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基于CFD-DEM耦合计算的污水泵性能研究和优化设计

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基于CFD-DEM耦合计算的污水泵性能研究和优化设计

作者：倪子建江苏大学

学位级别：硕士

近年来,我国积极推动污水资源化利用,急需大批高性能的污水处理设备。污水泵是污水处理系统的关键设备,广泛用于输送复杂的固液两相流,这不仅降低了污水泵的水力性能,也容易造成缠绕、堵塞和过载等问题。深入研究污水泵内固液两相流特性... 详细信息

近年来,我国积极推动污水资源化利用,急需大批高性能的污水处理设备。污水泵是污水处理系统的关键设备,广泛用于输送复杂的固液两相流,这不仅降低了污水泵的水力性能,也容易造成缠绕、堵塞和过载等问题。深入研究污水泵内固液两相流特性,对于提升泵的运行效率和可靠性具有十分重要的意义。本文采用CFD-DEM耦合计算方法,开展污水泵输送含有长颗粒固液两相流时的数值模拟研究,分析颗粒长径比、体积分数和密度对固液两相流动特性的影响规律,研究叶轮结构参数对污水泵性能的影响规律,基于径向基神经网络和遗传算法相结合的方法对污水泵性能进行多目标优化。主要研究内容和结论如下:1、总结了国内外学者针对污水泵开展的相关研究,对比了多种两相流模型的优缺点,确定选择CFD-DEM耦合计算的方法开展本文的数值模拟。2、介绍了CFD-DEM耦合计算的基本方法,选取了合适的颗粒模型、接触模型以及阻力模型;搭建了固液两相流泵的性能测试及流场可视化实验台,初步分析了长颗粒在泵内的运动规律,并将数值模拟和实验测试结果进行对比分析,验证了数值模拟方法的可靠性。3、研究了颗粒物性对污水泵内固液两相流动特性的影响规律,结果表明:(1)随着颗粒长径比的增大,扬程与效率先减小后增大,颗粒逐渐偏离压力面向流道中间运动,过泵时间较长的颗粒占比逐渐减小;(2)随着颗粒体积分数的增大,泵的扬程与效率均不断减小,颗粒在流道内的分布从叶片压力面向吸力面延伸,颗粒过泵时间逐渐减小,过泵时间较长的颗粒占比逐渐增大;(3)随着颗粒密度的增大,泵的扬程与效率均不断减小;流道内的颗粒逐渐向后盖板附近以及叶片压力面附近聚集,过泵时间较长的颗粒占比逐渐减少。4、研究了叶轮结构参数对污水泵输送液固两相流时性能的影响规律,结果表明:(1)随着包角的增大,效率与扬程先增大后减小,过泵时间较短、较长的颗粒占比均逐渐减少;(2)随着出口角安放角的增大,扬程不断增大,效率先增大后减小,过泵时间较长的颗粒占比不断增大;(3)随着进口角安放角的增大,效率先增大后减小,扬程不断减小,低、过泵时间较长的颗粒占比均不断减小。5、完成了污水泵多目标优化设计,将叶片出口角安放角、进口角安放角和包角作为优化参数,将提高效率和降低过泵时间较长的颗粒占比作为优化目标,建立拉丁超立方样本,采用径向基神经网络模型进行近似拟合,基于NSGA-II遗传算法进行寻优求解,获得了三组最优参数组合;在保证扬程的基础上,优化后模型泵的效率分别提升3.46%、2.40%和1.81%,其中叶轮结构参数为β=14.68°、β=18.68°和φ=163.25°时,污水泵的水力性能最优;过泵时间较长的颗粒占比分别下降了0.98%、1.62%和2.56%,其中叶轮结构参数组合为β=20.94°、β=19.74°和φ=155.53°时,污水泵的通过性能最优。

关键词：污水泵固液两相流 CFD-DEM 数值模拟性能优化

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电子商务中基于商品分类本体的关联规则挖掘

电子商务中基于商品分类本体的关联规则挖掘

作者：倪子建大连理工大学

学位级别：硕士

目前,通过Web进行商务活动带来的便利和它所产生的交易速度已成为电子商务迅猛发展的关键推动力。对电子商务交易日志文件的挖掘可以得到关于群体客户行为和方式的普遍知识,从而改进服务,给客户个性化的界面,开展有针对性的电子商务以... 详细信息

目前,通过Web进行商务活动带来的便利和它所产生的交易速度已成为电子商务迅猛发展的关键推动力。对电子商务交易日志文件的挖掘可以得到关于群体客户行为和方式的普遍知识,从而改进服务,给客户个性化的界面,开展有针对性的电子商务以更好的满足访问者的需求,扩大商机。关联规则挖掘(Association Rule Mining)是数据挖掘研究的一个重要分支,其目的是为了发现交易数据库中不同商品之间的联系规则,可以用来指导商家科学地安排进货、库存以及货架设计等,在电子商务领域可以用作商品推介等。目前许多关联规则挖掘系统存在缺点是以仅仅在数据内容上产生规则,缺乏领域知识,产生大量的无用的结论。为了解决以上问题,本文提出基于本体的关联规则挖掘。它的优点是:(1)对于数据的更清晰的概括;(2)产生更少的规则;(3)可以进行多层次的泛化,得到更有意义的结果,揭示更一般的概念;(4)可以用来挖掘层次与层次之间的关联规则。本文对基于本体的关联规则挖掘中的3个主要的问题进行了研究:(1)商品分类本体的构建方法和原则,以及使用UNSPSC分类标准作为本体的优点;(2)对于产生的规则使用R-有趣进行精简,并且进行适当得简化;(3)使用改进的Apriori算法实现基于本体的关联规则挖掘的算法。在使用FoodMart2000进行的实例验证中,本文使用Java作为开发语言,使用Jena作为本体引擎,完成了数据的预处理,使用T-tree实现了关联规则挖掘算法,实现了R-有趣的规则精简,并且在范例数据库验证了算法的有效性。

关键词：本体关联规则挖掘 T-tree Apriori

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叶片包角对离心泵水力性能及磨损特性的影响

排灌机械工程学报 2022年第10期40卷 973-980页

作者：刘栋黄凯倪子建杨嵩尤保健江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013 上海凯泉泵业(集团)有限公司上海201804

基于CFD-DEM耦合方法计算离心泵内固液两相的流动及过流部件的磨损,研究不同叶片包角时叶轮的平均磨损率、液相的速度分布、颗粒的运动、颗粒与壁面的接触次数和接触力.研究表明:随着包角的增大,扬程、效率和平均磨损率均先增大后减小;... 详细信息

基于CFD-DEM耦合方法计算离心泵内固液两相的流动及过流部件的磨损,研究不同叶片包角时叶轮的平均磨损率、液相的速度分布、颗粒的运动、颗粒与壁面的接触次数和接触力.研究表明:随着包角的增大,扬程、效率和平均磨损率均先增大后减小;当包角为110°时,颗粒与壁面的接触力和接触次数最大,导致磨损最为严重,磨损严重区域在吸力面中间与前盖板的交界处;包角从90°增大到110°时,颗粒与过流部件壁面之间的接触次数逐渐增多,接触力逐渐增大,增大了离心泵磨损程度;包角从110°增大到160°时,聚集在吸力面中间位置的低速颗粒逐渐减少,导致颗粒与过流部件壁面之间的接触次数逐渐减少,接触力逐渐减小,从而减小了磨损严重的区域,减轻了离心泵磨损程度.

关键词：离心泵离散元模型磨损固液两相流叶片包角

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面向灾害关联的灾害超网模型

系统管理学报 2013年第3期22卷 407-414页

作者：倪子建荣莉莉大连理工大学系统工程研究所辽宁大连116023

自然灾害事件给社会造成巨大损失,这些事件往往关联着其他次生灾害,从而形成灾害链,造成更大的危害。灾害及其所引发的次生灾害与其所发生的地理环境密切相关。从系统论的角度出发,建立了灾害与地理本体网络之间的超网模型,通过对网络... 详细信息

自然灾害事件给社会造成巨大损失,这些事件往往关联着其他次生灾害,从而形成灾害链,造成更大的危害。灾害及其所引发的次生灾害与其所发生的地理环境密切相关。从系统论的角度出发,建立了灾害与地理本体网络之间的超网模型,通过对网络性质的分析,研究了灾害与孕灾环境之间的关系。构建灾害网络以及地理本体网络,具体描述了地理本体网络的拓扑特性,并提出了地理本体网络的构建规则;最后,建立了灾害网络与地理本体网络间的超网络模型。在该超网模型基础上,基于树核计算了超边的相似度,该相似度反映了2个灾害可能的孕灾环境间的相似性,进而利用相似度来计算灾害之间的并发强度。通过对实际数据的计算发现了灾害之间聚集的特性。

关键词：自然灾害超网络地理本体并发强度

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基于Agent的技术合作创新仿真模型

管理评论 2016年第11期28卷 75-84页

作者：尹智刚王延章倪子建大连理工大学信息与决策技术研究所大连116024

学界对技术合作创新进行了大量研究,大体可以分为演化经济学和技术路径两种思路。但是,演化经济学缺少数量方法上的分析,无法反映促成合作的微观基础。而技术的路径依赖,锁定等方法只是关注技术,而忽视了参与合作的主体。为此,本文提出... 详细信息

学界对技术合作创新进行了大量研究,大体可以分为演化经济学和技术路径两种思路。但是,演化经济学缺少数量方法上的分析,无法反映促成合作的微观基础。而技术的路径依赖,锁定等方法只是关注技术,而忽视了参与合作的主体。为此,本文提出了基于Agent的仿真建模方法。采用自底向上的方法对模型展开讨论,首先讨论了技术合作创新的微观概念模型;在此基础上构建了基于Agent的仿真模型,并进行了仿真实验验证模型。最后本文对仿真实验进行了总结。

关键词：智能主体仿真建模仿真实验技术的本质技术公理

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基于超网络的维基百科内容知识本体演化研究

管理科学学报 2013年第12期16卷 68-78页

作者：倪子建荣莉莉刘泉大连理工大学系统工程研究所大连116023

Wiki(维基)作为巨大的知识库是知识共享的重要平台,从宏观角度研究Wiki中文章的知识属性和发展趋势,有利于了解科学技术和人文社会的发展方向.Wiki中文章的标签和概要信息栏中的信息相结合可以有效地概括这篇文章的主要知识,而Wiki内容... 详细信息

Wiki(维基)作为巨大的知识库是知识共享的重要平台,从宏观角度研究Wiki中文章的知识属性和发展趋势,有利于了解科学技术和人文社会的发展方向.Wiki中文章的标签和概要信息栏中的信息相结合可以有效地概括这篇文章的主要知识,而Wiki内容本体可以形式化描述这些语义知识.通过实证研究发现Wiki内容本体有两个重要特点,即存在多元关系和本体的规模不断增长.根据以上两个特点,提出以超网络模型描述Wiki内容本体,进而研究这个超网络模型的演化模式.具体内容如下:以Wiki的内容知识本体YAGO为数据源,提出本体超网络的构建方法;构建了Wiki内容本体超网络;在对上述网络的重要拓扑属性进行分析的基础上,提出了Wiki内容本体超网络的演化模式;对演化模式进行解析和数值模拟,给出了结论.

关键词：超网络维基百科本体演化多元关系 YAGO 超边

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颗粒浓度对离心泵性能及磨损影响的研究

流体机械 2022年第2期50卷 35-42页

作者：黄凯刘栋尤保健倪子建宋涛江苏大学能源与动力工程学院江苏镇江212013 上海凯泉泵业(集团)有限公司上海201804

为研究颗粒浓度对离心泵性能及磨损的影响规律,采用CFD-DEM(Computational Fluid Dynamics-Discrete Element Method)对离心泵内部固液两相流进行数值计算。通过监测过流部件的磨损率和颗粒的运动,分析了不同颗粒浓度时叶片的磨损率、... 详细信息

为研究颗粒浓度对离心泵性能及磨损的影响规律,采用CFD-DEM(Computational Fluid Dynamics-Discrete Element Method)对离心泵内部固液两相流进行数值计算。通过监测过流部件的磨损率和颗粒的运动,分析了不同颗粒浓度时叶片的磨损率、颗粒的平均速度、颗粒与壁面的接触次数和接触力。研究结果表明:随着浓度的增加,扬程和效率减小,叶轮的磨损率增大,叶片比前后盖板更易被磨损,叶片的磨损区域由点状衍变为片状;当颗粒浓度为3%时,颗粒在叶轮内运动时间最长,导致接触次数、接触力和接触区域最大;接触力较大的区域在叶片中间位置,颗粒与吸力面之间的冲击角接近90°,导致不同浓度下吸力面中间磨损最严重。

关键词：离心泵离散元模型磨损固液两相流数值模拟

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面向研发合同的创新合作伙伴选择策略研究

大连理工大学学报（社会科学版） 2016年第4期37卷 57-63页

作者：尹智刚王延章倪子建大连理工大学信息与决策技术研究所辽宁大连116024

研发合同是当前技术合作创新的重要形式,选择合作伙伴是其中的一个重要问题。文章提出通过构建基于Agent的仿真模型来研究合作伙伴选择策略、仿真系统的构建、创新成果的评估,最后通过计算实验进行仿真,对权重法、最小最大法和最短距离... 详细信息

研发合同是当前技术合作创新的重要形式,选择合作伙伴是其中的一个重要问题。文章提出通过构建基于Agent的仿真模型来研究合作伙伴选择策略、仿真系统的构建、创新成果的评估,最后通过计算实验进行仿真,对权重法、最小最大法和最短距离法在不同的条件下进行了比较。研究发现如果搜索成本较高、项目周期短时,最小最大法较好;反之,最短距离法较好。

关键词：技术创新合作仿真建模企业规模复杂系统帕累托指数

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面向应急主体的预案形式化模型

系统管理学报 2015年第5期24卷 644-653页

作者：倪子建荣莉莉郄子君大连理工大学系统工程研究所辽宁大连116023

为不同的应急主体,提供在不同状态下应进行的应急工作,是预案内容的重要组成部分。为了能利用计算机方便而快速地得到上述类型信息,并将众多的应急工作有序地组织起来,提出基于顶层本体的预案形式化模型。具体内容包括:1基于顶层本体建... 详细信息

为不同的应急主体,提供在不同状态下应进行的应急工作,是预案内容的重要组成部分。为了能利用计算机方便而快速地得到上述类型信息,并将众多的应急工作有序地组织起来,提出基于顶层本体的预案形式化模型。具体内容包括:1基于顶层本体建立预案领域本体;2解决了模型中多元关系表示问题;3实现了对于原型系统中有用信息的检索;4应急工作并不是无须罗列的,利用时间推理将散布于不同位置的应急工作连接起来。

关键词：预案形式化模型顶层本体多元关系时间推理