碳限额与交易下多配方—多铁种高炉生产计划优化

为探讨碳限额与交易政策对高炉生产计划的影响、制定合理的生产计划方案,以有多种生产配方、生产多种铁水产品的高炉炼铁厂为对象,基于模块建模方法,构建了碳限额与交易政策下两类带碳约束(周期性碳约束、累计碳约束)的生产计划混合整数线性规划模型。利用Cplex软件进行了求解和数值分析,验证了模型的有效性。研究表明,碳价动态变化时,在累计碳约束下,各生产周期内的生产量、配方的使用不像周期性碳约束下那样体现出较强的周期性规律,生产计划受碳政策影响较小;碳限额增加得越多,累计碳约束下相对周期性碳约束情况下总成本的降低幅度就越大;相比累计碳约束,在周期性碳约束下,整个计划期内碳排放量波动更大,碳排放量峰值更高。     

碳烟对DPF再生中温度梯度的影响分析

研究柴油机微粒捕集器(DPF)再生时碳烟燃烧产生的热冲击对提高载体寿命具有重要的意义。利用AVL FIRE建立DPF模型,并验证模型的有效性。分析了在喷油助燃再生条件下DPF载体内温度梯度的分布,并分析了不同的碳烟密度、初始碳烟量以及碳烟分布对温度梯度的影响。研究结果表明:再生中载体后端温度梯度对碳烟分布及初始碳烟量的变化较为敏感。当碳烟的分布趋于载体后端时,载体内温度梯度分布趋于均匀。较高的碳烟密度再生过程相对温和,有利于载体寿命的提高。     

基于自身优势度的砂型铸造碳效率有效性模型构建方法

为了更加科学合理地评价砂型铸造技术改造方案的有效性,提高砂型铸造节能减排措施效果,提出一种基于自身优势度的砂型铸造碳效率有效性评价模型构建方法。通过分析砂型铸造过程的特点,建立砂型铸造过程工序碳源和碳效率模型,构建了五类基础工序碳源和四个层次的砂型铸造过程碳效率,在此基础上建立基于优势度的碳效率有效性权重量化方法,实现了对技术改造方案有效性的评价。以某砂型铸造企业造型线技术改造为实例,验证了所提方法模型的有效性和可行性。     

基于PSO-BA算法的计及碳捕捉电厂源网荷储协调调度研究

考虑到可再生能源的波动性和不确定性，传统调度模式已无法满足运行要求。提出利用粒子群算法与蝙蝠算法的融合算法求解含有碳捕捉电厂的源网荷储协调调度模型。分析了碳捕捉系统与碳捕捉电厂与电力系统的关系，建立了含有碳捕捉电厂的源网荷储协调调度模型，以成本和排放为目标，考虑电厂约束、机组运行约束、水电机组、抽水蓄能、网络约束、需求响应约束，利用粒子群蝙蝠联合算法进行多目标模型的求解，最后利用仿真分析验证了模型的有效性。     

基于碳效率的铝合金激光焊接工艺系统低碳优化方法

为了提高激光焊接工艺的资源环境效益,提出一种基于综合碳效率的铝合金激光焊接工艺系统低碳优化方法.通过对激光焊接系统边界资源消耗的碳排放特性进行分析,建立了激光焊接系统碳排放模型;采用熵权法分别赋予生产率、拉伸强度、焊接成本3个指标权重,构建以碳排放为基础的激光焊接系统综合碳效率模型;提出以工艺系统层综合碳效率与设备层碳排放为优化目标,以激光功率、焊接速度、送丝速度为优化参数的目标级联低碳优化模型.将激光焊接碳效率模型与低碳优化方法应用于铝合金激光焊接实例,得到最优工艺参数,验证了方法的实用性.     

整车上的GPF标定

标定车辆是为满足国六B阶段法规而开发的一款带GPF的越野车,现介绍整车上GPF的标定内容,主要包括碳烟质量的标定,主动、被动、4S店再生的标定。碳烟质量的标定包括基于发动机原始排放模型和基于压差传感器模型的碳烟质量标定,标定车辆的两种碳烟质量模型的偏差都小于30%,满足标定要求。标定车辆的被动再生实现了GPF的安全可控;主动再生仅在必要时发生,且给被动再生提供了充分的温度条件;4S店再生时,GPF温度、发动机水温都在允许范围内,且碳烟能消除干净,满足标定要求。     

面向碳-碳复合材料的激光和水射流组合制孔工艺仿真建模和实验研究

针对碳-碳复合材料在孔加工过程中容易出现撕裂、分层等缺陷的问题,提出了碳-碳复合材料的激光和高压磨料水射流组合制孔工艺。先采用激光对碳-碳复合材料进行预制孔,再利用高压磨料水射流进行切割扩孔,对水射流直接冲击制孔和激光与水射流组合工艺制孔仿真过程中碳-碳复合材料内部应力和层间位移大小进行对比分析。结果表明,利用激光与高压磨料水射流组合制孔工艺,可以有效减少碳-碳复合材料在孔加工过程中受到的应力,从而减少其出现分层的现象,改善和提高了碳-碳复合材料孔的质量。通过开展相应的实验,验证了激光与水射流组合加工工艺去除碳-碳复合材料可获得较好的制孔效果,证实了模型的正确性。     

国家自然科学基金委员会机械工程学科2012/2013年度结题项目简介

<正>基于广义特性函数集的制造系统碳流动态模型及碳效率评估方法研究项目负责人:曹华军(E-mail:hjcao@cqu.edu.cn)依托单位:重庆大学项目批准号:510754151.项目简介本项目集成数据、模型、公式等数量关系对典型工艺过程与设备碳排放输入输出特性进行函数化分析,提出碳源广义特性函数的概念;基于碳源广义特性函数集,综合物料碳、能源碳及工艺碳三种碳排放,建立生产设备、制造单元、车间、工厂四层次的制造系统碳流动态模型,揭示制造系统及其生产过程的碳排放静动态特性、碳源分布与流量、碳排放全过程时空     

汽油机微粒捕集器的碳载量标定试验研究

为了加快汽油机微粒捕集器(GPF,gasoline particulate filter)在实际工程中的应用,本文以某国产1.5L发动机匹配GPF后处理系统为例,对微粒捕集器的压降模型展开研究,提出一种GPF碳载量估算离线标定方法,阐述了GPF碳载量模型的标定内容和相关参数的标定方法。结果表明碳载量整体误差在±0.3g/L以内,满足工程使用要求。     

轻型柴油车DPF碳载量的计算与路试验证

为验证DPF碳载模型的可靠性,以某款2.5 L轻型柴油汽车为研究对象,通过数学计算得出碳载量,同时选取不同试验地点及工况进行道路验证。结果表明:将基于数学压降的DPF碳载量算法编入ECU中,连同发动机的MAP数据可让车辆在适当时候成功进行再生。同时实际道路验证,再生里程及模型估计DPF碳载量的精度均在正常允许范围内。     

国六排放标准下的缸内直喷汽油机颗粒捕集器精度碳载模型建立及验证

为了验证发动机不同修正参数对发动机电子控制单元(ECU)计算汽油机颗粒捕集器(GPF)碳载量的影响,优化和改进国六标准下的汽油机颗粒捕集器控制策略。基于GPF的碳烟加载质量流量模型,利用Simulink进行建模,搭建GPF精度碳载计算仿真模型,通过发动机原排质量流量、不同工况下发动机的空燃比修正参数、PM过滤效率修正参数、发动机运行水温修正参数、发动机负荷修正参数计算模块模拟出GPF碳载量。并通过搭载一款自主研发的1.5T缸内直喷发动机进行台架和整车道路试验,对比验证了缸内直喷汽油机颗粒捕集器精度碳载模型的准确性。通过对GPF载体进行称重,可分析出发动机各修正参数对模型碳载量计算的影响效果。通过对模型进行优化,使仿真结果更接近整车表现。研究结果有利于实现GPF离线标定功能,提升GPF的控制策略,降低相应的开发成本。     

碳碳复合材料的水射流钻孔技术研究

针对磨料水射流加工碳碳复合材料的冲孔过程,结合Fluent分析高压磨料水射流的射流压力、靶距对碳碳复合材料冲孔深度的影响;利用ANSYS/Ls-dyna有限元分析软件建立磨料和水的射流冲击模型,针对射流压力是冲孔分层的的主要因素进行仿真,得出材料失效时最大的应力和整个射流过程中应力的变化规律,由最大应力所在位置的层间y向位移变化确定分层情况;根据仿真结果进行相应的试验研究,并将仿真结果与实验结果进行对比分析,验证了射流仿真模型的可行性和有效性。     

结合神经网络的一般模型控制策略研究

研究了一种结合神经网络的一般模型控制(GMC)策略,并将其应用于污水处理中有机碳去除过程的溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)控制.利用神经网络建立有机碳去除过程的半动力学(灰箱)模型,模型中神经网络用于预测过程的耗氧率,其权值由克隆选择算法进行优化.仿真结果显示,经改进的GMC控制策略比传统的PI控制和经典的GMC控制有更高的控制精度.     

碳效率目标下的铣削切削参数优化研究

为了提高数控铣削加工过程的能量利用率,降低铣削加工过程中的碳排放量,基于铣削加工能耗分析的基础,建立了数控铣床能耗模型,并基于铣削工艺输入输出特性提出了铣削工艺碳排放评估函数,结合材料去除率提出碳效率概念,以此作为优化目标,并以机床主轴转速和进给量作为优化变量,考虑机床各项性能参数和工件的加工质量等约束,建立了基于碳效率的数控铣削切削参数优化模型,并通过案例,采用遗传算法对模型进行优化求解,验证了该模型的有效性。     

柴油机微粒过滤器压降的数值计算与试验验证

柴油机微粒过滤器再生时机的判断是DPF后处理系统应用的关键。针对壁流式柴油机微粒过滤器的压降进行了分析,建立了空载壁流式柴油机微粒过滤器的压降数学模型,基于空载压降模型建立了负载壁流式柴油机微粒过滤器压降数学模型,并建立了基于负载压降的碳载量计算模型。利用Matlab和试验所建立的数学模型进行了验证,计算值和试验值的数值差异较小,变化趋势一致。结果表明,建立的压降数学模型是正确的,可以利用该模型进行碳载量的判断,实现基于模型的再生时机判断。     

汽油机颗粒捕集器的再生试验研究

基于一台1.5 L的涡轮增压汽油发动机,在发动机台架上进行汽油机颗粒捕集器的再生试验,以获得基于温度、氧流量、碳载量的碳颗粒物的再生燃烧速率试验数据。对试验数据进行分析处理,并在发动机台架上以及整车上进行了再生验证试验。结果表明:实际烧碳量与模型烧碳量的偏差精度在30%以内,满足匹配目标要求。     

碳限额与交易政策下变质品的联合定价和库存策略

基于碳限额与交易政策,探讨有限规划时域内变质品的联合定价和库存问题。考虑有限规划时域内零售商可以进行多次非等周期补货,产品的需求同时受价格和时间影响,在每个订货周期内允许缺货且短缺量部分延迟订购,以总利润最大化为目标构建了碳限额与交易政策下变质品的联合定价和库存优化模型。为求解零售商的最优订货计划和定价策略,利用经典经济订货批量(EOQ)模型的相关性质和Nelder-Mead算法设计了一个寻找最优解的两阶段迭代算法。考虑不同的时变需求函数提出3个算例来验证模型和算法的可行性和有效性,并将碳政策下的最优策略与无碳约束下的最优策略进行对比,结果表明:碳政策下零售商能够降低其碳排放水平,同时也会增加其零售价格,减少其订货量和订货频率。最后对模型的主要参数进行了灵敏度分析。     

基于碳效益的数控车削切削参数优化模型研究

为了降低数控车削的加工成本和加工过程中的碳排放量,在分析加工成本和碳排放量与车削切削参数关系的基础上,建立了数控车削加工过程的成本估算函数和碳源特性函数,以机床的主轴转速、进给量和背吃刀量作为优化变量,考虑机床性能参数和加工质量等约束,提出碳效益这一评价指标,建立了基于碳效益的数控车削切削参数优化模型,并通过一个示例,运用遗传算法对模型进行了求解,验证了该模型的有效性。     

基于二次相似性度量的即时学习转炉炼钢终点碳温软测量方法

转炉炼钢过程中碳、温连续实时预报是终点控制的关键,针对炉次间的时间序列样本差异度大进而影响模型预测精度的问题,提出一种二次相似性度量的即时学习策略加具有反馈补偿机制的长短期记忆网络混合模型预测终点碳温方法.利用灰色关联度准则进行一次度量建立初始局部模型,在其局部模型中定位出"质心"样本进行二次度量,从而获取最优局部模型;长短期记忆网络训练时,将输出反馈回输入端,使其二次训练能够提高泛化能力.通过钢厂转炉炼钢生产过程的实际数据对方法进行测试和验证,结果表明,按照炼钢工艺要求,温度预测误差在±5℃的精度为76.7％,碳预测误差在±0.01的精度为86.7％.     

以多组分碳氢为基础的燃料液滴蒸发特性的研究

建立了一种在对流热空气下蒸发两组分燃料液滴的蒸发模型。分析了蒸发质量、液滴寿命等参数随燃料碳链长度、环境温度、液滴半径、掺混比等影响因素的变化规律。分析的结果是,随着碳链长度,环境温度,液滴半径和混合比的增加,液滴的蒸发速率加快。