食品速冻保鲜过程冰晶生长的相场模拟

针对食品速冻保鲜工艺因大冰晶破坏细胞结构造成品质下降的问题,将细胞溶液视为水和溶质二元系统,采用五重对称强界面能各向异性相场模型,再现冰晶生长演化过程,探讨了冷冻时间对冰晶生长行为的影响。结果表明:冰晶生长模拟结果与实际形貌一致,两者主枝中部具有发达的侧向分支,主枝根部出现缩颈,主枝和侧枝尖端具有棱角。在主枝和侧枝之间扩散通道不畅通,形成半封闭液相区其溶质浓度达到1.76%,冰晶生长受到抑制。固液界面区域的无量纲温度在冰晶主枝根部变化平缓,而在尖端变化急剧。随着冷冻时间延长,无量纲温度和溶质浓度先快速增加后逐渐趋于稳定,尖端生长速率和曲率半径先急剧减小后逐渐趋于稳定,冰晶从初期近似五边形经过5主枝结构向五重对称多分支小平面结构转变。     

强各向异性冰晶生长对速冻食品品质的影响

为降低食品速冻保鲜工艺中冰晶形态对细胞组织结构的破坏程度,以细胞溶液为研究对象,采用六重对称强界面能各向异性相场模型,探讨了冰晶生长演化过程及过冷度对冰晶生长行为的影响。结果表明:冰晶生长模拟结果与冰晶沿着固体表面生长的实际形态一致,两者初期形貌轮廓具有6个顶点,顶点处快速生长发展成主枝,主枝根部向内凹陷形成"缩颈",主枝和侧枝尖端界面出现棱角,部分侧枝具有熔断趋势,冰晶形态经过6主枝小平面结构向六重对称多分支小平面结构转变。随着过冷度增加,固液界面前沿无量纲温度曲线斜率依次增加其温度变化加剧。在过冷度经过0.45时,冰晶水平尖端无量纲曲率半径最小,有效降低冰晶对食品细胞壁结构的破坏,冰晶生长由扩散控制转变为动力学控制。     

基于近红外光谱技术预测玉米伏马菌素

为了更好地利用近红外光谱分析技术对玉米伏马菌素含量进行预测,减小因玉米产地间的差异对玉米近红外光谱预测模型的影响,以不同产地的玉米作为研究对象,利用x-y共生距的方法将试验样本划分为校正集与验证集,采用经典的偏最小二乘法分别建立不同产地和混合产地的玉米伏马菌素预测模型,并采用验证集样本分别对模型的预测精度进行验证。为了减小建模及预测过程的运算量,采用连续投影算法(SPA)和竞争性自适应加权算法(CARS)对不同产地玉米的近红外光谱的特征波长进行筛选,筛选出22个特征波长变量作为输入,大大降低了建模及预测过程的运算量,同时预测准确度也有所改善,其预测相关系数达到0.954,为快速、无损地实现对玉米伏马菌素的检测提供了可靠的理论依据。     

强界面能各向异性下二元Ni-Cu合金枝晶生长过程的相场法模拟

基于Wheeler模型和Eggleston修正强界面能各向异性的方法,建立耦合溶质场和温度场的相场模型,模拟强界面能各向异性下Ni-Cu合金枝晶生长过程.结果表明:在强界面能各向异性作用下,界面方向枝晶生长不连续且枝晶出现棱角;由于枝晶尖端温度梯度和溶质梯度较大,枝晶生长迅速.当界面能各向异性强度低于临界值时,枝晶尖端生长速度随界面能各向异性强度的增加而增大;当界面能各向异性强度等于临界值时,枝晶尖端生长速度下降4.34％;当界面能各向异性强度大于临界值时,枝晶尖端生长速度随界面能各向异性强度的增加先增大到极大值后逐渐减小.当无量纲热过冷度较小时,晶体平衡形貌为类矩形;随着无量纲热过冷度的增加,晶体平衡形貌向枝晶转变,枝晶尖端生长速度先呈幂指数增加,然后呈线性增加,枝晶生长由扩散控制转变为动力学控制.     

强制对流作用下多枝晶生长的相场法研究

采用耦合溶质场、温度场和流场的相场模型,对Ni-Cu合金凝固过程中多枝晶生长进行模拟,研究了多枝晶生长形貌及温度场和溶质场分布.结果表明:熔体流动显著改变凝固前沿的传热和传质,从而影响枝晶生长.受过冷熔体冲刷,枝晶逆流侧前沿溶质浓度和温度低,枝晶臂尖端生长迅速;枝晶顺流侧前沿溶质浓度和温度高,枝晶臂尖端生长缓慢.在熔体...     

强制对流作用下镁合金枝晶生长的相场法数值模拟

基于Wheeler等提出的纯扩散相场模型,针对hcp晶系镁合金建立耦合温度场、溶质场和流场的相场模型,研究强制对流作用下镁合金凝固过程中单枝晶和多枝晶的生长行为。结果表明:在流速为17.19m/s的垂直强制对流作用下,流体逆流侧3个方向的枝晶臂明显比流体顺流侧3个方向的枝晶臂生长得快,逆流方向枝晶臂的稳态生长速度比纯扩散时的增加78.0%,顺流方向枝晶臂的稳态生长速度比纯扩散时的减小53.7%;各枝晶的臂长存在很大差异,枝晶形貌的六重对称性被严重破坏;在多枝晶生长时,相向生长的枝晶互相影响并竞相生长,不同枝晶的枝晶臂彼此抑制,最终形成不对称的枝晶形貌。     

界面动力学系数影响枝晶生长的相场模拟

利用相场法对纯金属熔体中的枝晶生长进行了模拟；研究了界面动力学系数取值的影响因素及其取值对枝晶尖端生长速度和尖端半径的影响。结果表明：界面动力学系数的取值由相场和温度场的耦合系数、热扩散系数、界面厚度、界面原子运动时间变量等参数综合决定，随着界面动力学系数的增加，枝晶尖端生长速度减小，尖端半径增大。     

噪声影响凝固微观组织的相场法模拟

采用kim模型,利用耦合溶质场的相场模型,对Al-Cu二元合金的定向凝固过程进行模拟,为了简化计算,采用了温度冻结近似.研究了扰动对固液界面的形态及微观组织演化的影响.结果表明,引入界面扰动,使得固液界面的稳定性受到破坏,界面形态由初始平面转变为胞晶,在胞状生长过程中竞争淘汰是主要的生长方式;随着扰动强度的增加,胞状晶粒细化,界面推进速度增加,界面前沿的溶质扩散层变薄,微观偏析程度减小,溶质截留现象严重.     

基于模糊滑模控制策略的永磁同步电机控制

文章设计了一种基于模糊控制(fuzzy control)的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)滑模控制策略。传统的积分滑模控制(sliding mold control,SMC)具有较强的抗干扰能力,当电机有大幅度的负载扰动时,控制系统会出现较大抖振现象,使得电机转速跟踪效果变差。本文将模糊控制策略引入到滑模控制中,通过设计模糊控制规则实时调整滑模参数,当电机负载和转速出现大幅变化时,可实现转矩和转速的快速响应;当系统状态误差减小,状态变量接近滑模面时,系统可平滑的进入到稳定状态,有效削弱系统抖振。模糊滑模控制既可以保证控制系统的快速响应能力和抗干扰能力,又能提高系统稳定性和转速控制精度。     

冷却槽对自孕育法制备ZA92镁合金组织的细化作用

采用自孕育法制备新型的ZA92镁合金,研究了冷却槽对组织的细化作用,并对其机理进行了分析。结果表明:合金熔体内部的形核与冷却槽的激冷作用、熔体的流动速度及剪切力的大小有关,合适的冷却槽角度有利于晶粒的游离和增殖。熔体在流经冷却槽的过程中,其组织变化趋势为:粗大枝晶→细小枝晶→等轴晶→蔷薇状晶和近球状晶。冷却槽角度较大或较小均不利于组织的细化,当冷却槽角度在30~45°之间时,坯料组织的晶粒分布比较集中且细小,其平均晶粒尺寸在47.5~51.4μm之间。