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关键词： 高速铁路   CRTS Ⅰ型板式无砟轨道   动力响应   参数分析  

摘要： 随着世界高速铁路的发展,无砟轨道形式得到了越来越广泛的应用。我国目前的高速铁路客运专线的轨道形式基本都是无砟轨道。相对于传统的有砟轨道,无砟轨道具有少维修、结构稳定性好、结构耐久性强、轨道平顺性好、刚度均匀性好和技术相对成熟等突出优点。但是,目前对于土质路基上无砟轨道的研究还不够深入,相关的经验还比较少,因此对土质路基板式无砟轨道的受力分析与参数研究有很重要的现实意义。 本文通过以土质路基上CRTS Ⅰ型板式无砟轨道结构为研究对象,建立了车辆-CRTS Ⅰ型板式无砟轨道动力学耦合模型,具体来说就是用ADAMS/Rail软件建立车辆模型和轮／轨耦合模型,轨道不平顺采用德国轨道低干扰谱作为轮轨振动系统的激励；同时,采用有限元软件ANSYS建立了土质路基CRTS Ⅰ型板式无砟轨道力学分析的梁板有限元模型。基于该模型,研究了速度变化对车辆和CRTS Ⅰ型板式无砟轨道结构振动系统的影响,同时研究分析了轨道参数变化对轨道结构的影响,通过对计算结果的分析得到以下结论。 1.研究分析了速度为250km/h时车辆和CRTS Ⅰ型板式无砟轨道的动力学振动响应,同时,分析研究不同行车速度时CRTS Ⅰ型板式无砟轨道结构的动力响应。研究结果表明,行车速度的增加对车辆和CRTS Ⅰ型板式无砟轨道结构的影响非常显著。随着行车速度增加,轮轨垂向力和车体垂向加速度都随之增大,钢轨、轨道板和底座板振动加速度和垂向位移也明显增加。轨道板和底座板的纵横向弯矩也随行车速度的增加而增大,当速度大于250km/h时,弯矩值增大非常明显。 2.研究了扣件刚度、CA砂浆弹性模量、轨道板弹性模量、底座弹性模量、地基弹性系数的五个参数的变化对轨道结构的影响。在综合考虑轨道结构的基础上,建议扣件刚度取50kN/mm～70kN/mm;轨道板弹性模量取35000MPa～40000MPa;CA砂浆层的弹性模量取100MPa～300MPa;底座板层弹性模量取30000MPa～35000MPa;地基系数在计算中取60MPa/m～80MPa/m。

关键词： 酰胺酶   色氨酸   色氨酰胺   立体选择性   动力学参数   生物催化  

摘要： 立体选择性酰胺酶已成为制备手性化合物的一种重要的工具酶。酰胺酶具有立体选择性专一、底物范围广等特点,在制备手性药物,特别是光学纯氨基酸中发挥越来越重要的作用。L-色氨酸是人体必需氨基酸之一,参与人体的生命活动中各种代谢途径。通过R-酰胺酶催化底物色氨酰胺生产L-色氨酸,反应条件温和、立体选择性专一,具有很好的应用前景。本论文围绕该工艺,从生物催化剂的发现、表征、制备与应用这四个方面展开研究。本论文首先建立了色氨酸与色氨酰胺的高效液相色谱检测方法,并成功实现了 2种异构体在手性色谱柱上的基线分离。从100多份土样中筛选到一株能够催化色氨酰胺合成L-色氨酸的菌株ZJB-09211,产物光学纯度达99%以上。从形态特征、生理生化特征、ATB仪器测试以及16S rDNA分子及系统发育树等方面鉴定筛选得到的菌株ZJB-09211,该菌株被鉴定为Flavobacterium aquatile,属于首次报道的产酰胺酶菌株。该酰胺酶在30℃和40℃下的半衰期分别为32.30和 27.17 h。通过单因素实验和正交实验,对***-09211产酰胺酶培养基组成进行了优化。确定较佳的培养基组成(g/l):蔗糖4.3,明胶5.0,牛肉膏8.0,NaN03 0.17,其他成分为己内酰胺1.0,KH2P041.0,K2HPO41.0,NaCl 1.0。同时也确定了最适的发酵产酶条件:温度30℃,初始pH值为8.0,接种量4%(v/v),装液量为60ml/500ml。在上述条件下,该菌株指数生长期的比生长数率μ为0.251 h-1,27 h后酰胺酶活力达到586.45 U/1,是出发前的7.2倍。通过对发酵过程的菌体生长以及产酶的研究,建立了菌体生长动力学模型及发酵动力学模型。菌体的生长动力学方程为:Cx=0.2604e0.251t/0.9452+0.0548e0.251t;发酵动力学模型为:Ce=35.9378e0.251t/0.9452+0.0548e0.251t-35.9378。论文研究了酶催化反应环境对该酰胺酶活力和选择性的影响,得到了最适催化条件:pH为7.5的Tris-HCl缓冲溶液和乙酸乙酯混合双水相体系(70:30,v/v),温度45℃,湿菌体0.2g/10ml,当底物色氨酰胺浓度为80mM时,生物转化60min产物L-色氨酸浓度和e.e.值分别为40.05mM和99%以上。当初始产物浓度为40mM时,酶活受到很大的抑制,转化率仅为初始的10.67%。对酶促反应动力学参数的研究发现,细胞的Km、Vm和Ks值分别为53.81 mmol/l,1.24mmol/l · min 和 14.93mmol/l。

关键词： 对话教学   概念教学   认知结构  

摘要： 对话教学作为一种教学思想、教学原则、教学手段,将其引入中学物理概念教学有很重要的作用。以《冲量和动量》一节课的教学为例,从概念的引入、概念的形成(建立)、概念的理解、概念的深化加以阐述。

关键词： 被动动力吸振器   摄动法   半主动开关型动力吸振器   非线性刚度   平均法  

摘要： 在主系统上附加动力吸振器是抑制振动的有效措施之一。由于动力吸振器对抑制确定性振动和随机振动均有很好的效果，所以应用十分广泛。近年来，被动式和半主动式动力吸振器的研究和应用取得了较大进展。本文针对被动动力吸振器和半主动动力吸振器进行了三个方面的分析。 首先，采用摄动法，解析地研究了主系统含有阻尼的被动动力吸振器的参数设计问题，得到了含有最优参数的代数方程组，采用所得结果，可以使传递函数共振振幅基本满足指定要求。 其次，采用平均法研究半主动开关型动力吸振器的近似解析解，建立了现有的两种半主动开关型动力吸振器VVBG和DVBG的近似代数方程组；随后提出另外两种半主动开关型动力吸振器DDBG和VDBG，同时进行了解析的研究，所得结果具有令人满意的精度且半主动开关型动力吸振器控制性能远远优于被动动力吸振器。 最后，将上述四种半主动开关型动力吸振器推广至含有Duffing型非线性刚度的特殊情况，采用平均法对四种含非线性刚度系统进行了解析研究。同时，将由近似解获得的位移传递函数和数值结果进行了比较，结果表明近似解具有令人满意的精度。主系统与子系统的非线性刚度越大，主系统位移传递函数的峰值在低频段内增加的就越快，而在高频段内会衰减。同时，受单频激励和随机激励的含非线性刚度的四个半主动开关型动力吸振器的控制性能均优于最优被动动力吸振器。

关键词： ASM2D   敏感度分析   进水水质组分   动力学参数   化学计量参数  

摘要： 国际水协开发的活性污泥模型为城市污水生物处理系统的设计、优化和运行提供了一个有价值的工具,并在欧美得到了成功而广泛地应用。然而,为实现对活性污泥处理过程的准确模拟,需要提供包括进水水质组分和模型参数在内的详细资料。在模型软件可以从国外直接引进或是高校自行开发的背景下,不同地区模型参数和进水水质组分的测定研究已经成为我国活性污泥模型应用的瓶颈。 在A2/O工艺的条件下,对ASM2D进水组分进行敏感度分析可知,进水SNH4对出水氮类指标影响最大,出水COD基本只受进水SI的影响,进水SPO4对出水磷类指标影响最大。武汉市龙王嘴污水处理厂中试模型进水水质测定结果表明,进水中SI绝对值比较稳定,和CODT的相关性较小,因此宜将SI的平均值9.91mg/L作为计算取值；Ss和CODf的相关性较好,可按Ss=0.96CODf-8.09来估测Ss的值；Xs、XH和CODT的相关性均较好,占总COD的比例分别为48.23%、12.86%；XAUT的含量非常小,可忽略不计；XI可利用物料平衡关系测算。进水中的氮以还原态氮形式为主,SNH4占TN的比例平均为63.85%,N03--N占TN的比例仅为2.11%,NO2--N很少检出。进水中的磷主要以颗粒性形态为主,溶解性的总磷中以磷酸盐为主,P043-/TP的平均值为36.12%。进水碱度平均值为4.63mmol/L (HCO3-)。 通过对ASM2D模型参数进行敏感度分析,得到敏感度较高的化学计量参数依次为YH和YA,通过测定龙王嘴污水处理厂中试模型活性污泥系统模型参数,得到YH和YA分别为0.687和0.24；敏感度较高的动力学参数依次为u AUT、bH和μ H,通过测定,得到在20℃时,它们分别为0.45d-1、5.48d-1、0.88d-1。影响因素分析表明,bH的大小与反应温度有关；μH的测定受到了温度、基质、F/M的影响；温度、起始污泥浓度、氨氮浓度均会对u AUT的测定有重要影响。得到的模型参数结果和IWA推荐值较接近,但也有一定的差异,参数的属地化研究可为ASM2D模型应用于武汉市城市污水处理厂奠定基础。

关键词： 电气工程技术   电气学科   发展史  

摘要： 梳理了电气工程技术从电磁学理论的建立到新技术革命时期电气工程技术的进步这样一个发展脉络,介绍了电气学科的形成与发展,并分析了电气工程技术的发展趋势。

关键词： 高惰质组   煤   直接液化   动力学参数  

摘要： 本文以提高神东高惰质组煤SHG(惰质组含量为55%)直接液化总转化率和油收率为目的,使用神华示范厂实际应用溶剂,基于微型振荡式反应釜考察了不同惰质组含量煤样(SHV、SHB、SHG、SHI)快速升温降温直接液化试验的主要影响因素,通过建立煤直接液化动力学模型,分析神东高惰质组煤直接液化机理。 考察了液化反应温度、反应时间、不同惰质组含量对煤直接液化的影响,结果表明：惰质组含量是影响煤直接液化油气收率和总转化率的主要因素。相同的反应条件下,惰质组含量越高总转化率越低,但反应温度在445℃以上或反应时间达30min以上时,SHG煤的油气产率比SHB煤还高。惰质组含量约66%SHI煤直接液化转化率在450℃时可以到达70%,油气产率约为40%。表明惰质组虽不易液化,但其中直接加氢生成小分子油气的成分较多,在煤直接液化中的作用不可忽视。 通过对神东高惰质组煤SHG直接液化反应动力学模型进行分析研究,认为双组分动力学模型对于惰质组含量不同的SHG煤和SHV煤直接液化结果都有很好的拟合效果。得到神东高惰质组煤直接生成油气的表观活化能为163.31 kJ/mol,煤到沥青质的表观活化能为126.36 kJ/mol,远远高于镜质组含量较高的SHV煤,其煤直接到油气的表观活化能为84.40 kJ/mol,而煤到沥青质的表观活化能为98.46 kJ/mol。但是比较不同温度下煤直接液化过程中各反应的速率系数发现,SHG煤直接加氢生成油气的反应速率系数较大与煤到中间产物沥青质反应速率系数相当,煤的直接加氢生成油气SHG煤直接液化过程中的重要反应。 提高反应温度和延长反应时间是提高神东高惰质组煤直接液化转化率和油气产率的重要途径,可以通过改善催化剂性能和提高供氢溶剂质量来催进煤直接液化过程中加氢反应的进行以使SHG煤直接液化得到更高的油产率。

关键词： 波面管式结晶器   含盐废水   蒸发   结晶   动力学  

摘要： 蒸发结晶工艺是化工生产中一个重要的操作单元,它的应用在很多化工原料、药物和糖类的制备中十分普遍。目前,新型结晶设备的开发和研究是工业结晶技术发展的趋势之一。所以本文以蒸发结晶工艺中常用的结晶器为主要研究对象,开发设计了一套新型波面管式结晶器,并与石墨换热器相连形成了一套可用于工业含盐废水蒸发和回收盐分的蒸发结晶装置,研究了含盐废水处理中溶质在结晶器内的结晶动力学,同时进行了蒸发结晶工艺参数的优化。 本文研究内容如下： (1)分析了晶体成核和生长的过程,对含盐废水的结晶动力学过程进行了研究,得出了废水中溶质在波面管式结晶器内的结晶动力学方程。研究结果表明,成核速率和生长速率均随过饱和度的增加而增大；晶体的成核速率随晶浆悬浮密度的增加而增大,但晶体的生长速率不受悬浮密度的影响；晶体的成核速率和生长速率也都是随着温度的升高增大。 (2)研究测试了不同工艺参数对蒸发结晶工艺过程的影响,并对各个工艺参数进行优化分析,结果表明： ①温度的影响：不同的蒸汽压力,获得不同温度的过饱和溶液；结晶进料液的温度越高,所得晶体的尺寸越小,但产率增加；结晶过程冷却水的温度越高,得到的晶体会越大,但在高于某一温度后变大的幅度不明显；而晶体的产率不会随冷却水温度降低提高太多。 ②流量的影响：增大流量,间歇过程和连续过程所得的产品粒度均减小,但晶体产率在某一流量下达到最大值。 ③时间的影响：间歇结晶的时间影响产品的属性,结晶时间越久,颗粒的尺寸会越大,但在某一时间值后,晶体的生长速率会减慢。 ④诱导结晶过程：加入晶种的量太多或者太少都会对结晶晶体产生显著的影响；而加入晶种的尺寸可以增大产品的粒径,但只有加入合适尺寸的晶种,才能使获得的晶体大小比较均匀。

关键词： 电子储存环   聚焦结构   束流发射度   动力学孔径   遗传算法   并行计算  

摘要： 亮度是同步辐射光源的一个重要性能指标,它是由辐射装置和束流品质共同决定的。从储存环物理设计者的角度讲,通过降低发射度的办法实现高亮度的相干辐射是非常有意义的。下一代的衍射极限储存环的发射度在10pmrad量级,相比于现在国际上运行的同步辐射装置低了两三个数量级。虽然降低发射度有利于提高亮度,但是超低发射度的设计目标给储存环物理设计者提出了很多挑战：怎样在权衡众多约束和目标的前提下有效降低发射度至衍射极限,并在非常强的四极铁聚焦结构中实现足够大的动力学孔径已经成为了加速器界的热门课题。我们以优化衍射极限储存环中的线性参数和非线性动力学孔径作为博士研究课题,目标是为同步辐射装置通过降低束流发射度来提高光源亮度发展高效率的研究方法。 论文采用遗传算法和并行计算相结合,以数仇跟踪的方法直接评估储存环非线性表现,以此为依据对储存环中的参数进行了优化设计,推进了衍射极限同步辐射光源在物理上实现的可能性。针对动力学孔径这无法通过解析标识量准确衡量的非线性系统稳定边界,我们利用跟踪粒r的丢失情况给出了其数值化的标准。利用这一数值标准使计算机自动判断优化过程中出现的每个解的动力学孔径质量,充分发挥遗传算法的全局搜索能力,并克服了用某些解析标识量来衡量一个储存环非线性表现的不确定性。本论文中,针对不同的优化问题,我们分别采用了GLASS全局数值扫描方法,单目标遗传算法和多目标遗传算法之NSGA-Ⅱ对储存环的参数优化方法做了比较系统的分析。对于合肥光源的低发射度模式设计,我们使用的是GLASS全局扫描方法。因为lattice内变量很少,通过山粗粒度到细粒度的扫描很容易得至lattice所能实现的最优解。对于合肥光源改造工程的lattice我们利用多目标遗传算法分别设计了消色散模式、非消散模式、低动量紧缩因子模式和为安装EPU需求而设计的高低beta模式,充分验证遗传优化算法的可行性和高效性。合肥先进光源储存环的变量多,全局优化难度高,为此我们利用遗传算法逐渐收敛到可行区域的特性,首先通过优化线性参数而降低线性磁铁的变量范围,然后将线性变量约束在这一区域内同时优化四极铁强度和六极铁强度来实现同时降低发射度和增加动力学孔径的目的。论文所发展的程序可以获得满足多个设计目标和约束条件的可行解集,为设计人员确定储存环设计和运行参数提供了多种选择。 总之,论文发展了直接以动力学孔径和束流发射度为优化目标,基于并行计算架构多日标遗传算法的储存环设计与优化程序,能够直接地、高效率地寻找到给定变量空间的满足设计目标的可行解集,为储存环的设计及运行参数优化提供有益的指导。

关键词： 危岩   灾变破坏   动力学参数   突变理论   能量原理  

摘要： 危岩崩塌是一种全球性泛生型重大地质灾害，其失稳破坏具有突变性，是一种能量快速释放的动力学过程。针对压剪破坏型危岩，采用突变理论和功能原理等研究方法，对危岩突发性破坏机理进行研究，得到如下创新性结论： (1)立足危岩主控结构面存在贯通段和锁固段的客观实际，提出了危岩破坏力学模型；基于能量守恒原理，推导建立了危岩主控结构面锁固段断裂扩展所需耗能的计算公式，得到了危岩临滑聚能和临滑释放能量随剪切位移增大的演化曲线；推导建立了危岩突发性破坏后崩塌体弹冲速度和弹冲加速度计算公式； (2)考虑岩体本构关系服从weibull分布，构建了使危岩演化状态的主要特征与突变模型平衡方程、突变流形性态相对应的危岩折叠突变模型，基于对折叠突变几何模型和Lyapunov稳定性的分析，得到了判别危岩动力失稳的临界指标；推导出危岩突发性动力失稳能量释放量、破坏瞬间弹冲破坏起始点和终止点计算公式。 (3)分别考虑岩桥破坏形成的锯齿状贯通节理的力学特性及强降雨引起的水致弱化效应，提出了危岩主控结构面本构模型；考虑了应变硬化介质抗剪峰值后的残余强度，对现有岩体系统耗散能计算值偏大的问题进行了修正；推导建立了危岩破坏尖点突变模型，得到了危岩体动力失稳起始点和终止点的蠕变位移及蠕变控制因子的计算式；揭示了危岩演化在环境因素影响下的变化规律。 (4)针对块体状危岩(如首立山、太白岩危岩)及板柱状危岩(如望霞危岩)进行突发性破坏动力特性工程实例分析，计算危岩所处演化状态、弹冲速度和加速度，计算结果与监测数据较为吻合，表明本文建立的计算方法具有较好合理性，可有效预测或反演危岩崩落瞬间的相关动力学参数，为危岩的防灾减灾提供理论依据。