在许多工业应用和能源工程的磁流体流动传热中，外部磁场抑制导电流体的湍流脉动，降低了其对流传热系数。基于涡流发生的球凸板是一种高效的强化换热手段，其主要特点是传热强度大、流动阻力小、综合传热性能高，本文数值研究了利用球凸板强化磁场中导电流体自由表面流动换热的性能。计算采用磁场作用下的修正湍流模型和诱导磁场方程，并利用标量输运方程的求解器对它们进行求解。结果表明，在中等Hartmann数(30～70)下，球凸板的换热增强因子达到1.3～2.3，而阻力损失仅为光滑平板的1.34～1.45倍。在获得较高强化传热效果的同时，球凸板的阻力损失增加相对较小，因而获得了较高的综合传热性能。

搭建了污垢实验系统以测得管壁温度和出、入口温度等参数，并将这些参数作为模型的输入变量，以污垢热阻值作为模型的输出变量，利用最小二乘支持向量回归机搭建了污垢预测模型，对光管的污垢特性进行了预测。一方面，通过与测量结果相比较，验证所搭建的模型是合理可行的；另一方面，通过对多次预测结果分析比较得出，该模型不但适用于流速、水浴温度、材质等参数为定值的情况，而且当这些参数发生改变时，该模型也是适用的。

对温度梯度场内垂直管中可吸入颗粒物在湍流工况下的运动特性和热泳沉积规律进行了实验研究，使用颗粒动态分析仪（PDA）在线测量了颗粒物在管道截面上的速度和浓度分布。重点研究了主流与水冷壁面的温差对粒径范围0～2.5 μm颗粒（PM2.5）的运动和沉积的影响，得到其沉积效率。结果表明，湍流扩散作用使颗粒在近壁面富集，而热泳力是PM2.5在冷壁面上发生沉积的最主要因素。得到了PM2.5热泳沉积的半经验公式，计算值与实验结果较为接近。

气固流化床内静电荷的积累会导致颗粒团聚、静电放电、结片甚至爆炸等严重后果，在工业流化床反应器内控制静电的水平具有重要的现实意义。针对LLDPE-N₂体系，对静电引发剂的加入提出了电势-电负性（δU-χ_i）假设，即金属离子的电负性χ_i很大程度上决定了金属氧化物与聚乙烯颗粒接触分离后的电性，χ_i与静电引发剂添加前后静电电势的变化呈负相关。将静电引发剂分成负静电引发剂、正静电引发剂和非活泼液体静电引发剂3类，推测了3类静电引发剂加入后对于床内静电势分布的影响，并设计了相应的在气固流化床内添加静电引发剂的实验。实验结果显示负静电剂的加入，使得整床的静电水平显著升高；正静电引发剂的少量加入，流化床内的静电水平有明显降低；非活泼液体静电引发剂的注入，流化床内的静电水平显著下降。实验结果与利用δU-χi假设预测的结果相吻合，可为生产过程中静电引发剂的添加提供指导。

文氏管用于精确控制液氢/液氧推进液体火箭发动机的燃料流量。考虑汽蚀过程热效应并假设气相与液相间热平衡，利用计算流体力学方法对液氧文氏管的汽蚀特性进行分析。首先给出了基于多相均匀流模型的雷诺平均Navier-Stoker方程组（RANS）及完全汽蚀模型的数值模型。然后通过对液氮水翼汽蚀过程的计算，得到压力、温度等分布并与美国NASA实验数据做对比，验证了数值模型的准确性。最后详细分析了液氧文氏管的汽蚀特性，给出了文氏管壁面压力、温度及汽蚀强度的分布，考察了进出口压比对汽蚀特性的影响，分析了低温流体维持汽蚀过程的机理。本文计算结果可用于指导液氧汽蚀文氏管的设计。

为在脱硫喷淋塔中借助蒸汽相变原理促进PM_2.5凝结长大，需要在塔内建立适宜的过饱和水汽环境。基于此，建立喷淋洗涤条件下气液两相热质传递模型，系统研究了操作参数对塔内饱和度分布特性的影响规律。结果显示，通过降低喷淋液温度、增加塔进口烟气含湿量，以及在喷淋区上方添加蒸汽均能够在塔内建立过饱和水汽环境；采用较大的液气比、较小的喷淋液滴直径有利于水汽饱和度的提高。获得了改变操作参数在脱硫喷淋塔内建立过饱和水汽环境的措施，对实际的脱硫除尘工艺的设计和运行具有指导意义。

以Raney Ni为催化剂，在温和条件下(523～723 K)实现了苯酚催化水蒸气重整制氢反应。研究表明，反应温度、液体空速和原料浓度等反应条件是影响苯酚转化率和H₂选择性的重要因素，较高的反应温度和较低的液体空速有利于提高苯酚转化率，但不利于提高H₂选择性。对比苯酚水相重整制氢过程发现，尽管水蒸气重整反应温度相对较高，且需要汽化原料使反应在气相中进行，但该过程具有比水相重整更高的H₂选择性(93%～100%)。此外，Raney Ni催化剂上苯酚水蒸气重整反应与现有的文献结果比较还具有反应条件温和、催化剂稳定性好(60h)以及CO含量低(CO/CO₂摩尔比为0.01～0.2)等优点。将该技术应用于工业含酚有机废水的资源化处理制备的H₂可以直接作为氢源使用。

研究了Co的掺杂对Pt/CNTs催化剂催化加氢肉桂醛反应性能的影响。结果发现, Co的掺杂对Pt/CNTs催化剂催化加氢活性起到明显促进作用, 并有利于C＝O基团的选择性加氢。Pt-0.17% Co/CNTs催化剂显示了较高的肉桂醇加氢选择性, 在反应条件为70℃、2 MPa和1.5 h时, 肉桂醛的加氢转化率达到97.1％,生成肉桂醇的选择性达到93.6％。同时, 初步研究了该催化剂上肉桂醛催化加氢反应动力学, 催化反应的活化能为26.5 kJ•mol^-1。

采用后合成方法，将γ-巯基丙基三乙氧基硅烷嫁接到黏土表面，获得含磺酸有机功能团的黏土固体酸催化剂。经XRD、N₂ 吸附-脱附、FTIR、吡啶吸附和酸量滴定等物性结构表征及催化四氢呋喃聚合的反应活性评价，结果表明，改性后的黏土保持了原有黏土介孔结构，孔径分布集中在3 ～4.3 nm，酸量增加了35％，在催化四氢呋喃聚合反应中显现出较高的催化活性，在反应温度为35℃、反应时间为8 h的条件下，聚合产物收率达30％，得到数均分子量为2000左右、可用作氨纶生产原料的聚合物。

采用十二烷基硫酸钠（SDS）对纳米CuO/TiO₂光催化剂进行疏水改性，并在可见光的照射下，研究了疏水性CuO/TiO₂对硝基苯降解的影响因素。实验表明：SDS-CuO/TiO₂催化剂具备完整的锐钛矿和CuO晶体衍射峰；SDS负载量变化对催化剂的紫外可见吸收性能没有影响；催化剂表面的疏水位主要是长链烷基。各影响因素的最佳水平分别是：SDS负载量2.3 g•（2.5 g TiO₂）^-1，初始浓度400～500 mg•L^-1，催化剂用量0.2 g•L^-1，pH 9，H₂O₂添加量6 ml•L^-1。最佳条件下硝基苯2 h降解率为80％，4 h降解率为93％。

以实验室制备的羟基化锌(ZnOOH)为催化剂，探讨了其催化水中臭氧分解和降解水中痕量对氯硝基苯(p-CNB)的途径，并通过ESR实验验证了自由基反应机理。结果表明：ZnOOH可促进水中臭氧分解，使其一级分解速率常数提高了187%。反应20 min时，O₃/ZnOOH对p-CNB的去除可以达到96.1%，比单独O₃提高了1倍多。ZnOOH催化臭氧分解过程中促进了羟基自由基生成，用叔丁醇捕获生成的羟基自由基后，ZnOOH催化臭氧氧化p-CNB的反应速率常数降低了至少10倍。催化剂表面羟基含量与催化臭氧化水中p-CNB的效果之间没有直接的关系。当溶液pH值接近表面零质子电荷点pH_pzc即表面几乎电中性时，O₃/ZnOOH降解p-CNB效果最好。

在硫酸电解液中，用阳极氧化法在纯钛表面制备了纳米多孔TiO₂薄膜，并通过光沉积法进行了载银修饰。采用XRD、SEM对薄膜的形貌与相结构进行了表征，并考察了电流密度、电压和电解液浓度等对生成的TiO₂薄膜光催化灭菌性能的影响。结果表明：TiO₂薄膜由锐钛矿型和金红石型组成。随电压升高，金红石型的含量逐渐增多，微孔孔径增大，在电流密度为150 mA•cm^-2时，分别由120 V时的19%和93 nm增加到180 V时的96%和283 nm。电流密度的适当增大和适量的载银修饰有助于提高TiO₂薄膜光催化灭菌性能。在1 mol•L^-1硫酸溶液中，140 V/150 mA•cm^-2条件下制备的TiO₂薄膜，经3 g•L^-1硝酸银溶液中载银修饰后灭菌效果最佳。

通过修改化学动力学计算软件CHEMKIN Ⅲ中的SENKIN程序包，建立了定容弹中瓦斯爆炸过程的计算模型，其化学反应采用了详细反应机理(包括53种组分、325个反应)。利用此模型对瓦斯爆炸过程中反应物浓度、活化中心浓度、爆炸后部分致灾性气体浓度的变化趋势进行了详细分析；通过对瓦斯爆炸详细反应机理的敏感性分析，找出了影响瓦斯爆炸以及爆炸后部分致灾性气体生成的关键反应步，同时，对水抑制瓦斯爆炸及爆炸后致灾性气体生成的机理进行了分析。结果表明，当混合气中不含水时，瓦斯爆炸后温度、压力将分别达到2700 K、0.22 MPa左右；当混合气中含10%水时，温度、压力将分别降低到2580 K、0.21 MPa；而当混合气中含15%水时，与混合气中不含水相比，温度、压力分别降低了180 K、0.025 MPa；同时，混合气中的水对瓦斯爆炸及爆炸后CO、CO₂、NO₂的生成起抑制作用。

电场破乳过程中，乳化油液中椭球形水滴间的电场力目前尚未有好的理论求解方法。通过建立水滴的“二分子”椭球模型，利用坐标变换把椭球问题转换成圆球问题,并运用双球面坐标和Maxwell应力张量理论，推导出两椭球水滴间的径向和切向电场力的表达式。算例结果表明，“二分子”椭球模型计算的大间隔椭球水滴间电场力与偶极子圆球模型的计算结果基本一致，吸引-排斥临界角经修正后与Eow的实验结果基本吻合；模型可计算小间隔水滴间的电场力及作用临界角，计算数值均大于大间隔水滴情况下的计算结果，体现了水滴间隔对水滴表面极化电荷分布产生的影响。

针对实际生产中扰动的时变性，提出了一种扰动自适应的鲁棒预测控制（RAMPC）算法以提高扰动抑制性能。采用时间序列（ARMA）模型在线辨识系统的不可测扰动，通过基于多次迭代思想的递推辨识算法（multi-iteration pseudo-linear regression，MIPLR）来保证在线辨识的质量和收敛速度。考虑到数据与辨识模型的不确定性，改用min-max形式描述MPC算法的控制作用优化命题，并将在线辨识过程中的误差数据引入min-max命题，使在线辨识与控制作用鲁棒优化求解紧密结合起来，提高算法鲁棒性。进一步将此min-max问题转换为一个等效的非线性min问题，并采用多步线性化方法实现快速求解，解决了传统min-max方法在线计算负荷高的问题。仿真结果表明了该算法的有效性。

训练样本的准确性对回归分析模型有很大的影响，然而训练样本中难免会出现一些造成分析模型失效的奇异点。 为克服奇异点对回归模型的影响，本文提出了一种基于M估计器的支持向量机（M-SVM）。它采用M估计器的目标函数代替最小二乘支持向量机（LS-SVM）目标函数中的残差平方和，同时提出了M-SVM的迭代求解算法，并将该算法应用于含有奇异点的低维仿真数据回归和汽油近红外光谱定量分析中。实验结果证明，相比于其他的支持向量机，M-SVM具有更好的稳健性和分析精度。

在以球磨机为主要生产设备的工业过程中，球磨机负荷是与生产效率和能源消耗密切相关的重要指标。针对难以采用常规方法控制球磨机负荷的难题，将多传感器数据融合和案例推理方法相结合，提出了氧化铝生料浆配料过程的球磨机负荷优化控制方法。利用球磨机的振动和电流信号，采用多传感器数据融合方法在线估计出球磨机的负荷状态，在此基础上，采用案例推理方法自动调整进入球磨机的干料总量，从而使球磨机在“最佳负荷状态”下运行。将所提出的优化控制方法进行工业实验，结果表明，球磨机的台时产能得到了较大提高，同时降低了能源消耗并减少了“堵磨”故障次数，取得了良好的经济效益。所提出的方法为化工、冶金和电力等其他行业的球磨机负荷控制提供了重要的参考价值。

采用涂附法制备了石墨镀银电极。用配有EDS的扫描电子显微镜(FE-SEM)对石墨镀银电极表面结构进行了表征，以石墨镀银电极和石墨电极为工作电极，采用线性扫描法研究了硫化黑在NaOH溶液中的电化学还原行为，探讨了溶液pH值对硫化黑2BR 200%电还原反应的影响。实验结果表明：用涂附法制备得到的石墨镀银电极表面分布了大量金属银颗粒，该石墨镀银电极对硫化黑2BR 200%的还原反应显示了很高的电催化活性，其电催化活性高于石墨电极；电解液的pH值越大，硫化黑的电还原反应就越容易。在恒电流电解中，以镀银石墨电极为阴极，电流密度为6.25 mA•cm^-2，反应温度为(27±2)℃时，硫化黑的电解实验的电流效率可达92.2%。

依据短程反硝化除磷原理，在SBR装置中加入厌氧池污泥，采用厌氧/缺氧工艺，投入亚硝酸盐以富集短程反硝化除磷菌（SDPB），并进行SDPB的筛选、分离，采用传统与现代分子生物学鉴定相结合手段确定其分类地位，同时进行不同营养条件和环境条件下菌的生物学利用研究。结果表明：该菌株为一株新的兼性厌氧菌株，具有同步短程反硝化和除磷功能。通过细菌形态、生理生化指标、培养特征和16S rDNA序列进行同源性比较，鉴定该菌株为不动杆菌属，相似性高达99.3%，该种尚未见文献报道。Gi菌的最佳碳源为乙酸钠。此菌不仅可以利用NO^-₂也可以利用NO^-₃为电子受体。Gi菌的最佳pH值为7。温度为25℃时的反硝化除磷效果最好，适宜的温度为20～35℃。当温度为10℃时微生物生长受到抑制，温度高于35℃时活性下降。磷、氮的最高去除率分别可达82.94%和82.99%。

分别以氨水和尿素溶液作为还原剂，在管式反应器上详细研究了CO含量对烟气SNCR（选择性非催化还原）脱硝性能的影响。结果表明，CO含量增加导致：（1）SNCR脱硝温度窗口和最佳脱硝温度向低温方向移动，同时脱硝温度窗口宽度变窄、最大脱硝效率降低，尤其是以氨水作为还原剂时更为突出；（2）N₂O排放的峰值升高；当以尿素溶液作还原剂时，N₂O排放温度窗口主要向低温方向扩展；当以氨水作还原剂时，N₂O排放温度窗口向低温和高温两个方向扩展；（3）NH₃及HNCO残留量曲线向低温方向移动。维持相同的φ（CO）/φ（urea），氨氮比增加将导致最佳脱硝温度略微降低。氨氮比或氧含量的变化对NO_x、N₂O、NH₃及HNCO的排放趋势没有影响。

分析了Shell气化炉中灰渣的物理性质，同时利用灰熔点测定仪、高温黏度计测定了添加适量助熔剂CaO的灰渣熔融温度和黏度，并利用热力学软件FactSage计算了灰渣在不同温度下对应的固液相的相对含量及全液相温度。研究结果表明：由于灰渣中主要结晶矿物中熔点较高矿物质如莫来石的含量在不断减少而熔点较低矿物质如钙长石的含量在不断增加，使得灰渣的熔融温度随着CaO含量的增加先降低而后升高。同时从灰渣的微观结构中可知，随着CaO含量的增加，灰渣的液相区面积先增大而后减少，这使得气化炉的最低排渣温度和高温下的灰渣黏度也随着CaO含量的增加呈先降低而后升高的变化趋势。同时由热力学软件FactSage计算出的灰渣全液相温度和相对固含量随CaO含量的变化趋势与灰渣的熔融温度、黏度的变化趋势一致。

生物质与塑料、煤等物料之间的共热解是环境友好、具有极大发展潜力的生物质热解升级处理方式。通过自制快速固定床热解反应器研究了玉米芯与聚乳酸的热解。结果表明，玉米芯与聚乳酸的共热解使热解油产率和热值增加，而水分含量降低。通过TGA/FTIR联用实时考察了玉米芯、聚乳酸及其二者混合条件下的热解气体析出特性，FTIR分析表明玉米芯与聚乳酸在共热解条件下存在明显的耦合作用。

利用氮气等温吸附/脱附法（-196℃）和扫描电镜（SEM）等研究了热解过程中生物质颗粒孔隙结构的演化规律，并用分形维数来描述焦颗粒内部孔隙表面形态的复杂程度。结果表明，热解温度对生物质焦的孔结构和表面形态有显著影响。热解过程中孔网络结构在发生演变，孔的形状发生了一定变化，且孔径有先变小后变大的趋势。高温导致焦颗粒发生塑性变形，使得孔隙扩大和孔表面更加光滑。随着温度的升高，生物质焦的BET比表面积先增大后减小，500℃以前，孔容积的变化规律与比表面积相近。通过分形FHH方程回归得到的分形维数能较好地表征颗粒内部孔隙表面的分形特征。其分形特征与热解温度密切相关，分形维数的变化与BET比表面积有一定关联。

分别研究了不同含量钛酸钾晶须(PTW)、碳纤(CF)填充聚四氟乙烯(PTFE)复合材料在硫酸溶液中和干摩擦条件下摩擦学性能以及酸中的耐蚀性能，借助SEM等分析探讨了相关机理。结果表明，酸中纯PTFE耐磨性较干摩擦条件下提高了2个数量级，摩擦系数也只有干摩擦的15.3%。与CF/PTFE相比，PTW/PTFE复合材料在酸中显示更好的耐蚀和耐磨性能。PTW可以进一步提高PTFE酸中耐磨性能、降低摩擦系数。含15%（质量）PTW时复合材料具有最低的磨损率，此时比纯PTFE酸中耐磨性提高13.8倍，是相同含量CF/PTFE耐磨性的3.2倍。由于酸溶液的冷却和润滑作用，复合材料的摩擦系数与干条件相比明显降低。然而，酸溶液阻止了转移膜的形成。不管是干摩擦还是在酸性溶液中，当填料含量超过15%（质量）时，犁削和磨粒磨损是PTFE复合材料的主要磨损机理。

采用有限元法，对注塑充填过程中“凸”型和“刀”型塑件截面的速度场和压力场进行数值模拟。通过结果分析得出：广义Hele-Shaw流动假设在熔体前沿部分不合理，在塑件截面突变处Hele-Shaw假设也失效，尤其在突变的较宽截面处误差更大。

以双丙酮丙烯酰胺（DAAM）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸丁酯（BA）和甲基丙烯酸（MAA）为共聚单体，采用半连续种子乳液聚合工艺合成自交联封闭性聚丙烯酸酯乳液（PAE），考察了DAAM和复合乳化剂对乳液聚合稳定性以及涂膜性能的影响。研究发现：随着DAAM含量的增加，乳液聚合稳定性下降，粒径增大，涂膜的耐介质性能和交联度提高，合适的DAAM加入量为总单体质量的3.0%，DAAM和己二酰肼(ADH)的最佳摩尔比为2∶1。采用SDBS+OP-10+OP-40为复合乳化剂体系，选用乳化剂的含量为2.35%，阴/非离子乳化剂质量比为1∶1.25；复合乳化剂在种子、核、壳比例为1.5∶1∶2，制备的乳液具有较好的聚合稳定性（乳液凝胶率低和单体转化率高），乳液耐电解质（钙离子）稳定性好，涂膜具有优异的封闭性。傅里叶红外光谱（FTIR）表明在涂膜形成过程中DAAM的酮羰基与ADH的酰肼基反应生成腙（C=N），TEM分析显示乳液的乳胶粒子呈核壳结构，TGA分析发现DAAM改性的PAE降低了涂膜的热稳定性。

用环戊基三氯硅烷合成不完全缩合三羟基硅氧烷［(C₅H₉)₇Si₇O₉(OH)₃］，再以乙烯基三氯硅烷和不完全缩合三羟基硅氧烷为原料，以四氢呋喃和三乙胺为混合溶剂，通过“顶角-戴帽”反应合成了笼型单乙烯基倍半硅氧烷，即1,3,5,7,9,11,13-七环戊基-15-乙烯基笼型倍半硅氧烷(VinylPOSS)。利用FTIR、¹H NMR、²⁹Si NMR、¹³C NMR、元素分析、WAXD和TGA表征了VinylPOSS的结构及热稳定性。研究结果表明VinylPOSS的产率随着反应时间的增加而提高，当反应时间为10 h时，产率高达90%；其在弱极性溶剂中具有较好的溶解性，5%失重温度为283℃，800℃残留率为56%，具有较高的热稳定性。研究了VinylPOSS和高含氢硅油(HHSF)的反应性，结果表明VinylPOSS能与含氢硅油发生α、β加成反应, 且以β加成为主。

以1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（［EMIm］BF₄）的制备为例，对四隔室电渗析法制备水溶性离子液体进行了研究。分别考察了操作电压、进料浓度和离子交换膜种类对平均电流效率、能耗和收率3个电渗析过程性能参数的影响。实验结果表明，相比于传统的化学合成法制备离子液体，采用四隔室电渗析法制备水溶性离子液体具有反应条件温和（室温下反应）、反应时间短、反应无须传统有机溶剂（水作反应溶剂）和产物纯度高（最高可达98％）的优点。

秸秆是自然界中资源丰富的天然木质纤维素原料, 本研究以秸秆为反应原料，采用无污染蒸汽爆破技术活化预处理，然后进行羧甲基化反应，通过反应产物理化性质的不同实现秸秆的组分分离并制备出高附加值的羧甲基纤维素。实验结果表明：制备羧甲基纤维素的最优条件为液固比（ml∶g）18∶1，氢氧化钠∶氯乙酸钠(摩尔比)为4∶3，H₂O/底物（ml∶g）为1∶2，75℃反应2 h。在优化的反应条件下，从羧甲基化产物中可分离得到40.70%的羧甲基纤维素，其取代度可达0.91, 而且具有低黏的性质，并利用红外图谱和¹H NMR进行了分析表征；同时，还可从羧甲基化产物中分离出木质素组分，可进一步拓展其在工业方面的用途。相对于目前工业上普遍采用的α-纤维素含量较高的棉浆和木浆等反应原料，不仅原料和预处理成本大为下降, 工艺流程更为简单，而且还实现了秸秆的组分分离与全利用。

利用高温溶剂法，在十八胺(ODA)和十八醇(OD)混合溶剂中合成了CdSe量子点(QDs)，表征了在不同反应时间和不同ODA与OD质量比条件下制备的QDs粒径和光学性质。结果表明，在混合溶剂中不仅可以制备出分散性良好、粒径均匀的QDs，而且还能获得高量子效率的产物；ODA含量变化基本不影响QDs的初始成核粒径，但对量子效率有很明显的影响，ODA含量的增加对获得高量子效率的产物有利。

对甲醇-氨-空气多元爆炸性混合气体的爆炸特性与爆炸形态进行了系统的研究，结果表明：甲醇-氨-空气(甲醇∶氨=1∶1.1)爆炸性混合气体的浓度爆炸极限为12.85%～45.25%；该爆炸性混合气体爆炸只有冷焰与爆燃2种形态，不会出现强烈的爆轰现象；氮气与水蒸气对甲醇-氨-空气爆炸性混合气体爆炸具有一定的惰化作用；氨对甲醇-空气爆炸性混合气体爆炸具有明显的阻尼效应，随着甲醇/氨的比值降低，其爆炸危险度、爆炸最高压力以及压力上升速率均会降低。用于指导甲醇氨氧化的工业生产的技术改造，具有抑爆效果好、防爆措施有力、生产能力大幅度增加、经济效益明显等特点。