化学链重整过程中LaFeO3载氧体的CH4部分氧化反应机理研究

本研究基于密度泛函理论(DFT)计算揭示了化学链重整过程中LaFeO₃载氧体的CH₄部分氧化反应机理,通过系统研究CH₄吸附活化、H₂和CO形成以及氧扩散等基元反应步骤,构建了CH₄部分氧化反应网络。研究发现,CH₄发生逐步脱氢反应形成H原子,其中,CH₃脱氢反应所需要克服的能垒(1.50 eV)最高,是CH₄逐步脱氢反应的限速步骤。载氧体表面H₂形成有两种路径,其中,H原子从O顶位迁移到Fe顶位,然后与另外O顶位的H原子成键形成H₂分子是主要途径。由于其相对较低的能垒(1.27 eV),CO的形成过程较易发生。氧扩散需要克服1.35 eV的能垒,表明氧扩散过程需要在高温下进行且扩散速率较低。通过比较各基元反应能垒,发现H₂形成是LaFeO₃载氧体CH₄部分氧化反应动力学的限速步骤,而H迁移是限制H     

二元混合工质的氧化分解机理研究

基于量子化学密度泛函理论对低全球变暖潜值工质R152a与R600a进行了氧化分解机理研究. 通过对它们的主要起始反应路径分析及能量变化情况计算,结果表明：R152a与R600a热分解的起始反应可以分为工质自身热分解和与氧气碰撞分解两类,其中工质自身热分解的反应能垒比工质与氧气反应的能垒高,并且R600a比R152a更容易发生氧化分解;在二者混合后的起始反应阶段,R600a更容易先发生分解,而链式反应中R152a与自由基的反应更占优势;两种工质与自由基的反应大部分为放热反应,可以向反应体系提供热量,促进链式反应的进行. 相关结果可为新型混合工质的氧化分解机理研究提供参考.     

约束优化问题的单参数填充函数算法

本文研究约束优化问题的全局优化确定性方法.基于填充函数的定义,具体构造出了一个新的单参数填充函数并做了相关理论证明.结合SQP和BFGS局部极小化算法设计了新的填充函数全局优化算法.数值实验表明,该算法可行有效,具有良好的全局寻优能力.     

表面光散射法正十六烷高温热物理性质研究

为拓展高温下流体黏度和表面张力的测量,改进了原有的表面光散射实验系统,将实验的温度区间拓展至570K,改进后的系统在整个温区内测量黏度和表面张力的扩展不确定度分别为2%和1%(k=2)。利用新的实验系统研究了正十六烷在353~547 K温度范围内的黏度和表面张力,并利用实验数据分别拟合了温度倒数多项式和van der Waals方程,在全温度范围内实验值与方程的偏差均在1%之内。在较宽的温度范围内获得的正十六烷的高精度黏度和表面张力数据和方程,可以作为参考数据和方程,用于相关仪器的标定和检验。     

基于可调谐激光吸收光谱技术的预混火焰重建算法比较

燃煤锅炉发电会产生大量的污染气体,本文基于可调谐激光吸收光谱技术,结合层析成像技术,对预混火焰的温度和浓度进行重建,通过这些参数来调节锅炉运行的工况,以此来减少污染气体的排放和提高能源利用率。经过谱线分析,文章选择在7148.8～7151cm^-1附近选取2条适合高温重建H₂O的吸收谱线(7149.058cm^-1和7150.4716cm^-1),通过采取自适应迭代算法、BP-神经网络算法和卷积神经网络算法,对不同的温度场和浓度场进行模拟重建。研究发现,卷积神经网络算法在重建精度和稳定性方面都优于其他两种算法。为了探究误差对于重建结果的影响,通过添加随机误差发现,误差对于卷积神经网络算法影响较小,温度和浓度重建精度高。为了验证卷积神经网络算法的可行性,文章选取了不同的燃烧工况进行了重建对比。研究表明,卷积神经网络算法重建图像趋于平缓,与实际燃烧情况更加符合,该研究也证明了卷积神经网络算法在燃烧场重建方面的优势和可行性。     

动态光散射法热/质扩散系数同时测量方法研究

流体工质的热、质扩散系数是表征其传热和传质的重要迁移性质,往往需要采用不同设备测量获得。为探索可同时测量热、质扩散系数的动态光散射方法,研究了采样时间、入射角、黏度、折射率偏差及路易斯数Le等因素对测量可靠性及精度的影响。利用二元混合流体正己烷/正癸烷、正己烷/正十六烷体系进行验证,结果表明：当采样时间为弛豫时间的1.5～3倍且入射角度为8°～12°时,具有较低黏度、较高折射率偏差（>4%）的体系且Le值为10～80时,可以同时可靠地获取流体热、质扩散系数,且测量不确定度低于5%;与已有方法对比,热、质扩散系数的偏差分别为4.00%和3.56%,证明了该测量方法和系统的可靠性。     

低散射角度下表面光散射法仪器加宽效应理论修正与流体表面性质测量

表面光散射法流体界面性质传感要求既快速又准确，故需采用较小的散射角度来获取更强的散射光信号以提升测量速度，同时又需修正低散射角条件下引入的仪器加宽效应以确保测量准确性。理论上，在假定入射激光为高斯光束的条件下，发展了频域内修正低散射角条件下引入的仪器加宽效应的方法，并开发了利用参考数据获得表面光散射实验系统的仪器加宽常数算法与多波数条件下表面波的频谱修正和拟合算法。实验上，利用低黏度的制冷剂R1336mzz(Z)和高黏度的十四酸乙酯分别检验了理论的准确性。所提方法可将表面光散射法测量流体黏度和界面张力的单点测量时间从原来的10～20 min缩短至2～5 min，并保持相同的测量精度。     

NiTi+催化甲基环己烷脱氢的密度泛函理论研究

有机液体储氢是极具潜力的氢气存储方式，在原子水平上研究储-释氢催化机理，是寻找高效低廉催化剂的重要途径.采用密度泛函理论(DFT)方法研究了甲基环己烷(MCH)在过渡金属二聚体离子Ni Ti⁺催化下逐步脱氢制甲苯的反应机理，考察了反应物、中间体和生成物的能量变化.采用波函数分析方法，观察反应过程中原子电荷变化，并分析了初始化合物的态密度(DOS)等性质.结果表明:Ni Ti⁺与甲基环己烷的反应是在混合势能面上进行的放热反应，三个脱氢分子机理相似，反应整体放热为-12.19kcal·mol^-1，反应过程出现了中间体甲基环己烯和甲基环己二烯，与实验结果一致.整个反应的速率决定步骤为第三个脱氢反应过程中的IM10→TS10.