摘要：针对乙醇间歇发酵生产速率低、劳动强度大,连续发酵会带来基质损失,甚至可能导致系统失稳的问题,探讨了一种能自动进行周期开关操控的自循环发酵(SCF)方案,并期望通过理论分析与设计来提高发酵过程的生产强度,同时消除产物抑制诱导系统失稳。具体地,从连续发酵模型稳定性分析出发,借助最优周期控制(OPC)理论给出SCF强化生产速率的必要性判据;进一步研究发现乙醇产物抑制作用会导致连续发酵系统失稳,并可有效缓解产物抑制作用,消除产物诱导失稳问题。模拟结果表明,生物乙醇的SCF生产模式可以缩短批次发酵时间、避免系统失稳。

摘要：自振荡凝胶是一类由自振荡反应驱动的高分子形变聚合物,其无需外界刺激就会自发地形成周期性的形变,广泛运用于仿生蠕动机器人的研究。自振荡凝胶的化学-力学耦合关系一直是研究的重点,本文基于Ru(bpy)3催化IPAAm(N-isopropylacrylamide)高分子凝胶的力学特征及BZ(Belousov-Zhabotinsky)反应的三维Oregonator模型构造自振荡凝胶的化学-力学耦合动态模型,并构建数值延拓算法分析自振荡凝胶周期性随反应参数和力学参数变化情况。通过本文构建的微分-代数方程组数值延拓方法,可以有效求解自振荡凝胶的极限环,为自振荡凝胶周期调控提供设计基础。

摘要：由Andronov-Hopf分岔演化而成的自振荡系统与对应的线性化系统在结构上不再具有相同的微分流型,而是会表现出多维非线性耦合特征。有研究借助Washout滤波的瞬态保留特性构建控制策略对自振荡系统进行反馈镇定,但所需的滤波器个数一直无法定量确定。基于Andronov-Hopf分岔标准形式的分析,探讨使用两个Washout滤波对造成自振荡的二维非稳态变量进行反馈镇定化。考虑到基于状态空间法的反馈设计可能会导致滤波算法具有高阶特性,进而使设计结果与Washout滤波元件提供的模拟信号不匹配,通过分析闭环系统Laplace变换的极值问题将多维、高阶滤波系统对角化并降维。研究发现,通过向形成共轭复数特征值的两个状态量引入两个Washout滤波,将原n维自振荡系统转化成n+2维增广系统,状态–输出通道需构建的Washout滤波具有相同的滤波参数,其值为辅助矩阵P的迹。一个自振荡反应过程仿真实例进一步验证了所得控制方案的可行性与有效性。

摘要：数字化、信息化极大地推动了“智能化工”的发展。相应地,智能化工教育需要着力推进化学工程、过程机械、控制及计算机专业的交叉融合,落实跨院系、跨学科和跨专业的新工科工程人才培养。基于工业精馏塔仿真平台构建及操作的研究,将精馏塔工艺核算,设备尺寸设计及校核,串级、解耦控制等知识点进行融合,着力推动化学工程与工艺和过程装备与控制的交叉专业教学,践行不同院系学生的交流合作,进而为培养复合型工程人才奠定基础。

摘要：在化学工程专业核心课程中存在课程内容多但融入核心育人价值观不突出,以及新科技革命背景下课程思政系统性建设理念不足等问题。建议以“新工科”建设为手段,以社会主义核心价值观和科学发展观作为引领,强化顶层设计,推进“双碳”目标进课堂的思政体制建设,对课程思政融入化学工程专业课教学进行系统探讨,以期通过加强专业的课程思政建设提高育人水平,并实现以“双碳”为背景的协同育人目标:一是课程建设的专业知识体系围绕并响应国家“双碳”政策;二是以“智能制造2025”为推手进行新工科建设,为实现“双碳”目标献计献策。

摘要：“双碳”目标是指我国力争2030年前实现二氧化碳排放达峰,2060年前实现碳中和。“双碳”政策集中体现我国努力推动“全球命运共同体”及“一带一路”重大举措、践行大国担当的勇气与决心,尤其需要化工行业从业者从思想上、行动上积极响应。当前,在化学工程专业核心课程中存在课程内容多但融入核心育人价值观不突出、教师对“双碳”目标的认识有待提高、基于“双碳”目标的课程思政教学方法和手段不够丰富,以及课程思政系统性建设理念不足等问题。建议以新工科建设为手段,以社会主义核心价值观和科学发展观作为引领,强化顶层设计,推进“双碳”目标进课堂的思政体制建设,对课程思政融入化学工程与工艺专业教学进行系统探讨,以期通过加强专业的课程思政建设提高育人水平,并实现以“双碳”为背景的协同育人目标:一是课程建设的专业知识体系围绕并响应国家“双碳”政策;二是以“智能制造2025”为推手进行新工科建设,为实现“双碳”目标献计献策。