A mathematical approach for retrofit and optimization of total site steam distribution networks

This paper presents a generic mathematical model for retrofitting the steam power plants in an industrial site. The industrial sector under review consists of one steel mill, one oil refinery, and several petrochemical plants, where only small-scale steam integration has been implemented before this study. The relevant unit models in a typical steam power plant are established, and the steam plant retrofit problem is formulated as a mixed-integer nonlinear program (MINLP). Feasible retrofit alternatives suggested by experienced field engineers are investigated in sequence to examine the revenue of those possible modifications. The first scenario examines operational optimization of existent plants; the second option allows installation of one new turbine and replacement of several boilers and turbines with lower efficiency; the third scenario considers using a steam ejector to upgrade the disqualified import steam in the oil refinery. The significant merits from these three retrofit alternatives show that the proposed MINLP formulation has been a great help to enhance the inter-plant steam integration in an industrial sector.     

阿克苏河年径流变化的非线性特征

以阿克苏河流域的托什干河、库玛拉克河和阿克苏河干流为例,基于1957-2008年的径流序列,运用小波分析和R/S分析方法分析了阿克苏河径流过程的非线性特征,揭示了流域径流的变化规律,得出以下结论:①库玛拉克河、托什干河及阿克苏河干流的年径流序列均呈增加的趋势,且都以20世纪80年代后期为分界点分为两个阶段:前期径流较少,处于枯水期;后期径流较多,处于丰水期。②阿克苏河流域年径流量变化存在较长周期,长周期中又包含着短周期;其中,18 a和22 a的周期贯穿于整个时间序列,为流域径流的第一主周期。③流域内三条河流各个时段径流量的Hurst指数值几乎都大于0.5,表明流域径流的时间序列具有长期持续的特征;从各条河流最后一个时段的Hurst指数可以推断,在2008年后的一段时间里流域径流量将会继续保持增加趋势。     

考虑非线性吸附时溶质在有限厚度粘土中的一维扩散解

在采用非线性分段式吸附等温模式的基础上,建立了溶质在粘土中的一维扩散模型,在考虑有限厚度边界及土中溶质背景浓度的条件下得到了相应的解.模型引入了移动边界以说明当溶质在粘土孔隙水中的浓度达到某一较高值后,阻滞因子将发生显著变化.算例分析表明,该模型和考虑经典非线性吸附等温线得到的结果相差不大,这进一步说明了该模型的合理性.考虑非线性吸附效应对溶质迁移有重要影响.在较高溶质浓度下采用线性吸附等温模式会得到偏不安全的结果.该解相对较简单,并可用于验证各种数值模型、拟合试验数据等.     

CHAOTIC FORECASTING OF DISCHARGE TIME SERIES: A CASE STUDY1

ABSTRACT: This paper considers the problem of forecasting the discharge time series of a river by means of a chaotic approach. To this aim, we first check for some evidence of chaotic behavior in the dynamic by considering a set of different procedures, namely, the phase portrait of the attractor, the correlation dimension, and the largest Lyapunov exponent. Their joint application seems to confirm the presence of a nonlinear deterministic dynamic of chaotic type. Second, we consider the so‐called nearest neighbors predictor and we compare it with a classical linear model. By comparing these two predictors, it seems that nonlinear river flow modeling, and in particular chaotic modeling, is an effective method to improve predictions.     

茶树-土壤生态系统中HTO的迁移与消长动态

采用模拟污染物的同位素示踪技术研究HTO（氚水）在茶树-土壤模拟生态系统中的迁移规律。测定了植物和土壤样品中两种形态氚（自由水氚和结合态氚）的比活度，并应用具有相互交换的双库室开系统模型确定了茶和土壤分室的拟合方程。结果表明：引入土壤中的HTO，不仅在系统积分室间转移和分配，而且迅速向系统外扩散；HTO中的氚以自由水氚和结合态氚形式存在于茶树中，以吸湿性水氚和结晶水氚存在于土壤，其中自由水氚（或吸湿性不氚）远大于结合态氚（或结晶水氚）；对实验数据进行回归分析得；茶树植株中的总氚比活度Ct(t)=314.09(e^-0.0569t-e^-0.3777t)，土壤中的总氚比活度Cs(t)=136.73e^-0.3777t 112.22e^-0.0569t。     

遗传双线性模型在海洋冰情预测中的应用

提出了一套建立双线性模型（ＢＭ）的简便方案。用作者研制的加速遗传算法可同时估计ＢＭ模型各参数,成功地解决了ＢＭ建模这一难题,为ＢＭ模型的广泛应用提供了强有力的工具。实例的计算结果说明,这套方法在海洋冰情预测中是可行而有效的,通过利用预测过程中产生的残差信息进行反馈矫正,保证了ＢＭ模型高的拟合粗度和稳健的预测性能,增强了ＢＭ对复杂非线性动态系统的适应性。该方案具有一般性,在各种非线性时序动态预测中具     

斜坡滑动失稳演化的非线性机制与过程研究进展

文章对非线性动力学系统(NDS)理论在斜坡稳定性(岩石平面滑动斜坡和圆弧滑动土坡)和滑坡预报方面的研究进展作了评述,内容包括:滑面介质本构方程、失稳判据、水的作用机制、蠕变三阶段的理论解释、滑坡物理预报模型、预报指标与混沌模型的建立等,最后指出了进一步研究的方向与课题。     

AGA法及其在非线性数学模型参数估计中的应用

介绍了在基因算法基础上改进的加速基因算法（ＡＧＡ），并通过环境非线性数学模型参数估计实例对该法与传统参数估计方法进行了比较。初步结果表明，ＡＧＡ法直观、简便、拟合精度高、通用性强，易为广大环境工程技术人员理解和使用。     

转子-轴承-干气密封系统振动响应及结构优化

目的为了提高干气密封系统在运行工况下的稳定性,对密封螺旋槽槽型参数进行优化。方法根据转子-轴承-干气密封系统轴向振动动力学模型,建立双自由度振动方程。在特定的工况下,通过Maple软件多次拟合求解气膜非线性方程,得到气膜轴向刚度和阻尼。运用MATLAB软件中的龙格-库塔法对三阶的非线性振动方程数值求解,绘制不同螺旋角度下的时间历程图和相图,分析对比不同螺旋角度下静环的振动位移。结果从螺旋角度与静环振动位移的关系得出,当α=74.53°时,静环振动位移最小,其最大振幅为7μm,最大振速为7μm/s;当α=73.78°时,静环振动位移最大,其最大振幅为16.5μm,最大振速为17μm/s。改变螺旋角度可以调节和减小静环的振幅。结论在考虑叶轮转子的气动力和轴承油膜力的干气密封系统下,螺旋角度的增加能够提高系统运行的稳定性,增加螺旋角度(0.5°~0.6°)使得动静环的追随性最佳,对干气密封结构的设计提出了指导。     

非线性拉伸对甲烷-空气预混火焰燃烧特性的影响

使用定容燃烧弹与高速纹影照相系统研究了不同当量比下甲烷-空气预混气体的层流火焰燃烧特性。实验数据同时应用传统线性模型和非线性模型分析了不同当量比对球形扩展火焰的传播速率和马克斯坦长度的影响。结果显示:随着当量比的增加,层流燃烧速率先增大后减小,直到当量比为1.1时,火焰速率达到最大值。马克斯坦长度始终为正值,且随着当量比的增大而增大。在所有当量比条件下,线性和非线性方法计算的火焰速率大致相同,差值小于0.01 m/s;线性方法得到的马克斯坦长度均大于非线性模型计算的结果,并随着当量比的增大,两种方法得到的马克斯坦长度的差值更加显著。