于全固态锂金属电池本身在给定物理参数的情况下实际运行的电化学性能仿真. 在此模型中, 电池在运作时的热管理以及应力分布均得到有效的计算. 利用锂金属负极表面沉积的数据分析得到了锂枝晶生长的可能原因. 结果表明, 全固态锂电池的容量衰减以及枝晶生长等安全管理的失控并不只是单一因素控制的结果; 体系的浓度梯度、 应力预分布、 传热传质过程的控速步骤与充放电过程的体积变化等都会对电池的性能与安全管理产生不同的影响.     

开放式微流控芯片上的肿瘤组织微阵列构建

构建了一种具有自动形成细胞培养阵列和多步骤灵活操作特点的开放式微流控芯片。此芯片具有3层复合式结构:底层为微通道贯穿的细胞培养池阵列,顶层是开放式培养池,二者之间为一层纳米孔薄膜。纳米孔薄膜具有"透气阻水"的特性,既起到止流阀作用实现液体自动分配,又允许跨膜扩散,模拟血管内皮层扩散屏障结构。结合移液工作站,开放式微流控芯片可以完成细胞换液、药物处理和细胞活力测试等一系列分析步骤。本研究以乳腺癌细胞为模型,在芯片上90 s内可构建包含三维细胞培养和仿真血管内皮的10×10肿瘤组织微阵列。形态学和免疫组织化学检测证实了芯片肿瘤组织的仿真效果。抗肿瘤药物测试结果表明,这种开放式微流控组织阵列芯片允许在仿真条件下进行包含复杂操作步骤的细胞实验,是细胞研究的有利工具。     

基于模型认知的“价层电子对互斥理论”学习进阶设计*

遵循学生认知发展的客观规律,以及化学学科核心素养“模型认知”由低到高的水平划分,借助PhET互动仿真模型平台,通过虚拟的分子模型搭建和真实的分子构型对比,将“成键电子”“孤对电子”和“价层电子对”等抽象知识,融入认识模型、理解模型、运用模型和建构模型的递进式学习进阶设计中,在促进学生对互斥行为深度理解的同时,避免了虚拟可视化模型的过度类比可能导致的“相异构想”。     

基于随机扩散理论的色谱模拟辅助化学教学研究

为了满足当今教学的信息化发展趋势,本研究基于随机扩散理论建立了气相色谱仿真模型并开发了相关的计算模拟软件Stochastic Diffusion-Chroma。以混合组分分别在气相色谱填充柱和毛细管柱中的扩散分离模拟为例,探究了随机扩散理论模型在色谱理论教学和实验教学方面的应用。基于随机扩散理论的仿真教学改变了传统的教学模式,将学生较难理解的抽象色谱动力学基本理论转变为动态的具体形象,激发了学生的学习兴趣,提高教学质量。     

用计算全息法检测卡塞格林系统主镜

为实现对卡塞格林光学系统中的非球面主镜表面面形的高精度检测,设计了一种二元位相型计算全息图(CGH)。介绍了工作原理,对CGH的相位模型参数的优化设计、衍射次级分离以及台阶位置与深度计算等关键问题进行了讨论。通过引入虚拟玻璃的概念快速建立非球面检测模型,针对卡塞格林系统主镜中心开孔的特点,通过加入同轴载波实现了衍射次级的完全分离,相比目前常用的倾斜载波方法简化了相位量化复杂度,数值仿真计算出了最优的台阶深度,降低了加工难度。给出了相应的设计方法及实例,研制投产了CGH。测试得到主镜面形的均方根误差为0.018λ,并与传统补偿器结果(RMS=0.019λ)进行对比,两者测试结果吻合,验证了该设计与检测方法的正确性,该设计方法简单快捷,适用于卡塞格林光学系统主镜面形检测。     

纳米器件的分子动力学模拟

分子动力学广泛应用于分子体系, 但受限于计算能力, 一般难以用于纳米器件的研究. 本文采用自主开发的超大规模分子动力学仿真程序(NanoMD), 构建了原子级的纳米齿轮模型, 并以此为代表实现了对具有高速转动特性的纳米器件的模拟. 通过位错和缺陷分析, 确定了纳米器件在高速转动过程中的应力分布以及失效机制, 并明确了以极限弹性转速为依据的材料强度衡量模式. 研究发现纳米器件在极限转速方面存在明显的尺寸效应: 随着器件直径的减小而单调增大, 随着轴径的缩小而先增大后减小.     

化学反应处理的计算模型

介绍了一种将同类反应上升为合成反应知识和在计算机上实现反合成分析的方法,反合成分析是合成设计中最关键的一步,在本工作中采用了基于谋略键寻找的合成设计方法。它有逻辑宜于在计算机上实现的优点。为了实现这个方法,我们首次提出了一种能中肯地描述合成反应的计算模型—反应知识的分类模型。这一模型由三条规则定义：规则A-反应类型;规则B-发生反应的外部条件;规则C-不适宜采用这个反应的情况;这种计算模型能够将海量反应数据中最重要最基本的信息提炼出来,转换成计算机能处理的知识。它也包含有反应适用范围的信息,从而提高了析分过程的外推能力。     

基于随机行走扩散模型的气相色谱分离模拟

利用粒子在受限空间内随机行走的扩散理论,构建了气相色谱毛细管柱分离的仿真模型,系统地考察了各模拟参数对粒子在色谱柱内的碰撞情况和峰宽的影响。模拟结果表明随机速度和时间步长的增加以及载气流速的降低均会加剧粒子碰撞和色谱峰展宽,而相互作用虽与碰撞行为无关,但峰宽会随着相互作用的增加而显著增大。模拟结果证实了该模型与色谱基本理论的一致性。     

基于神经网络的多元稀土萃取组分含量的软测量

提出了一种应用RBF神经网络建立多组分稀土萃取平衡模型的方法,通过与萃取过程物料平衡模型相结合给出了在线预测稀土申级萃取分离生产过程中各组分含量的软测量方法。通过现场操作运行实测数据的建模仿真验证,表明这种混合软测量方法是有效的。