相稳定性判别为相平衡计算的基本课题，常采用Gibbs自由能曲面与切平面的距离函数（TPDF）最小化方法求解。对于强非理想体系，或在高压条件下，其TPDF表现出复杂形态，有平凡解和多极值，传统方法难以求得满足约束的全局最小值，从而导致判别失误。粒子群算法（PSO）虽有全局优化性能，但也会陷于局部极小，且缺少约束处理机制。为此，分析了PSO内在蕴含的线性特点，在种群初化、粒子运动等环节提出应对策略，构建线性约束粒子群算法（LCPSO），确保种群在可行空间内搜索。还增设调变参数、局部加速等措施，以兼顾算法的全面探测和细化挖掘的能力，提高其全局优化效能。经多个实例的测试表明，LCPSO适用面广，既可用于超额自由能、状态方程等各类热力学模型，又能克服混合模型一阶不连续的困难，应用范围从液液相分裂拓展到汽液液相分裂。与确定性全局算法IN/GB相比，LCPSO速率高，效果好，尤对多元体系更具优势。

审视了多组分黏性电磁流体（包含热传输、对流、电磁能传输、质量传输和化学反应过程）的动量传递方程、质量传递方程、能量传递方程，重新构建了电磁流体的熵传递方程。通过定义热火用、压火用、化学火用、动能火用、势能火用、电磁火用，重新构建了不同形式火用传递的分量方程及其总火用传递方程。通过分解这些传递方程，揭示了不同形式火用之间可逆与不可逆的传递和转换关系，为理解不可逆传递过程的机制、正确计算不可逆性的火用损及其改善电磁流体传递过程的性能和用能效率提供了有效的途径。

梯度磁场可用于控制非导电弱磁性介质的自然对流换热过程。利用钕-铁-硼永磁系统的不同空间布置，构建了具有不同磁场强度分布的梯度磁场，通过数值模拟得到了不同永磁梯度磁场的磁场强度和磁加速度。对不同梯度磁场作用下的二维封闭腔内的空气自然对流换热过程进行了数值研究，获得了空气自然对流的流场和温度场，以及壁面局部Nusselt数和平均Nusselt数并进行了比较。结果表明：空气自然对流换热可以通过施加具有不同磁加速度的梯度磁场得到强化或控制。

在不同蒸气压力，相同蒸气流速条件下，完成了不同酒精浓度的混合蒸气在不同管径的竖直管外凝结换热实验。凝结换热特性曲线显示了相似的特性：随着酒精浓度的增加，凝结传热系数显著下降;随着表面过冷度的增加，凝结传热系数显示出有峰值的非线性特点。在相同条件下，半径为5 mm管外的凝结传热系数峰值出现在较大过冷度范围内，且峰值高于在半径为10 mm管外的凝结传热系数峰值。当蒸气压力为84. 52 kPa，流速为2 m·s^-1时，酒精浓度为1%的混合蒸气在半径为5 mm竖直管外凝结传热系数最高达150 kW·m^-2·K-¹，约为水蒸气的8倍。此外，根据记录的凝结形态，珠状凝结出现在很广的浓度以及过冷度范围内。

提出一种小型平板毛细抽吸两相流体回路（CPL）系统来实现电子元器件散热，分析了其工作原理及特点。针对小型平板式CPL蒸发器的结构特点，分析了蒸发器侧壁导热所引起的侧壁效应对CPL传热能力的影响，提出小型平板CPL存在侧壁效应传热极限。为了提高系统的传热能力，蒸发器下壁增设了散热翅片。建立了小型平板CPL蒸发器毛细多孔芯的二维气液两相分层饱和多孔介质模型，金属壁面及工质气、液空间区域耦合的数学模型，并用SIMPLE算法对模型进行求解。数值研究表明，蒸发器受热面的温度水平较低，均温性较好。蒸发器采用翅片可以增加多孔芯内的温度梯度，使芯内温度分布更加合理;可以降低加热表面以及下壁温度，提高了侧壁效应传热极限，增强了系统的传热能力。

在排土场微生物浸出过程中，通过电场作用下的气泡受力分析和强化传质实验，首次提出了利用电场强化氧气向溶浸液中传质过程的方法，结果表明：电场能够强化氧气向溶浸液中的传质过程，而且效果和电场的强弱以及浸矿溶浸液的性质有关;实验中所加电场强度和溶浸液浓度越高，电场强化传质的效果越明显。传质速率的大小和传质系数、气泡大小、气泡在水中的运动、气液比以及气相氧气的质量浓度等因素有关。在强度为80 V·mm^-1的电场作用下，和没有电场的情况相比，总传质系数提高28. 2%。

对水基多壁碳纳米管悬浮液强化小型重力型热管换热特性进行了实验研究。碳纳米管悬浮液质量分数为0. 1%～3%，热管运行压力为7. 45、12. 38和19. 97 kPa。实验结果发现，用质量分数为2. 0%的碳纳米管悬浮液替代去离子水后，热管蒸发段换热性能大幅度提高，临界热通量最大提高了120%。热管运行压力对蒸发段沸腾传热系数有明显影响，压力越小，碳纳米管悬浮液对沸腾换热特性的强化作用越显著。壁面热通量对蒸发段沸腾换热特性也有明显影响，低热通量时碳纳米管悬浮液的强化换热作用不明显，到高热通量时，其强化换热作用显著。

构建了二维晶格蛋白质-微滤膜疏水相互作用模型，采用动态Monte Carlo方法模拟了微滤膜污染过程及其受膜孔径、蛋白质浓度和蛋白质结构特性等因素的影响。模拟结果显示：微滤过程中膜通量的变化呈现快速下降、缓慢下降和平台期3个阶段。小孔径微滤膜的滤阻从以膜孔阻力为主转变为以饼层阻力为主;而大孔径微滤膜的滤阻则以膜孔阻力为主。提高蛋白质浓度会强化滤阻从膜孔阻力向饼层阻力的转变。在微滤过程中，蛋白质会因疏水相互作用在膜孔内发生构象转换，进而发生不可逆吸附并形成多层堆积，导致膜污染和通量下降，提高蛋白质的构象稳定性可以显著降低其对微滤膜的污染。分子模拟结果与文献报道的实验结果和理论模型相符，所提供的微观信息对于微滤过程优化和微滤膜设计具有参考作用。

采用计算流体力学（CFD）软件Fluent（Fluent Inc. ，Version 6. 2. 16）中的多孔介质模型对潜流人工湿地进行了模拟，并引入颗粒轨道模型讨论了潜流人工湿地层式和护管式两种集水区结构对其水力学性能的影响。模拟结果表明，在考察条件下，平均停留时间相差不大，散度成为人工湿地水力学效能的主要影响因素。集水区为层式结构时，净化区与集水区阻力比越小，其变化对湿地水力学效能影响越大;集水区高度增加，水流散度增大，湿地水力学效能减小。集水区为护管式结构时，减小集水区宽度有利于提高湿地水力学效能和明显减小阻力比对湿地水力学效能的影响;集水区高度的增加对湿地水力学效能影响不大。与层式集水区结构相比，护管式集水区结构的潜流人工湿地水力学效能更高，而且可以通过减小集水区宽度显著提高湿地水力学效能和逐步减小阻力比对其水力学效能的影响，因此护管式集水区结构优于层式结构。

基于吸热的甲醇水相重整制氢反应和放热的苯酚液相催化加氢反应使用相同类型的催化剂，比较接近的反应温度和压力，且都在液相状态下进行的特点，提出在Raney Ni催化剂的作用下，将甲醇水相重整制氢反应产生的氢气原位地应用于苯酚加氢合成环己酮和环己醇的反应，实现了水相重整制氢和液相催化加氢两个反应的耦合。消除了传统方法中需要专门的氢气制备、存储和输送等环节，简化了工艺、降低了生产成本。通过这两个反应的耦合，甲醇水相重整过程中甲醇转化率和氢气选择性都得到明显提高;同时，在Raney Ni催化剂[JP2]作用下实现了苯酚的高选择性还原(环己酮和环己醇总选择性达99％以上)，比传统的氢气还原法具有更好的效果。

将经NaIO₄氧化处理的葡聚糖（500×10³）连接在漆酶分子上以提高漆酶在酸性溶液环境中的稳定性。HPLC和SDS-PAGE分析表明葡聚糖修饰漆酶的分子量在200×10³以上。荧光光谱和圆二色性光谱分析表明修饰漆酶保持了天然漆酶的三级和二级结构。酶催化反应显示修饰漆酶与天然漆酶具有类似的底物亲和性和催化活性，而其在酸性条件下的稳定性显著提高。通过葡聚糖修饰使得漆酶在pH 3,50℃下的酶活半衰期从0. 07 h提高到17. 1 h，在含30%（体积）乙腈, pH 3下的酶活半衰期从0. 11 h提高到10. 3 h。在不同pH下测定修饰漆酶在216 nm处的圆二色性光谱，结果显示偶联葡聚糖增强了漆酶分子的结构稳定性，提高了其在高温及有机溶剂存在下的催化活性。

研究了一种在乙醇水溶液中，以取代铁卟啉为仿生催化剂，催化氧气氧化邻硝基甲苯绿色合成邻硝基苯甲酸的新方法。考察了不同取代铁卟啉催化剂对反应活性和主产物选择性的影响，发现所有铁卟啉均有活性，且卟啉环外取代基从强给电子基（—OH）到吸电子基（—NO₂）变化时，其催化活性（原料转化率）变化不大，但对主产物的选择性影响却很明显，其中T(p-Cl)PPFeCl的催化活性和选择性均为最好，含最强给电子基（—OH）或最强吸电子基（—NO₂）的金属卟啉对主产物的选择性均最低。考察了溶剂中乙醇的体积分数对反应的影响，发现在乙醇浓度为80 % 时，产物的选择性最高。系统地考察了碱浓度、氧气压力、温度、时间、原料初始浓度等因素对反应的影响，找到了优化的工艺条件。发现以T(p-Cl)PPFeCl为催化剂，当乙醇浓度为80%、碱浓度为3. 75 mol·L^-1时，在2. 0 MPa、55℃条件下反应12 h，邻硝基甲苯的转化率达到79. 7%，邻硝基苯甲酸的选择性和收率分别可达95. 8% 和76. 3%。

挂式四氢双环戊二烯是重要的高能量密度液体燃料，通过桥式四氢双环戊二烯异构反应制得，原有工艺采用污染严重的AlCl₃作为催化剂，本文采用分子筛催化剂取代AlCl₃，对分子筛筛选、表面酸性调节、反应条件优化和催化剂再生进行了研究。结果表明，具有较大孔径的Y型分子筛具有较高的活性，具有较多弱酸性中心的HUSY效果较佳，负载氟元素可以抑制中强酸位、增加弱酸位，提高反应选择性。最佳反应条件为：催化剂6. 6%F/HSSY，反应温度195℃，催化剂浓度20%。在此条件下异构反应转化率为94. 0%，选择性为98. 4%，高温焙烧可以有效地使催化剂再生而不影响活性。

研究了CTAB逆胶束体系的适宜构建条件以及Lipex脂肪酶催化合成油酸乙酯的适宜反应条件。探讨了有机溶剂、底物配比、pH值、水含量W₀、酸浓度、反应时间等因素对反应的影响。研究表明，在以CTAB为表面活性剂时，以异辛烷为溶剂，正己醇作助溶剂条件下，能得到较为稳定的逆胶束体系，更有利于Lipex脂肪酶的活性发挥;在该反应体系下反应温度25 ℃，缓冲液pH7. 0，W₀10，酸醇比1∶4（摩尔比），油酸浓度0. 01 mol·L^-1，摇床转速150 r·min^-1，反应36 h，油酸乙酯产率达到79%。并建立了逆胶束体系中双底物作用的动力学模型，经验证模拟计算结果与实验结果吻合良好。

以不同类水滑石化合物为前驱体制得的复合氧化物作为合成丙二醇苯醚反应的固体碱催化剂，考察了催化剂组成、结构及反应条件对催化合成丙二醇苯醚反应的影响。结果发现，在所制备的固体碱催化剂中ZnMgAl复合氧化物显示出高效的催化活性和选择性，在催化剂用量为1. 1%，C₆H₅OH/PO摩尔比为1∶1，反应温度为413 K和反应时间为5 h的条件下，环氧丙烷的转化率达到97. 2%，丙二醇苯醚的选择性达93. 4%。

为了预测超临界CO₂萃取挥发油动态过程，根据挥发油在超临界CO₂与物料之间的质量传递平衡，采用集总参数法建立超临界CO₂萃取丁香油过程的数学模型。结合不同温度、压力、粒径和CO₂流速条件下的实验结果，对方程进行了合理的简化，并利用实验数据拟合出模型中CO₂密度、粒径和流速的系数。验证结果表明模型的计算值和实验值的平均相对误差在6. 88%～57. 78%之间，建立的数值模型能较好地描述实际的超临界CO₂萃取丁香油行为。

利用红外光谱技术研究了在超临界CO₂中加入不同夹带剂时，水杨酸中基团的伸缩振动频率的位移及夹带剂与溶质的相互作用。以乙醇为夹带剂时，水杨酸中C=O基团、O—H基团的伸缩振动频率均向低频方向移动;以丙酮为夹带剂时，水杨酸中C=O基团伸缩振动频率向高频方向移动。研究结果表明：当以乙醇为夹带剂时，水杨酸的溶解度远大于以丙酮为夹带剂时的结果，夹带剂对溶质增溶的作用能力，形成氢键的作用远大于溶剂极性的作用。

采用多向核偏最小二乘（MKPLS）方法建立间歇过程的模型并进行操作条件的优化。由于存在模型失配和未知扰动，基于MKPLS模型的最优控制轨迹在实际对象上往往难以实现最优的产品质量指标。本文利用间歇过程批次间的重复特性与序贯二次规划（SQP）优化算法中迭代计算的相似特点，提出了一种基于MKPLS模型的批次间优化调整策略，使得经过逐步优化调整得到的控制轨迹作用于实际对象时，可以得到更优的质量指标。该方法的有效性在苯乙烯聚合反应器和乙醇流加发酵过程的仿真对象上得到了验证。

采用污染正态分布模型进行数据校正，相对于传统的最小二乘方法具有较好的鲁棒性，然而参数估计结果的精确度依赖于误差发生概率和方差比值两个先验模型参数的选取，这在实际生产中难以获得，采用固定的方差比也不符合实际，因而其应用受到了限制。本文针对污染正态分布模型的不足，提出了一种鲁棒自适应误差分布模型，该模型具有与标准正态分布模型相似的分布密度函数，不同之处在于采用鲁棒自适应可变权重因子调节误差方差，通过放大显著误差方差，减小其对参数估计的影响。将该模型用于双线性约束数据校正问题，并采用Lagrange乘子法得到鲁棒自适应最小二乘分析解，同时还对鲁棒自适应数据校正中的测量数据相关性问题进行了研究。仿真结果证实了该方法的有效性。

采用含有三氯化铁和盐酸的水溶液刻蚀金属黄铜表面，在黄铜表面上得到了一层由不规则块状结构和更细小的乳突状结构相结合的具有双重粗糙度的阶层结构。该表面经氟化处理后表现出超疏水性，水在该表面上的接触角达到了157°，接触角滞后为5°。考察了不同刻蚀时间对表面疏水性的影响，结果表明，刻蚀时间对表面上这种阶层结构的形成和水滴在表面上的接触角数据都有十分重要的影响。随着刻蚀时间的增加，表面上逐渐开始形成粗糙结构，接触角数据也不断增加，增加到一定数值后，接触角变化开始不明显。接触角滞后随着接触角的增加而减小。初步分析了这种阶层结构的形成机制，并用Cassie理论对表面的润湿性进行了分析。

将代谢工程理论应用于动物细胞的流加培养过程。通过构建代谢网络模型，研究了杂交瘤细胞从动态到拟稳态过程中物质和能量代谢通量的时间分布图。结果表明：当葡萄糖浓度较高时，葡萄糖在乳酸生成途径和TCA循环的代谢通量分配比例分别为90%和10%，ATP生成的比例分别为20%和60%，说明葡萄糖大部分经糖酵解途径生成乳酸，而进入TCA循环的少量部分则提供大部分的能量生成。当葡萄糖浓度降至其限制细胞生长的浓度时，进入TCA循环的葡萄糖比例逐步提高到100%，葡萄糖的氧化程度从0. 6 mmol·mmol^-1增至4. 52 mmol·mmol^-1，说明葡萄糖代谢逐渐从乳酸生成途径迁移到TCA循环，从无氧代谢逐渐转移到有氧代谢。

针对集约化化工园区排放的高浓度、高色度、高时变性及难降解性复杂化工废水，自行研制了处理能力为24 m³·d^-1、内置Fe⁰作为生物催化剂的生物气射流内循环厌氧流化床，研究了新型反应器及其工艺对该废水预处理的催化还原过程及运行参数。结果表明：以射流的方式使生物气和废水在反应器内主动循环，使催化剂、活性炭、污泥与废水之间保持良好的接触传质，通过产氢、絮凝和提供营养等方式强化厌氧反应过程。在回流比为2、环境温度为23～34℃及水力停留时间（HRT）为12～24 h的条件下，当进水容积负荷为0. 874～2. 996 kg COD·m^-3·d^-1和色度为250～2000倍时，其COD和色度的平均去除率分别达到26. 2%和70. 8%;出水pH稳定在6～8之间，原废水BOD/COD值由0. 26±0. 04提高到0. 43±0. 03。该新型反应器及工艺在实现部分有机负荷去除的同时明显改善了废水的可生化性，可作为复杂化工有机废水的高效预处理技术。

构建新的循环以提高动力循环效率和发电功率，是能源利用转换领域的基础研究内容之一。本文提出了新型环境压力下吸热燃气轮机循环APGC（ambient pressure gas turbine cycle），并利用商业软件Aspen Plus建立了APGC燃气动力装置以及燃料电池分析模型，对其在燃料电池装置以及在沼气发电、钢铁行业动力回收中的应用进行模拟和分析，并给出相应的分析结果，显示出APGC独具的优势以及广阔的应用前景。

利用纤维素酶、半纤维素酶与漆酶/介体协同对废新闻纸脱墨，对脱墨浆性能的检测结果表明，与单独使用纤维素酶、半纤维素酶和漆酶的脱墨浆相比，协同脱墨浆的残余油墨浓度降低，强度性能提高，经H₂O₂漂白后的白度提高，说明纤维素酶、半纤维素酶与漆酶具有协同脱墨作用，脱墨后纸浆纤维性能有所改善。测定纤维平均长度、粗度、比容和比表面积，并利用环境扫描电境（ESEM）对脱墨过程中脱墨浆纤维的表面性能变化进行了分析，发现与对照浆相比，协同脱墨浆纤维的平均长度和粗度有所降低，而比容和比表面积均提高;纤维素酶、半纤维素酶与漆酶/介体处理后，纤维表面出现细小纤维。

引入振动力场以后，聚合物熔体分子的运动模式和状态都会发生变化。研究聚合物熔体分子在振动力场作用下的运动过程对于准确把握聚合物材料成型加工过程的各物理性能具有重要意义。本文建立了振动力场作用下聚合物熔体分子运动的珠-簧物理模型，运用统计力学方法求解该模型，得到了聚合物分子的动态松弛时间与振动频率的关系表达式，研究该式可以发现，聚合物的松弛时间是与振动频率密切相关的，当其他参数固定时，松弛时间随振动频率增加而减少。为聚合物成型加工工艺制定及成型设备研制提供了理论依据。

在本文（Ⅰ）报所建立的振动力场作用下聚合物分子运动物理模型和解析模型的基础上，推导出了振动诱导作用下聚合物熔体动态表观黏度与振动频率的关系表达式。通过实例计算和动态流变仪实验验证，证明了该模型的正确性和有效性，并且得出结论：振动力场作用下，聚合物熔体的表观黏度与振动频率密切相关，表观黏度随振动频率增加而减小;当振幅大于聚合物分子链长度时（一般都会大于分子链长度），再增加振幅对表观黏度的影响不大。证明了（Ⅰ）报中物理模型以及数学推导的正确性，为聚合物成型加工工艺制定及成型设备研制提供了理论依据。

磺化杂萘联苯聚醚酮（SPPEK）膜在温度高于100℃时会因严重失水而导致电导率急剧下降。为此，合成出具有较高电导率的吸湿性质子导体1，2，4-三羧基丁烷-2-膦酸锆［Zr（PBTC）］，并将其掺杂到SPPEK中制备出Zr（PBTC）/SPPEK复合膜。实验表明，Zr（PBTC）的掺杂能有效提高复合膜在高温低湿情况下的吸水能力，从而提高其电导率。SPPEK膜在120℃、相对湿度为40％情况下电导率仅有约10^-4 S·cm^-1，而相同条件下30% Zr（PBTC）/SPPEK复合膜的电导率达到2×10^-3 S·cm^-1。而且相对湿度越小，复合膜电导率的提高幅度越大，在相对湿度小于20%时，复合膜的电导率大约比SPPEK膜高两个数量级。

用电纺方法制备了直径为200 nm左右的PVA纳米纤维毡，采用溶胶-凝胶法将其与原硅酸四乙酯（TEOS）溶胶杂化，通过控制反应时间制得不同的杂化薄膜。FTIR表明PVA的羟基与TEOS水解物发生了缩合反应。FESEM观察发现电纺纤维杂化后直径变粗，且随着反应时间的延长杂化纤维间的空隙逐渐被SiO₂填充。力学性能测试发现，少量SiO₂的填充有利于提高薄膜的强度。保水性能测试表明杂化反应时间越长所得薄膜的保水性能越高。

采用乳液聚合方法在纳米SiO₂粒子表面接枝苯乙烯（St）单体，制备了具有核/壳结构的SiO₂-g-PS纳米微球，用FTIR、TEM、XPS和TG分析了SiO₂-g-PS的结构。结果表明，乳液聚合产物基本呈球形、SiO₂为核、PS为壳的核壳结构。通过熔融共混工艺制备聚丙烯（PP）基复合材料，并对其力学性能进行了分析，结果表明，当SiO₂-g-PS填充量较低［4%～6％（质量）］时，SiO₂-g-PS/PP复合材料的冲击强度和拉伸强度明显提高，并对PP的结晶有明显的异相成核作用。

采用阳极氧化的方法，通过改变电压的施加方式制备了具有不同形貌的氧化钛薄膜。使用扫描电子显微镜考察了氧化钛薄膜的形貌，结合实验现象探讨了阳极氧化钛薄膜纳米孔的形成机制。研究结果表明，采用一步施加电压和连续施加电压的方法，氧化钛薄膜纳米孔的形成过程由电压、阻挡层的厚度决定;采用两步施加电压的方法，氧化钛薄膜纳米孔的形成过程由放电电压、阻挡层的厚度和阻挡层/电解液的边界条件协同控制。在相同工艺条件下，采用两步施加电压法能够扩展阳极氧化钛薄膜纳米孔孔径和孔密度的范围。

利用双螺杆挤出机制备了聚丙烯(PP) /芳纶浆粕(PPTA-pulp)以及聚丙烯(PP)/芳纶浆粕(PPTA-pulp)/马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)复合材料。采用力学性能测试、差示扫描量热仪（DSC）、扫描电子显微镜(SEM)、平板流变仪，研究了PP/ PPTA-pulp复合材料的力学性能、结晶行为、断面形态结构及流变行为。结果表明：随着PPTA-pulp含量的增加，复合材料的拉伸强度和弯曲模量增加，缺口冲击强度和断裂伸长率下降，芳纶浆粕对聚丙烯结晶起了成核剂的作用。马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)作为相容剂，改善了PPTA-pulp与基体PP分子之间的亲和性，提高了界面作用力，并使复合材料的储存模量、损耗模量和力学性能进一步改善。

通过熔融接枝反应将乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）接枝到聚乙烯蜡（PEW）分子链上，接枝物红外光谱（FTIR）的1090、1030、960 cm^-1等处出现了—Si—O—CH3的特征吸收峰。以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体，混入接枝PEW中，通过溶胶-凝胶法（sol-gel）制备了PEW/SiO₂杂化材料。使用透射电镜（TEM）和热重分析（TG）研究了杂化材料的形态及性能，结果表明，通过sol-gel可以制备SiO₂含量为0. 98%～4. 12%的杂化材料，SiO₂颗粒与PEW接枝物分子间具有良好的相容性，纳米SiO2的存在提高了PEW的耐热性能，当SiO₂含量为3. 75%时，PEW的分解温度提高了21. 34℃。