2018年, 第45卷, 第3期　刊出日期：2018-05-20

  

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化学与化学工程
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  共沸精馏分离富含丁烯醛废液体系的Aspen模拟与优化

  李群生, 谢磊, 岳堃, 李家兴, 安永胜, 李曼曼

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 1-6. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.001

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  设计了一种用于处理富含丁烯醛废液体系的新工艺，并应用Aspen Plus软件对该工艺的理论塔板数、回流比、采出率、进料位置等工艺参数进行灵敏度优化与正交试验分析。最终优化后的模拟结果为：脱轻塔的塔板数N₁=31，塔釜采出率B₁/F₁=0.867 5，塔顶油层回流比R₁=23.50，进料位置N_F，1=10，进料温度T_F，1=60 ℃；脱重塔的塔板数N₂=40，回流比R₂=4.0，塔顶采出率D₂/F₂=0.942，进料位置N_F，2=15。经济效益分析的结果表明本工艺具有良好的经济与环境效益。
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  组合转子管式光生物反应器气液两相流混合特性模拟研究

  郑麟, 关昌峰, 阎华, 杨卫民

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 7-14. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.002

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  通过Fluent流场分析软件对组合转子管式光生物反应器气液两相流混合特性进行模拟。以欧拉多相流模型、k-ε湍流模型为依据，分别对无内置转子光管、内置两叶片转子管、内置翼片转子管在多种倾斜角度下的速度云图、旋流数、气含率、气相速度、湍动能进行分析。结果表明：内置组合转子能够提高流体湍动程度，促进流体混合传质；翼片转子由于其特殊的结构能够显著增加管式光生物反应器中的气含率，提高气液两相间传质效果，传质效果相较于两叶片转子管和光管分别提高53.7%和26.5%；随着管路倾角由0°增大至90°，流体平均湍动能逐渐增加，内置组合转子后平均湍动能增加更加明显，与两叶片转子相比，翼片转子在0°和30°情况下混合传质效果更好。
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  团簇V₃BP电子自旋密度的研究

  崔远东, 方志刚, 赵振宁, 刘琪, 韩建铭

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 15-21. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.003

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  基于密度泛函理论，对B3LYP/Lanl2dz赝势基组水平的V₃BP的11种优化构型通过分析其电子自旋密度分布进行稳定性的研究。结果表明：团簇V₃BP最稳定构型1^（4）外围电子自旋密度分布均匀，对称性好；内部原子间成键强弱均匀，对称性好；最不稳定构型8^（2）外围α电子和β电子交替分布且分布不均匀，对称性差且极不规整；内部原子间成键强度各不相同，同一类型键原子间成键强弱也不均匀；团簇V₃BP各优化构型的外围电子分布由α电子和β电子共同组成，且α电子所占比例较大；构型2^（4）、1^（2）、4^（2）、8^（2）内部原子间成键后均为β电子过剩，其余构型内部原子间成键后均为α电子过剩。
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  玉米粉炭基固体酸催化合成生物柴油动力学研究

  关圣楠, 李会鹏, 赵华, 李国华, 张杰

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 22-26. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.004

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  以玉米粉炭基固体酸作为催化剂，催化油酸与甲醇进行酯化反应制备生物柴油，在催化剂和甲醇用量一定的条件下，考察了不同反应温度下不同反应时间对油酸转化率的影响；并根据油酸浓度与时间的关系曲线，用微分法建立油酸酯化反应动力学的数学模型，计算相关的动力学参数。实验结果表明：在剂油比9%（催化剂质量占油酸质量的分数）、醇酸物质的量比8∶1、反应温度68 ℃、反应时间10 h时，油酸转化率最高可达到90.09%。该反应的反应级数为1.683，活化能为6.23×10⁴ J/mol，频率因子为2.17×10¹³ mol^-0.683·L^0.683·h^-1。
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  新型钾盐结晶器内部流场模拟及性能预测

  李昭, 王文瑞, 张佳明

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 27-34. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.005

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  由于钾盐结晶器内部流动的复杂性及流域的多态性，通过实验测量很难得到其流场形态。应用计算流体力学仿真技术，对某新型钾盐结晶器在连续结晶过程中形成的流场进行数值模拟，模拟连续结晶过程的晶体悬浮及固液相混合流动状态，得到了结晶器在不同搅拌速度下的内部流场速度分布、流线图、压力分布及固相悬浮状态分布等信息。模拟结果表明，搅拌速度对结晶器内部的流场分布具有明显的影响，通过比较流场特征确定能够使此新型结晶器运行经济合理的搅拌速度为40～45 r/min，与厂家的测试结果相吻合。本文研究结果可为确定结晶器合适的电机功率奠定基础，为结晶器在不同搅拌速度下的性能预测提供参考依据。
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  吸附强化异构反应过程分析

  王德华

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 35-41. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.006

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  提出以吸附强化可逆异构反应的变压循环过程，构建了平衡条件下的模型，考虑了线性和扩展Langmuir两种类型的吸附等温线。根据模型计算反应所能达到的转化率，结果表明脱附物料中反应物的转化率显著高于反应平衡转化率。考察了脱附物料转化率的变化规律，当采用线性吸附等温线时，只有选择性系数、吸附压力和脱附压力的取值对转化率有影响：脱附物料转化率随选择性系数增大而增大，极限值为1；脱附物料转化率随吸附压力增大而增大，极限值为α_B/AK_p/（1+α_B/AK_p）。当采用扩展Langmuir等温线时，饱和吸附量Q_m的取值不影响脱附物料转化率，而Langmuir常数b_B的取值对其有影响。此外还分析了气相与吸附相物料相对比例、脱附过程逆向反应对强化效果的影响。
材料科学与工程
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  复合催化剂AgI-Ag₃PO₄/TiO₂纳米带的制备及其光催化性能研究

  闫琦, 贺育敢, 雍兴跃, 杨俊佼

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 42-49. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.007

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  通过化学沉淀法在TiO₂纳米带上首先制备了Ag₃PO₄/TiO₂，然后利用离子交换法成功将AgI负载到Ag₃PO₄上，制备了具有优异催化活性的复合催化剂AgI-Ag₃PO₄/TiO₂。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X-射线衍射仪（XRD）、X-射线光电子能谱（XPS）等分析方法对复合催化剂的形貌、晶型结构、元素组成等进行了表征，结果表明：TiO₂纳米带形貌规整，宽度在50~400 nm之间，AgI-Ag₃PO₄纳米颗粒均匀地负载于TiO₂纳米带表面；TiO₂纳米带晶型为典型锐钛矿相，AgI为六方晶相的β-AgI，Ag₃PO₄为立方晶相；AgI-Ag₃PO₄/TiO₂中Ag元素以+1价态存在于催化剂中，没有Ag单质析出，表明复合催化剂结构稳定。以罗丹明B作为复合光催化剂的模型反应物，评估了不同批次、AgI/Ag₃PO₄不同比例催化剂的光催化性能，结果显示：AgI-Ag₃PO₄/TiO₂系列催化剂的催化活性均高于单独的TiO₂、Ag₃PO₄和AgI；当AgI与Ag₃PO₄物质的量比为3∶5时，AgI-Ag₃PO₄/TiO₂具有最高的光催化效率，该催化剂在30 min后对罗丹明B的降解率可达到98.7%，并且在多次重复实验后仍然保持较高的催化活性。
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  基于羧甲基淀粉的止血防粘连屏障的制备及评价

  夏清华

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 50-60. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.008

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  制备了羧甲基淀粉海绵体，使用氯化钙和甘油调节海绵体材料的孔隙率和韧性，并进一步对材料的细胞相容性、体外凝血性能和体内止血性能进行分析。将优选出的羧甲基淀粉海绵体与电纺膜复合得到止血防粘连屏障，并使用大鼠盲肠磨损模型对材料的防粘连效果进行了详细考察。结果表明，相较于单独使用电纺膜，止血防粘连屏障可以大大降低粘连等级、强度和发生率，防粘连效果更佳。这得益于在止血过程中，海绵体能够慢慢发生溶胀形成具有一定黏性的凝胶，既可以对伤口产生压迫有助于止血，又可以促进防粘连层贴附于伤口，有效阻止防粘连层移位。
机电工程和信息科学
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  基于电池输出特性的电动汽车动力性能评价方法研究

  许红, 付红波, 董伟玲, 杨晨明, 吴大鸣, 朱红

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 61-66. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.009

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  对电动汽车不同工况负载进行受力分析的基础上，以直流伺服电机作为电池驱动的主动牵引电机，以交流伺服电机作为提供不同工况负载阻力电机，构建基于控制核心可编程逻辑控制器（PLC）的模拟双电池混合动力牵引的电动汽车电池性能测试平台。通过模拟负载阻力和行驶工况，对匀速行驶状态下的电池动力输出性能进行实验研究，同时采用车辆仿真软件ADVISOR对相同行驶工况进行模拟分析。结果表明：锂电池在放电过程中存在最大有效输出的工作区，单位时间内的电压变化率可以作为预测和判断对应工况下电池持续有效输出和续航时间的依据。软件模拟分析结果和实验测试结果一致，证明了测试平台的可靠性。
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  基于磁流变阻尼器的双跨轴系PID振动控制研究

  郭咏雪, 何立东, 王锎

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 67-71. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.010

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  为了解决双轴串联的旋转机械在临界转速处产生共振问题，搭建了双跨转子实验台，在不改变原有支撑形式的条件下将磁流变阻尼器分别安装在串联的轴1、轴2上，并建立双跨轴系振动的半主动控制系统，采用比例-积分-微分（PID）控制方法，以振幅为反馈参数实时调节阻尼器电流，在线抑制双跨轴系的振动，并在此基础上通过整定PID控制的比例系数K研究其值对振动控制效果的影响。实验结果表明：基于磁流变阻尼器的PID控制系统可以有效控制两个串联轴在临界转速附近的振动；对临界振幅过大的转子宜采用较大K值，而对临界振幅较小的转子可适当减小K值。
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  离心静电纺丝旋转接收装置电场分布模拟

  李凯丽, 薛莲, 刘勇

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 72-78. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.011

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  利用有限元分析软件对离心静电纺丝接收装置的电场分布进行了模拟分析，以寻找最优电场。模拟了金属接收圈和网状金属接收圈在不同位置和宽度下电场强度分布和电势的变化情况，利用电势等值线分布图和电场强度矢量图分析总结电场强度的变化规律。模拟结果表明：在电压固定的情况下，电场强度与接收板到喷头的距离成反比，与接收板的宽度成反比，与网状接收圈的网格密度成反比。本文结果对离心静电纺丝过程中纳米纤维直径及形貌的控制和装置的优化具有参考意义。
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  基于果蝇算法的转子不平衡参数辨识研究

  刘亮, 姚剑飞, 高树成, 杨伟, 赵学茹

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 79-83. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.012

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  为识别转子的不平衡参数，建立了转子-轴承有限元模型，在逆问题的识别理论基础上通过理论故障力与等效估计的不平衡力构建目标函数，运用果蝇优化算法进行目标函数优化，从而识别出不平衡参数，并将果蝇算法识别的结果与模拟退火算法、遗传算法的结果进行对比。仿真和实验结果均表明，相比其他两种算法，果蝇算法有更高的识别精度和效率。
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  基于逐级递推回流控制的压缩机负荷连续调节系统研究

  王瑶, 张进杰, 周超, 刘雯华

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 84-89. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.013

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  针对石化工艺生产中产量变化时压缩机无法连续调节负荷造成的能量浪费问题，设计了一种基于可编程逻辑控制器（PLC）控制的压缩机负荷连续调节电液系统，主要由S7-300 PLC、电液控制阀、液压驱动器和液压动力单元等组成。系统采用局部行程压开进气阀的控制原理，实现了压缩机负荷在0~100%范围的全量程连续调节，并根据实际工艺流程需求设计了逐级递推式的PID控制回路。该系统能够根据后端工艺的需求自动调节压缩机负荷，保证了工艺量的稳定，同时避免了原打回流方式造成的能量浪费。
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  面向文本分类的深度置信网络特征提取方法研究

  易军凯, 王超, 李辉

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 90-94. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.014

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  在对文本分类领域发展现状进行研究的基础上，提出了一种面向文本分类的深度置信网络特征提取方法，通过引入词向量模型和深度置信网络解决传统文本分类方法在文本表示及特征提取方面存在的语义缺失问题，实验结果表明，该方法在文本分类中有更高的准确率。
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  基于嵌入式系统的中药提取软测量方法研究

  吕波特, 陈娟, 王齐, 董翠英, 刘博研

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 95-100. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.015

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  针对中药提取过程中软测量建模的计算机在线实现问题，将遗传算法（GA）和支持向量机（SVM）相结合，对葛根素在线提取过程进行软测量建模，并将该软测量模型固化到基于树莓派的嵌入式系统，构建了葛根素提取率的在线检测系统。该系统实现了下位机的在线实时温度数据采集、提取率计算、数据发送和结果三维显示，能完成上位机软件的软测量模型更新、数据存储、历史数据显示、数据包解析和三维坐标系显示提取效果等功能。与紫外分光光度计的离线检测方法相比较，本文方法得到平均相对误差为4.33%，具有实时性好、测量精度高、操作简便等优点。
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  基于MATLAB和SolidWorks的高阶椭圆齿轮参数化建模系统

  邓琨, 赵罘, 林建邦

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 101-106. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.016

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  针对高阶椭圆齿轮设计与建模过程比较繁琐的问题，进行高阶椭圆齿轮参数化设计与建模系统的研究。根据齿轮拟合传动特性推导出节曲线数学模型，依据加工原理法推导出齿轮齿廓的数学模型；使用MATLAB对节曲线和齿轮齿廓进行仿真，仿真结果用于程序参数校验以保证齿轮设计参数满足啮合要求；采用组件对象模型技术（COM）技术对SolidWorks进行二次开发，使程序能够根据仿真结果自动绘制齿轮三维模型；通过GUI完善交互界面的设计，使程序能够独立地驱动SolidWorks和MATLAB。以实际工程问题为例，计算并绘制出一对高阶椭圆齿轮拟合的三维模型，结果表明开发的程序能够大大节省高阶椭圆齿轮设计的时间，提高机械设计效率。
管理与数理科学
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  基于函数性数据分析的中国社会消费品零售总额数据的预测

  李小星, 徐永利

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 107-112. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.017

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  基于数据的函数性特征，采用函数性数据分析方法对中国社会消费品零售总额进行预测。将总额数据分解为长期趋势成分和季节性波动成分分别进行预测。对长期趋势成分引入居民可支配收入数据来辅助预测，对于季节性成分采用自适应选择权重的加权预测法，将两项预测值的和作为总额预测结果。真实数据上的实验结果表明，本文提出的预测方法预测误差小，且预测结果具有很好的可解释性。
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  股票价格对收购活动影响的实证研究

  原琪, 田丽, 张强

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 113-118. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.018

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  为克服公司潜在价值的误判及预期效应对股票价格的影响，通过引入ETF50内生化股票价格来消除预期效应影响，使用分位数回归来计算公司折价以克服统计中的极端值影响。实证结果表明，股票价格对收购活动有显著影响，且目标公司折价越大，被收购的概率就越高。
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  基于广义部分线性混合模型的中国A股上市公司现金股利支付倾向影响因素贝叶斯分析

  孙煜, 李志强

  北京化工大学学报(自然科学版). 2018, 45(3): 119-124. https://doi.org/10.13543/j.bhxbzr.2018.03.019

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  基于2004~2011年12家中国A股上市公司的纵向数据，从成长性、经营状况、股权结构等方面来分析研究中国A股上市公司现金股利支付倾向的影响因素。建立关于规模、成长水平、融资水平、偿债水平、现金流水平、股东获利水平、人均GDP和第一大股东持股比例共8个观测变量的logistic广义部分线性混合效应模型，利用贝叶斯统计方法给出模型参数的估计，并将结果与A股上市公司现金股利支付的实际情况进行了对比分析。结果表明：本文所用模型可以正确解释影响上市公司现金股利支付倾向的因素。