检索结果-内蒙古大学图书馆

化工进展 2025年第2期44卷 635-645页

作者：熊思恒黄冬梅肖媛黄晓璜易智康崔国民上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

质量交换网络是减少化工过程中污染物排放和降低经济成本的有效手段,其集成优化具有重要意义。本文提出了一种新的基于混合整数非线性规划(MINLP)的同步优化模型,允许分流非等浓度混合与考虑流股再生的连续非结构模型(NSM)。连续非结构... 详细信息

质量交换网络是减少化工过程中污染物排放和降低经济成本的有效手段,其集成优化具有重要意义。本文提出了一种新的基于混合整数非线性规划(MINLP)的同步优化模型,允许分流非等浓度混合与考虑流股再生的连续非结构模型(NSM)。连续非结构模型预先不设置结构化参数,没有固定的匹配模式,使用连续的实数区间划分不同的流股,随机生成具体的实数代表传质单元在流股上的位置。连续非结构模型在形成质量交换网络结构方面非常随机与灵活,具有极广的搜索域。在此基础上,使用强制进化随机游走算法(RWCE)同时优化连续非结构模型中的整形变量与连续变量,该算法具有个体间独立进化的特点。最后通过三个算例进行验证,结果表明:连续非结构模型结合启发算法可以得到低于目前文献最优的结果,能够灵活地表达复杂的质量交换网络结构,验证了方法的有效性。

关键词：质量交换网络连续非结构模型过程系统优化算法

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基于Sobol指数的翼型动态失速优化全局敏感性分析

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工程热物理学报 2025年第2期46卷 402-409页

作者：张强缪维跑刘青松李春岳敏楠张万福上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

翼型动态失速会在吸力面形成前缘失速涡导致气动力波动,严重影响风能捕获效率。气动形状优化提供了一种有效方法延缓翼型动态失速特性。然而,采用计算流体动力学(CFD)模拟进行多次评估使得优化过程的计算成本很高。因此,本文提出了一种... 详细信息

翼型动态失速会在吸力面形成前缘失速涡导致气动力波动,严重影响风能捕获效率。气动形状优化提供了一种有效方法延缓翼型动态失速特性。然而,采用计算流体动力学(CFD)模拟进行多次评估使得优化过程的计算成本很高。因此,本文提出了一种基于代理的优化(SBO)技术,以减轻计算负担。通过对S809风力机翼型的优化,验证了该框架的可行性。由于优化翼型厚度和前缘半径的增加,抑制了尾缘涡向前缘的发展。与基准翼型相比,优化后的翼型在一个振荡周期内的平均阻力系数和弯矩系数分别降低了23.91%和17.62%,而升力系数并未减小。最后,利用Sobol指数对设计变量进行全局敏感性分析,揭示了对翼型动态失速特性影响最大的几何参数及其相互作用。

关键词：风力机翼型动态失速代理模型敏感性分析翼型优化

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基于广义换热网络的质量交换网络质能比拟及全局优化

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化工进展 2025年第1期44卷 121-134页

作者：肖媛陈怡刘思琪崔国民上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

质量交换网络是过程系统高效经济回收污染物或杂质的重要途径,其中组分浓度的小尺度特征对于其求解域和全局优化性能存在一定限制。基于质量传递和能量传递比拟理论,本文假设了单位高度塔板提供有效传质的塔板质量,建立了非连续传质的... 详细信息

质量交换网络是过程系统高效经济回收污染物或杂质的重要途径,其中组分浓度的小尺度特征对于其求解域和全局优化性能存在一定限制。基于质量传递和能量传递比拟理论,本文假设了单位高度塔板提供有效传质的塔板质量,建立了非连续传质的板式塔和广义换热器的比拟关系;在此基础上,将小尺度质量交换网络比拟为广义换热网络,进而采用节点非结构模型和强制进化随机游走算法对广义换热网络进行全局优化;最后,将优化所得的广义换热网络回归为质量交换网络,使其满足传质可行性约束。算例分析表明,该方法可有效拓展质量交换网络搜索空间,提升流股匹配的多样性和全局优化性能。同时,灵活调整比拟尺度和协调系数能够进一步丰富优化路径,提升最优解的质量,获得了R2S3算例和R2S2算例优于文献最优的结构。

关键词：过程系统质量交换网络质能比拟广义换热网络全局优化强制进化随机游走算法

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质子交换膜燃料电池引射器的优化设计

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工程热物理学报 2025年第1期46卷 83-91页

作者：张迪博施鎏鎏张文杰上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 动力机械与工程教育部重点实验室上海交通大学上海200240 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

针对PEMFC引射器的性能受结构尺寸影响,且根据主流设计方法所得到的方案存在严重的设计点偏离问题,本文开展引射器优化设计。首先根据索科洛夫经验公式对引射器进行初步设计,确定需要优化的参数;然后采用拉丁超立方试验设计方法确定初... 详细信息

针对PEMFC引射器的性能受结构尺寸影响,且根据主流设计方法所得到的方案存在严重的设计点偏离问题,本文开展引射器优化设计。首先根据索科洛夫经验公式对引射器进行初步设计,确定需要优化的参数;然后采用拉丁超立方试验设计方法确定初始样本点,样本点的响应值均由CFD计算分析得到;接着构造径向基函数代理模型,并对其进行超参数调优提高模型性能;再通过粒子群优化算法对当前代理模型进行优化,获得原优化问题的可能最优解;在优化过程中逐步增加内部样本点,并更新代理模型以提高其在全局最优解附近的精度;最后对优化参数进行相关性分析。使用该方法对某引射器进行优化设计,结果表明:引射器在最优设计点处引射系数提高22.5%;喷嘴出口直径、混合室入口直径、喷嘴距混合室入口间的距离对引射器性能具有较大影响。

关键词：质子交换膜燃料电池引射器径向基函数代理模型粒子群优化算法

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一种比拟与进化协同的质能网络比拟优化方法

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化学工程 2025年第2期53卷 26-32,50页

作者：陈怡肖媛崔国民上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

质能比拟优化方法是一种质量交换网络综合新方法,该方法将质量交换网络比拟为变量尺度更大的广义换热网络,有效提升结构匹配多样性和全局优化性能。然而,广义换热网络的变量尺度(求解域)和优化路径分别由质能比拟比例尺和算法进化参数决... 详细信息

质能比拟优化方法是一种质量交换网络综合新方法,该方法将质量交换网络比拟为变量尺度更大的广义换热网络,有效提升结构匹配多样性和全局优化性能。然而,广义换热网络的变量尺度(求解域)和优化路径分别由质能比拟比例尺和算法进化参数决定,因而该方法的优化性能受制于广义换热网络的进化参数与质能比拟比例尺的适配性。因此,提出一种比拟与进化协同的质能比拟优化方法,首先分析质能比拟比例尺对优化过程连续变量和整型变量的影响;在此基础上建立质能比拟比例尺与强制进化随机游走算法进化参数协同策略,保证其对提升质量交换网络结构多样性和全局优化质量的效能;最后将该方法应用于R5S3(空气除氨算例),得到年度综合费用为126122美元/a的MEN(质量交换网络)结构,相较于最优文献网络结构费用降低1.32%,证明了策略的有效性。

关键词：质能比拟质量交换网络质能比拟比例尺优化

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泡沫多孔材料对R134a水合物蓄冷的强化研究

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化工学报 2025年

作者：颜成辉谢应明庞治海翁盛乔上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室

为了强化R134a水合物制备系统的蓄冷性能，研究了三种泡沫多孔材料体系（碳化硅泡沫陶瓷、泡沫铝、泡沫铜）下不同的孔密度（PPI）和不同材料厚度对实验台蓄冷特性的影响，并使用Fluent对系统进行优化研究。实验表明充注压力为0.25MPa... 详细信息

为了强化R134a水合物制备系统的蓄冷性能，研究了三种泡沫多孔材料体系（碳化硅泡沫陶瓷、泡沫铝、泡沫铜）下不同的孔密度（PPI）和不同材料厚度对实验台蓄冷特性的影响，并使用Fluent对系统进行优化研究。实验表明充注压力为0.25MPa时，添加不同孔密度（10、20、30）的泡沫多孔材料均能对R134a水合物实验台的蓄冷性能起到促进作用，但随着孔密度的增大，三种材料体系的蓄冷特性都随之降低。当孔密度同为10PPI时，实验结果表明材料厚度为30mm时，水合物蓄冷特性达到最优。且材料为泡沫铜时，系统的预冷时间和蓄冷时间达到最低，分别为35.80min和42.61min；总蓄冷量为937.71kJ、蓄冷速率为0.364kW，水合物生成质量为0.992kg。数值模拟结果表明：当散流器入口流速为8m/s时，反应釜内的两相流性能最佳，更有利于R134a水合物围绕着多孔介质大量生成。

关键词：蓄冷充注压力多孔介质气含率水合物

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质量交换网络的质-能系统比拟与平行进化

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化工学报 2025年

作者：陈怡肖媛崔国民上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室

基于质量和能量交换过程、设备和网络的比拟关系，采用质能网络比拟优化可将小尺度特征的质量交换网络比拟为广义换热网络，有效地扩大求解域，提升全局优化质量。然而，该方法尚未充分考虑广义换热网络的不同个体在不同进化时期的最优... 详细信息

基于质量和能量交换过程、设备和网络的比拟关系，采用质能网络比拟优化可将小尺度特征的质量交换网络比拟为广义换热网络，有效地扩大求解域，提升全局优化质量。然而，该方法尚未充分考虑广义换热网络的不同个体在不同进化时期的最优网络结构，其全局和局部优化性能仍有较大的提升空间。为此，建立了广义换热网络和质量交换网络的同步比拟和平行进化策略，实现广义换热网络的局部最优结构实时回归至质量交换网络，并至平行进化层实施进一步地全局和局部优化。空气除氨和废水脱酚算例的应用结果表明，质能系统比拟与平行进化可充分发挥广义换热网络在更大求解域内的全局搜索能力，并通过平行进化兼顾局部最优精度，为质量交换网络综合提供更有效的方法。

关键词：质量交换网络质能比拟广义换热网络全局优化

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一种质量可调准零刚度隔振系统设计及动力学特性研究

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机械工程学报 2025年第1期61卷 209-219页

作者：薛聪聪张万福田海洋李春上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

为降低大振幅激励与负载变化对隔振性能的影响,提出一种适应不同质量的新型准零刚度优化结构。通过静力学分析,推导系统在静平衡位置处具有较宽准零刚度区间的条件,同时为设计负载可调的隔振系统提供理论依据。运用谐波平衡法求解系统... 详细信息

为降低大振幅激励与负载变化对隔振性能的影响,提出一种适应不同质量的新型准零刚度优化结构。通过静力学分析,推导系统在静平衡位置处具有较宽准零刚度区间的条件,同时为设计负载可调的隔振系统提供理论依据。运用谐波平衡法求解系统动力学方程,得到简谐激励下力传递率和系统幅频响应特性。通过仿真与实验对比分析新型准零刚度系统与线性系统的动力特性和隔振性能,仿真结果表明:新型隔振系统固有频率降低约53.8%,起始隔振频率降低约3.1 Hz,降低了56.4%,位移传递率峰值降低约57.8%;在不同振幅(1、5、10、15、20 mm)简谐激励下,起始隔振频率至少降低3 Hz,位移传递率峰值最大仅为3.2,对不同振幅起到稳定的隔振效果;不同负载下(30、26、20 N),起始隔振频率与固有频率均仅变化0.3 Hz,且起始隔振频率最大降低约58.7%。实验结果表明:固有频率降低2 Hz,起始隔振频率减小3 Hz,其结果与仿真吻合。新型准零刚度系统可有效降低固有频率,减小起始隔振频率,同时可对大振幅振动和不同负载均起到良好的隔振效果。

关键词：准零刚度质量可调低频隔振 ADAMS仿真

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双出口离心式圆盘血泵流动特性研究

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生物医学工程学杂志 2025年第2期42卷 374-381页

作者：连起龙肖媛肖义平曹展硕崔国民上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

特斯拉血泵相较于叶片式血泵,展现出能减少溶血与血栓形成的潜力。鉴于叶片式血泵的二次流道驱动力有限,以及普通特斯拉血泵液压效率不高,且其内部流动特性对溶血及血栓形成有较大影响,本研究在特斯拉血泵转子基础上增设了一组叶片,构... 详细信息

特斯拉血泵相较于叶片式血泵,展现出能减少溶血与血栓形成的潜力。鉴于叶片式血泵的二次流道驱动力有限,以及普通特斯拉血泵液压效率不高,且其内部流动特性对溶血及血栓形成有较大影响,本研究在特斯拉血泵转子基础上增设了一组叶片,构成双流体域转子,并采用轴向双出口蜗壳结构实现流体域分隔。通过对新结构进行数值模拟,本研究对比分析了相同转子下,双出口与单出口蜗壳、对称与非对称断面的内部流动特性。研究结果显示:双出口蜗壳结构下,流场分布更为均匀,整体能量耗散降低;采用双出口后,非对称断面相较于对称断面,在隔舌处的流体速度梯度、湍动能减小,扩压管出口汇聚处的流体速度梯度减小;最大标量应力更低,扬程、效率下降幅度减小;与单出口蜗壳相比,双出口蜗壳的非对称断面溶血指数有所降低。综上所述,本文提出一种新型双出口离心式圆盘血泵,可为磁悬浮离心式血泵的结构设计及性能优化提供参考。

关键词：特斯拉血泵溶血血栓双出口蜗壳

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新型机柜半导体空调制冷性能试验研究

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流体机械 2025年第1期53卷 17-24页

作者：刘丽君盛健张华许贯禄上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

为了实现对机柜温度的精确控制,设计了一种电器柜集成半导体空调,采用标定型房间量热计法,通过试验研究了输入电流(6~11 A)、环境温度(26~35℃)、箱内外温差(0~40℃)、热端风量等参数对机柜半导体空调制冷性能的影响。结果表明:在环境温... 详细信息

为了实现对机柜温度的精确控制,设计了一种电器柜集成半导体空调,采用标定型房间量热计法,通过试验研究了输入电流(6~11 A)、环境温度(26~35℃)、箱内外温差(0~40℃)、热端风量等参数对机柜半导体空调制冷性能的影响。结果表明:在环境温度26℃,箱内外温差20℃时,半导体空调最佳工作电流为8 A(36 V),此时制冷量最大(213 W);当电流为8 A(36 V)时,随着环境温度(20~35℃)升高,制冷量提高了13.9%,COP提高了11.9%;随着箱内外温差(0~40℃)增大,制冷量和COP均显著增大(108~340 W,0.38~1.21),热交换量的提高是制冷量上升的主要原因;热端风扇的风量从108.6 m^(3)/h升高至156 m^(3)/h时,制冷量提高了4.02%,COP提高了1.50%。研究结果可为机柜半导体空调设计优化提供参考。

关键词：半导体制冷机柜空调量热计法制冷性能

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