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超临界萃取过程设定值参数优化方法研究

超临界萃取过程设定值参数优化方法研究

作者：魏红波长春工业大学

学位级别：硕士

超临界萃取技术作为代表绿色环保理念之一的绿色分离技术,目前已广泛应用于食品、化工、医药、石油、环境等领域。超临界萃取过程设定值参数优化方法研究是超临界萃取技术研究中一项重要的课题,在超临界萃取过程中萃取温度、萃取压力、... 详细信息

超临界萃取技术作为代表绿色环保理念之一的绿色分离技术,目前已广泛应用于食品、化工、医药、石油、环境等领域。超临界萃取过程设定值参数优化方法研究是超临界萃取技术研究中一项重要的课题,在超临界萃取过程中萃取温度、萃取压力、萃取剂流量等因素的变化都会影响萃取率,而这些因素之间又不是单一作用的,它们之间存在着一定的耦合关系。本文从理论研究出发结合CO超临界萃取葡萄籽油的实验,对超临界萃取技术原理及其工艺流程进行了分析,根据单因素原则分别分析了CO超临界萃取过程各因素对萃取率的影响,并选用RBF神经网络算法结合遗传算法和K-均值聚类算法建立超临界萃取工艺模型,实现对超临界萃取过程设定值参数优化,获得最优工艺参数。全文主要包括下三个部分:(1)以HA221-40-11超临界萃取设备为基础,CO为萃取剂,葡萄籽为萃取原料,进行超临界萃取实验,根据单因素实验原则,分析各个因素对超临界萃取率的影响。(2)根据前期的实验数据,选用RBF神经网络作为建模工具,结合K-均值聚类算法确定神经网络隐含层节点,并利用遗传算法优化神经网络权值,增强神经网络泛化能力,提高模型精度,建立超临界萃取工艺模型。(3)采用遗传算法实现超临界萃取过程设定值参数的优化,得到输入输出的最优解,获得的最佳工艺参数为:CO流量33L/h,萃取压力43MPa,萃取温度39℃,此时的萃取率为19.08%。在获得最佳工艺参数后,对最优解进行实验验证,并对实验结果进行误差分析。

关键词： CO2超临界萃取参数优化 RBF神经网络遗传算法最优解K-均值聚类算法

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化学机械抛光工艺中相关问题的数值模拟

化学机械抛光工艺中相关问题的数值模拟

作者：魏红波湘潭大学

学位级别：硕士

随着21世纪科学技术的突飞猛进,微电子技术是当代科技发展最快的技术之一,而集成电图(Integrate Circuits简称IC)又是微电子技术的核心。随着IC技术朝着特征尺度逐渐微细化、硅单晶片大直径化、集成度高密集化等趋势的发展,对抛光工艺... 详细信息

随着21世纪科学技术的突飞猛进,微电子技术是当代科技发展最快的技术之一,而集成电图(Integrate Circuits简称IC)又是微电子技术的核心。随着IC技术朝着特征尺度逐渐微细化、硅单晶片大直径化、集成度高密集化等趋势的发展,对抛光工艺技术提出了更加严格的要求。当IC工艺尺度进入0.25微米之后,能够实现全局平坦化的化学机械抛光(CMP)技术己成为IC设备制造业关键工艺技术之一。目前分形理论已经被引入到粗糙表面接触、摩擦、磨损和磨屑分析等方面的研究中,这为解决难以处理或表达不准确的复杂摩擦学问题提供了新的研究途径,同时对摩擦学理论的深入研究起到了一定的推动作用。本文工作之一考虑了晶片和抛光垫的表面粗糙程度,利用分形技术构造了新膜厚,并将其应用于CMP过程中,分析了新膜厚对CMP过程抛光液的压力分布以及无量纲荷载和转矩的影响压力的影响。由于抛光工艺的特殊性,很难通过实验准确地测量抛光过程中晶片表面的压力分布。对于单面抛光,测量晶片的压力分布的实验也只是局限于晶片上的有限个点;对于双面抛光几乎就没有测量晶片的表面压力分布的实验。本文工作之二利用数值模拟的方法研究双面抛光中晶片表面的压力分布,建立了双面抛光工艺中晶片上下表面的压力分布模型,获得了晶片和抛光垫表面的速度分布关系,分析了自由晶片在抛光过程中的运动状态,数值分析了自由晶片在压力荷载及转矩平衡时晶片上下表面的平均压力分布;根据文献报道的工艺条件通过调整抛光参数组合获得了最小的平均压差率,利用正交实验法数值分析发现抛光工艺参数对压力分布影响的主次关系。

关键词：化学机械抛光双面抛光润滑方程粗糙表面分形压力分布平均压差率

三维定常/非定常Stokes方程的维数分裂算法(英文)

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工程数学学报 2015年第3期32卷 445-461页

作者：魏红波侯延仁西安交通大学数学与统计学院西安710049 西安交通大学计算地学研究中心西安710049

本文针对三维柱形区域提出了定常/非定常Stokes方程基于一致分裂格式的维数分裂算法(DSA).文章推导了三维定常/非定常Stokes方程维数分裂方法的数值迭代格式.新算法的优势在于一系列的二维问题能够并行执行,而且数值计算中避免了三维网... 详细信息

本文针对三维柱形区域提出了定常/非定常Stokes方程基于一致分裂格式的维数分裂算法(DSA).文章推导了三维定常/非定常Stokes方程维数分裂方法的数值迭代格式.新算法的优势在于一系列的二维问题能够并行执行,而且数值计算中避免了三维网格的生成.大量的数值结果表明新算法既能获得最优收敛阶,而且能获得比采用四面体元求解更精确的逼近解.最后,通过采用并行求解新算法能够得到比较好的加速比和并行效率.

关键词：维数分裂算法一致分裂格式 Stokes方程并行求解技术

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双面抛光工艺的流场压力分布

应用力学学报 2010年第3期27卷 500-504页

作者：魏红波谭援强张浩李明军湘潭大学湘潭411105

建立了双面抛光工艺中晶片上下表面的压力分布模型,获得了晶片和抛光垫表面的速度分布关系,分析了自由晶片在抛光过程中的运动状态以及在压力荷载及转矩平衡时晶片上下表面的平均压力分布。数值计算结果表明:荷载压力越大,平均压差率越... 详细信息

建立了双面抛光工艺中晶片上下表面的压力分布模型,获得了晶片和抛光垫表面的速度分布关系,分析了自由晶片在抛光过程中的运动状态以及在压力荷载及转矩平衡时晶片上下表面的平均压力分布。数值计算结果表明:荷载压力越大,平均压差率越小;抛光垫转速越小,太阳轮转速越小;抛光液粘度越小,平均压差率越小。同时,根据通过调整抛光参数组合获得了最小的平均压差率,并利用正交实验法数值分析。研究发现抛光工艺参数对压力分布影响的主次关系依次为荷载压力、抛光液粘度、抛光垫转速、太阳轮转速。

关键词：双面抛光压力分布润滑方程平均压差率数值模拟

自然对流问题两重网格算法的残量型后验误差估计(英文)

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工程数学学报 2015年第1期32卷 116-130页

作者：张运章侯延仁魏红波河南科技大学数学与统计学院洛阳471023 南京大学数学系南京210093 西安交通大学数学与统计学院西安710049

本文得到了自然对流问题基于牛顿迭代两重网格算法的残量型后验误差估计.相对于标准有限元一层方法的后验误差估计,牛顿迭代两重网格算法的后验误差估计多了一些额外项.通过研究这些额外项的渐近行为,本文得到了这些额外项在误差估计中... 详细信息

本文得到了自然对流问题基于牛顿迭代两重网格算法的残量型后验误差估计.相对于标准有限元一层方法的后验误差估计,牛顿迭代两重网格算法的后验误差估计多了一些额外项.通过研究这些额外项的渐近行为,本文得到了这些额外项在误差估计中所起的作用.对于牛顿迭代两重网格方法的最优粗细网格匹配尺寸,这些额外项的收敛阶不高于离散解的收敛阶.数值算例验证了理论分析结论.

关键词：两重网格有限元法自然对流问题后验误差估计

热传导对流问题的自适应最小二乘Galerkin/Petrov混合有限元法

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应用数学和力学 2011年第10期32卷 1182-1198页

作者：张运章侯延仁魏红波西安交通大学理学院西安710049 河南科技大学数学与统计学院河南洛阳471003

对热传导对流问题提出了自适应Galerkin/Petrov最小二乘混合有限元法.该算法对任何速度和压力有限元空间的组合是相容和稳定的(不需要满足Babuka-Brezzi稳定性条件).利用Verfürth的一般理论,得到了热传导对流问题的残量型的后验误差... 详细信息

对热传导对流问题提出了自适应Galerkin/Petrov最小二乘混合有限元法.该算法对任何速度和压力有限元空间的组合是相容和稳定的(不需要满足Babuka-Brezzi稳定性条件).利用Verfürth的一般理论,得到了热传导对流问题的残量型的后验误差估计.最后通过几个数值算例验证了方法的有效性.

关键词：热传导对流问题后验误差分析混合有限元自适应有限元最小二乘Galerkin/Petrov法

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港珠澳大桥深水地基载荷试验技术

岩土力学 2018年第S2期39卷 480-485页

作者：刘亚平胥新伟魏红波宋江伟中交第一航务工程局有限公司天津300461 中交天津港湾工程研究院有限公司天津300222 中交一航局第二工程有限公司山东青岛266071

港珠澳大桥沉管隧道长约6.7km,最大埋深为44m,管节分别埋置在不同深度、不同类型的土层上。为避免隧道在不同类型地基上产生较大的差异沉降,分别采用挤密砂桩、块石夯平等地基处理技术,并在处理后的地基上铺设1.3 m厚的碎石垫层。为获... 详细信息

港珠澳大桥沉管隧道长约6.7km,最大埋深为44m,管节分别埋置在不同深度、不同类型的土层上。为避免隧道在不同类型地基上产生较大的差异沉降,分别采用挤密砂桩、块石夯平等地基处理技术,并在处理后的地基上铺设1.3 m厚的碎石垫层。为获得处理后地基及地基上铺设的碎石垫层在荷载作用下的沉降,设计了水下载荷试验系统,成功获得了不同水深处的地基沉降,验证了不同类型地基的变形协调性,同时为碎石垫层预抬量设计提供了实测数据。试验揭示了不同方法处理后的地基沉降特性,经过与隧道沉降数据对比,试验揭示的地基沉降特性与沉管沉降特性相符,验证了该试验系统的可靠性。

关键词：水下地基载荷试验沉管隧道碎石垫层

线性化粘弹流体流的自适应亏量校正算法研究（英文）

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工程数学学报 2015年第6期32卷 927-940页

作者：张运章魏红波侯延仁河南科技大学数学与统计学院，洛阳 471023 南京大学数学系，南京 210093 西安交通大学数学与统计学院，西安 710049

本文研究粘弹性非牛顿流体的数值计算问题.粘弹性非牛顿流体是介于流体和固体之间的,具有复杂本构关系的物质.由于该问题极其复杂,它的数值模拟非常困难.本文将预估校正方法和自适应有限元方法结合起来研究了线性化粘弹流体流.理论上得... 详细信息

本文研究粘弹性非牛顿流体的数值计算问题.粘弹性非牛顿流体是介于流体和固体之间的,具有复杂本构关系的物质.由于该问题极其复杂,它的数值模拟非常困难.本文将预估校正方法和自适应有限元方法结合起来研究了线性化粘弹流体流.理论上得到了自适应预估校正方法的可依赖后验误差估计.最后给出一些数值试验验证了自适应预估校正方法对于线性化粘弹流体流的有效性.本文为进一步研究更复杂的粘弹性非牛顿流体奠定了基础.

关键词：线性化粘弹流体流有限元方法自适应预估校正算法后验误差估计

Adaptive mixed least squares Galerkin/Petrov finite element method for stationary conduction convection problems

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Applied Mathematics and Mechanics(English Edition) 2011年第10期32卷 1269-1286页

作者：张运章侯延仁魏红波 School of Science Xi'an Jiaotong University School of Mathematics and Statistics Henan University of Science and Technology

An adaptive mixed least squares Galerkin/Petrov finite element method （FEM） is developed for stationary conduction convection problems. The mixed least squares Galerkin/Petrov FEM is consistent and stable for any combination of discrete velocity and pressure spaces without requiring the Babuska-Brezzi stability condition. Using the general theory of Verfiirth, the posteriori error estimates of the residual type are derived. Finally, numerical tests are presented to illustrate the effectiveness of the method.

关键词： conduction convection problem posteriori error analysis mixed finite element adaptive finite element least squares Galerkin/Petrov method