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第一篇化工过程机械论文范文参考：微化工机械D*C-SPH多尺度耦合算法研究
目前,基于MEMS/NEMS(Micro/Nano Electro Mechanical Systems,简称MEMS/NEMS)技术的微器件在化工领域应用愈来愈广泛.随着对其功能和性能等要求的提高,对微化工器件的物理特性和工作机理的研究成为近年来各国学者关注的热点,是推动微化工机械发展的一个关键因素.特别是,对于微化工流体机械,如微反应器、微分离器和微泵等,由于其结构特征尺寸是从微观跨越到宏观,其内部流动呈现出多尺度效应,使得传统的单一尺度流体动力学分析方法已不再适用于这类对象.因此,针对微化工器件进行多尺度流动机理研究,并根据其结果对微化工器件的结构及参数进行优化,为新结构、新器件等开发提供基础理论依据,是当前微化工机械技术中亟待深入开展的重要研究课题.针对微化工器件内部流场的多尺度流动特征,基于微观到宏观的跨尺度耦合流体动力学分析,本文提出了一种基于直接蒙特卡洛方法(direct simulationMonte Carlo,简称D*C)和光滑粒子动力学方法(smoothed particlehydrodynamics,简称SPH)耦合的多尺度方法——D*C-SPH多尺度耦合算法,并应用该方法对微化工分离器件中的多尺度流动问题进行了数值模拟和方法论证.结果表明,该多尺度耦合算法除了拥有传统多尺度算法的“高效率”、“收敛性好”和“精度较高”等优点外,还可用于解决传统多尺度流动模拟中难以处理的“复杂几何边界”、“瞬态特性”、“热质传递”和“多组分”等技术瓶颈,更加适合于诠释微化工过程机械的流动特性和工作机理.本文的主要研究内容和创新成果在于:
(1)为将微尺度的D*C方法和宏观尺度的SPH方法耦合,分别改进了两种方法的边界条件处理.主要是针对D*C方法,基于单元格压力分布,提出了新的一阶和二阶压力边界处理方法,通过新方法与解析解的结果比较,给出了方法的有效性论证.结果表明,新方法具有更好的适用性、收敛性和精度.其次,针对SPH方法,基于进出口设置边界粒子数据交换区,提出了适用于连续通道流动的边界处理方法,分别应用于Couette和Poiseuille流动的模拟计算,并与解析解进行对比,验证了新方法的有效性.经修正后,二者的基于压力耦合的边界条件处理方法,更能满足微化工流动的跨尺度耦合计算要求.
(2)采用改进边界条件处理的D*C方法,对微尺度流场中两种常见通道结构(微直通道和微射流通道)的流动特性和热质传递特性进行了模拟分析.对于微直通道流动,通过对压力场、速度场、温度场分布、质量流量和热通量等的研究,获得了变几何特征AR及壁面温度T_w等作用下的热质传递特性,总结出了微直通道流场中不同于宏观流动的热质传递规律,对于微射流通道流动,主要是研究了改变扩展区温度的情况下,其流动过程中的热质传递特性,给出了分别对壁面进行加热和冷却条件下,微射流场不同于宏观射流场的热质传递规律.研究方法和结果可以用于指导新型微射流结构反应器的设计与开发.
(3)融合D*C方法处理微流动和SPH方法处理瞬态连续流动的优点,原创性地提出了一种D*C-SPH多尺度耦合算法.该耦合算法处理中,采用基于粒子模拟的D*C方法求解微尺度流场的稀薄特性,同时采用基于粒子模拟的连续介质假设SPH方法求解宏观流场的连续特性,实现了由D*C到SPH的跨尺度耦合计算,重点探讨了计算区域划分、算法界面处的耦合迭代方式以及界面信息交换过程等,构造了D*C-SPH多尺度耦合算法的计算流程,研究了多尺度算法的收敛判断条件,编写完成了整个计算程序,结合文献中的标准算例及结果,对该方法进行了多尺度流场计算的有效性考核和方法论证,探讨了不同参数对算法收敛性及效率的影响等.结果表明,该算法及程序不仅拥有传统多尺度算法的“高效率”、“收敛性好”和“精度较高”等优点,而且更适用于解决“复杂几何边界”、“瞬态特性”和“热质传递”等实际化工流动问题.
(4)采用上述D*C-SPH多尺度耦合算法,对用于多组分气体分离的微筛以及用于燃料电池氢提纯的微分离膜结构等的多尺度流场进行模拟与分析.对于微筛结构,重点计算与分析了筛孔特征尺寸、筛孔壁面错位等流道几何结构参数变化对微筛内多尺度流场特性的影响,对于微分离膜结构,主要是计算与分析了多尺度流场中H_2和CO不同的流动特性,包括各自的压力、流速以及多尺度流动效应.为了进一步探索更广义的多尺度通道流动特性,通过改变流场压力边界条件,探讨了不同压差驱动下,流场的多尺度流动规律,通过改变流场不同区域的特征尺寸,探讨了各自对多尺度通道流动的压力、速度以及质量流量等分布的影响.从而,比较全面地论证了该方法的有效性和准确性.
第二篇化工过程机械论文样文：化工过程非正常工况自愈调控理论及工程应用研究
为了追求更高的经济效益,化工企业大量采用了结构复杂的现代化工装备.在高温、高压的操作条件下,装备更容易发生故障.化工过程系统是一个由人、工艺过程、装备、仪表控制系统和环境等因素组成的复杂系统.任何偏离设计意图的偏差都有可能使系统进入非正常工况.一旦导致紧急停车不仅会造成经济损失,由此偏离引发重大事故甚至会造成严重的社会灾难.当前的DCS等控制系统依然存在着报警点过多、报警逻辑简单以及无法及时判断报警重要性大小等诸多问题.
工程实践表明,事故的发生是有一个渐进过程的,都有一个由正常工况向非正常工况变化的趋势.如果事先认识并能及时遏止这种变化趋势,事故是可以避免的.本文研究的化工过程非正常工况自愈调控系统,以系统*量间的相互影响关系模型及能够正确描述系统的机理模型等为依据,实时监测系统中重要变量的变化,将危险与可操作性(HAZOP)分析报表等资料与实际化工生产结合在一起.在实际装置中,应用化工过程非正常工况自愈调控系统,可减少非计划停车次数,保障企业本质安全,由此提高经济效益.
论文的主要研究内容和具有技术创新性的研究成果如下:
1、阐述了化工过程复杂系统自愈调控理论.化工过程系统是一个耗散结构,也是一个由许多相互联系且实时变化的因素构成的开放的复杂系统.化工过程非正常工况自愈调控的目的就是在化工生产系统运行过程中实时监测分析可能引发事故的条件及事故发生前的征兆,采用诊断预测、智能决策和主动控制等方法使化工生产系统在事故早期阶段就发现最初的原因并彻底根除它.
2、针对化工过程中大多数事故是由于人工误操作而导致的这一问题,本论文总结了常见的误操作形式和导致误操作的原因,开发了人工误操作危险与可操作性(MO-HAZOP)分析软件,并提出了系统的误操作分析方法,从而弥补了危险与可操作性分析方法对分析操作步骤颠倒和遗漏操作步骤等分析不全的缺陷.计算误操作发生概率值大小,并对所有的情况进行排序,可以找出较容易发生的或后果较严重的误操作.确定风险等级后,采取防范措施避免由误操作导致的事故发生,或采取有效措施将事故发生造成的不利后果的影响控制在最小程度,
3、针对计算机辅助HAZOP分析结果过多,主次性差等问题,本论文以层次分析法与基于符号定向图的HAZOP(SDG-HAZOP)分析方法结合为例,介绍了基于层次分析法的计算机辅助HAZOP分析方法.建立过程中节点变量间的层次结构,将危险路径按照相对重要度进行排序,减少了人为因素对分析结果的影响.这些优势在一定程度上可弥补SDG-HAZOP分析报表结论多且主次性差等缺点,为定量和定性方法的结合提供技术依据.这种方法可以使专家忽略小概率事件而关注紧急或严重的问题,有针对性地对化工生产过程中存在的重要危险隐患提出防范建议或措施.
4、针对化工过程中爆炸事故重复发生的问题,本论文归纳和总结了化工过程中爆炸事故案例原因五类46种,以及导致事故发生的65个影响因素.以此为建立化工过程非正常工况自愈调控系统的知识库基础依据之一,可以更有针对性地避免重大事故的重复发生.
5、以硝基苯初馏塔分离工艺为例,阐述了防范人工误操作及爆炸事故分析技术的应用.基于前述方法的分析结果,采用程序控制、联锁或联动机构等措施可以减少和防范误操作并且保证正常生产.
6、基于多功能过程与控制实验系统(MPCE)建立丙烯聚合过程非正常工况操作指导系统,可以保障MPCE的丙烯聚合过程成功开车,实时应对生产过程中出现的各种问题.将此系统应用于丙烯聚合过程,可以及时发现过程中存在的故障、事故原因,尽可能地将故障或事故消除在萌芽阶段,减少非计划停车次数,拓宽复杂化工过程正常工况的范围,在一定程度上提高企业的经济效益.
7、本质安全应该是系统风险为0或接近于0.从设计阶段通过最小化或强化、替代、简化、稀释或缓和等手段消除或减少风险,在系统运行阶段通过技术手段来控制风险,可以在一定程度上提高石化企业本质安全水平.本论文以轻质碳酸镁的制备过程为研究对象,分析了化工过程本质安全化的相关问题,并给出了提高石化企业本质安全水平的建议.
第三篇化工过程机械论文范文模板：基于风险和状态的智能维修决策优化系统及应用研究
中国过程工业企业设备管理基本属于传统的事后维修模式,设备基础管理薄弱,依靠经验的、定性的方法确定设备检查/维护内容,缺乏对关键设备的识别和分类,维修资源不能合理分配,存在“维修不足”和“维修过剩”,系统安全生产隐患大、事故多,设备可靠性、可用性和安全性难以控制和保证.为保证过程工业安全生产减少安全事故和环境事故,建立了过程工业基于风险和状态的设备智能维修决策及任务优化系统,它以基于风险和状态的设备完整性管理系统为架构,利用物联网技术和面向服务的架构技术综合集成了企业资源计划系统(Enterprise Resource Planning, ERP)、企业生产执行系统(Manufacturing Executive System, MES)和基于风险的维修(Risk Based Maintenance, RBM)系统与状态监测预知维修信息系统(Predictive Maintenance Information Systems, PMIS),为企业提供设备动态风险等级数据、预知维修信息数据、设备绩效指标数据、可靠性预测数据、设备剩余工作寿命数据,使各级人员能够通过网络平台及时准确地掌握设备风险状态和优化的维修任务排程,为设备维修决策提供科学支持.主要研究工作概括如下：
(1)基于风险的维修研究和软件开发
根据石油炼制、石油化工等过程工业设备管理特点,研究了适合过程工业设备管理特点的基于风险的维修风险评价技术,开发了基于风险的维修(RBM)软件,建立了基于风险的维修决策模型.
https://www.mbalunwen.net/chaonengli/82394.html
(2)基于风险和状态的智能维修决策系统优化研究
利用物联网技术搭建了基于风险和状态的设备智能维修决策系统.利用计算机技术、服务接口技术、数据库技术、有线或无线网络技术,基于面向服务的架构(Service Oriented Architecture, SOA)综合集成了PMIS、MES、RBM等系统模块,搭建了“以风险管理和核心,以专业管理为主线”的设备智能维修决策平台.该系统能够提供设备预知维修决策指标、动态风险等级指标、关键绩效指标,为基于风险和状态的维修决策提供定量分析数据.
(3)基于风险的维修动态评估和设备管理绩效指标研究
针对具体设备类型研究了可靠性数据、维修数据采集和交换内容；针对过程工业设备管理特点研究了设备动态风险变化影响因子(管理因子、个别设备修正因子)和动态风险评价技术；在对设备故障数据、维修数据进行分析的基础上,研究了过程工业设备绩效指标评估体系(设备、装置和公司*)和设备管理绩效指标决策模型、绩效指标可靠性预测模型.
(4)基于风险和状态的智能维修任务优化研究
利用威布尔分布分析工具对平均故障间隔时间(Mean Time Between Failure, MTBF)、可靠性(Reliability)等动态数据进行分析,实现了设备的可靠性预测；利用主元分析方法确定设备故障特征参数,基于人工神经网络、灰色理论、曲线回归拟合和时间序列建模等方法跟踪设备故障特征参数劣化趋势,实现了设备剩余工作寿命预测；利用可靠性预测和剩余工作寿命预测实现了设备维修内容和故障维修间隔周期的优化；在设备动态风险分析和预知维修决策指标模型、管理绩效决策指标模型、设备可靠性预测模型、剩余工作寿命预测模型建立的基础上,以基于风险和状态的智能维修决策系统为平台,建立了基于风险和状态的设备维修任务优化模型.
(5)基于风险和状态的设备智能维修决策系统工程应用
基于风险和状态的设备智能维修决策系统综合集成了企业现有的ERP、MES、PMIS等设备管理信息资源,既考虑企业传统的设备管理现状,又引进了先进的RBM等设备风险管理技术；既考虑到设备定量风险分析缺乏可靠性数据和维修数据,又考虑到建立设备管理绩效指标的重要性；既强调建立的系统要具有动态风险等级指标、预知维修指标、设备管理绩效指标、可靠性和剩余工作寿命预测指标决策模型实现智能维修决策,又强调领导的强力支持、持续的培训和教育是基于风险和状态的维修管理模式成功应用的保证.锦州石化公司工程应用实践表明：建立的设备维修智能决策信息系统对于提高设备可靠性、可用性和安全性产生了积极效果,它使设备故障频率降低、故障后果减小,维修资源得到了合理利用.
第四篇化工过程机械论文范例：复杂化工过程的调控流图建模方法及故障诊断技术研究
化工过程中涉及多个变量、多种单元操作设备和传热、传质及化学反应等多种过程.变量之间关系复杂、过程机理复杂以及过程的多尺度都会为故障诊断带来一定的难度.为了适应化工生产过程信号的高噪声、维数高、强相关、非线性的特点,在复杂化工过程故障诊断方法的研究中,将复杂系统建模技术融入其中以及将定性模型与定量模型有机地结合都是必然的发展趋势.
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针对复杂化工过程故障监测与故障诊断问题,本文以实体语法系统为理论框架,建立了调控流图(RFG)、定性调控流图、调控流图定性仿真系统的形式化定义.
针对复杂化工过程建模前所具备的数据基础,建立了调控流图的三种建模方法,分别为基于工艺流程图的建模、基于数学模型的建模和基于连续监测数据的建模.基于工艺流程图的建模方法可用以直接建立化工过程的定性调控流图模型,基于已有数学模型的建模方法可用以建立化工过程的定量调控流图模型,基于连续监测数据的建模方法可以结合粒子群等参数估计算法用以建立表达化工过程外在特征的定量调控流图模型.
为了使定性、定量模型之间可以相互转换,本文推导了调控流图通用动力学方程,结合S-系统动力学方程,建立了两类模型互相转换的两套方法,为定性、定量相结合的复杂化工过程建模提供了基础.以CSTR系统为例,探讨了三种建模方法的具体应用.
针对定性调控流图的分析问题,本文建立了调控流图的定性仿真、故障监测和故障诊断技术.并以CSTR过程、TE过程和原油蒸馏过程为例,研究了三种技术的可行性.
定性仿真技术以调控流图定性仿真系统为基础,利用Datalog语言实现基于调控流图模型的自动推理.这一技术通过对变量取值空间的界定,有效解决了环的问题、多途径调节问题以及多重仿真问题,为基于调控流图的仿真奠定了基础.
故障监测技术在定量调控流图模型的基础上,通过仿真数据与实际监测数据的差异进行故障监测.复杂化工过程传统数学模型由于模型复杂、计算量大,限制了这一思路的应用.本文基于连续监测数学的调控流图作为一类唯象模型,具有结构简单、计算速度快的特点,有效克服了这一瓶颈问题.
故障诊断技术以定性调控流图为基础,通过调控流图的定性仿真获得每个故障的传播途径及对每个观测变量的影响,利用数据挖掘技术建立从监测变量推断故障的故障诊断模型.复杂化工过程的定性模型由于变量多、关系复杂,在反向推理过程中容易出现不确定性的结果,且计算量大,容易出现组合爆炸的问题,难以用到生产过程的实时故障诊断中.本文基于定性调控流图的故障诊断通过数据挖掘离线建立故障诊断模型,在生产过程中直接应用结构简单的故障诊断模型,具有速度快、判断直接的特点,在一定程度上解决了这一问题.
在研究过程中,本文探讨了调控流图与系统动力学、SDG建模方法等相关理论与技术方法的关系,并探讨了化工过程故障诊断与复杂系统涌现性的关系.调控流图作为一种新的复杂化工过程建模方法,继承了实体语法系统的形式化特点,融合了多种方法的优点,并有效地集成了定性仿真技术、数据挖掘技术、参数估计方法,能够实现定性定量模型的相互转化,为复杂化工过程的故障监测与故障诊断提供了可行的技术方案.
第五篇化工过程机械论文范文格式：填充有/无多孔介质的T型管道中流体混合过程的流动与传热研究
石油化工、能源动力等领域的管道系统中的T型管道容易遭受温度波动而诱发热疲劳失效.冷热流体混合过程产生的速度和温度波动是诱发T型管道热疲劳的本质原因.本文通过建立混合过程的流动与传热模型,采用Smagorinsky-Lilly亚格子模型,对混合过程进行大涡模拟,捕捉混合过程中速度和温度信息.对速度和温度的时均值和均方根值进行分析,旨在揭示T型管道中冷热流体混合过程的流动与传热机理,进而提出在T型管道中填充多孔介质来削弱混合过程中的速度和温度波动.主要开展如下研究工作：
(1)T型管道中冷热流体混合过程大涡模拟数值结果的验证.无量纲时均速度和无量纲均方根速度的数值结果与已有文献的实验结果进行对比分析.
(2)在大涡模拟有效性验证的基础上,考察和分析反映惯性力的雷诺数Re和浮升力的理查德森数Ri对无填充多孔介质的T型管道中的冷热流体混合过程的影响.
(3)对比分析填充有/无多孔介质的T型管道中冷热流体混合过程的流动和传热特性.
通过上述研究,取得如下主要结论：
(1)数值结果与实验结果具有一定的吻合度,说明大涡模拟能够有效地预测T型管道内的冷热流体混合的流动与传热过程.
(2)对于无填充多孔介质情形,尽管对称面上无量纲时均速度和均方根速度、无量纲时均温度和无量纲均方根温度具有一定的差异,但总体上表现出良好的对称性；主管下游靠近混合中心较远离混合中心的无量纲均方根速度和无量纲均方根温度要大,说明下游靠近混合中心处较远离混合中心的冷热流体混合剧烈.
(3)对于无填充多孔介质情形,讨论分析了主管和支管入口流体无温差条件下,不同主管和支管入口动量比,亦即雷诺数Re对混合过程的影响,获得了典型的碰撞射流、偏射流和壁面射流等流型.动量比越大,时均速度沿z/db越均匀,均方根速度越小,亦即意味着支管垂直动量对主管水平动量的影响就越小.
(4)对于无填充多孔介质情形,讨论分析了不同主管和支管入口流体有温差条件下,理查德森数Ri对混合过程的影响.支管冷流体与主管热流体的温差越大,浮升力越大,无量纲时均速度和无量纲时均温度分布越不均匀,无量纲均方根速度和无量纲均方根温度越大.
(5)对填充有/无多孔介质算例的无量纲时均速度和温度、无量纲均方根速度与温度、功率谱密度等参数的对比分析,揭示了多孔介质能够使得冷热流体混合过程更加均匀,导致无量纲时均速度和温度分布更加均匀,无量纲均方根速度和温度更小,多孔介质能够有效降低T型管道中冷热流体混合过程的速度和温度波动.
本文揭示了诱发T型管道热疲劳失效的流动与传热机理,多孔介质能够有效削弱T型管道混合过程的速度和温度波动,对于T型管道的设计、优化、安全和生命周期评估都具有一定的理论意义和现实意义.
本文是一篇化工过程机械论文范文,可作为选题参考.
化工过程机械引用文献:
[1] 经典化工过程机械论文题目 化工过程机械专业论文题目如何拟
[2] 经典化工过程机械论文参考文献 化工过程机械专著类参考文献有哪些
[3] 化工过程机械论文提纲格式模板 化工过程机械论文大纲怎样写
