蛋白质分子和固体表面的相互作用在与生物有关的材料以及工程领域有着重要的影响.两者相互作用的复杂性使得单纯依靠实验无法得到完整的信息.利用分子模拟，从分子尺度上对蛋白质和固体表面的相互作用进行研究，有助于更清楚地了解决定蛋白质在固体表面行为的原因.本文综述了蛋白质与固体表面相互作用的分子模拟研究，主要介绍有关蛋白质模型的选择、表面对蛋白质吸附能力的机理以及蛋白质在吸附表面的取向和构型变化的研究现状和成果.

¹H NMR化学位移被广泛用于研究缔合体系溶液微观结构和溶液热力学性质.本文基于局部组成思想和双液理论，提出了一个半经验的缔合体系核磁共振化学位移关联模型，模型中含有两个代表分子间相互作用力的待定参数.利用新提出的模型，对不同的缔合体系进行了关联，包括自缔、交叉缔等缔合体系.关联的结果表明，该模型能很好地描述各种不同缔合形式的缔合体系¹H NMR化学位移随浓度的变化关系.同时利用模型参数中含有的温度关系，预测了同一体系在不同温度时的核磁共振化学位移，预测偏差和模型自身关联偏差基本在同一数量级上.

研究了Triton X-100-无机盐双水相萃取体系在298 K时的相行为，建立了包含界面吸附效应的非离子表面活性剂双水相液-液平衡模型及碱性蛋白酶在其中的分配系数模型，验证了模型的可靠性和适用性.研究发现，该模型对中性范围的非离子表面活性剂双水相萃取体系的相行为及碱性蛋白酶分配平衡的模拟效果较好;非离子表面活性剂在水溶液中由于易结合离子而影响相行为，使体系更易分相;无机盐增大了碱性蛋白酶的表面疏水性，使碱性蛋白酶在疏水相中增溶.

将多孔介质中天然气水合物在热力作用下的分解过程看作一个移动边界问题，在求解等温边界条件下水合物地层中分解区和未分解区（水合物区）温度场的基础上，推导出热力法开采水合物过程中开采热效率（用于水合物分解的热量与输入热量之比）和能量效率（开采所得甲烷气体的总热值与输入能量之比）的解析表达式.在相同水合物地层条件下，对比注入热盐水（采用NaCl溶液）和热水两种开采方法，得出热盐水中盐的浓度（简称盐度）对开采热效率等的影响.计算结果表明，采用热盐水开采热效率一般在40%～70%.在开采温度300～450 K、盐度0～15%的条件下，热力法开采水合物的能量效率在7.4%～11.3%之间.

在HCs制冷剂热物性分析的基础上，对不同比例的R290（丙烷）和R600a（异丁烷）混合物的饱和蒸气压、单位容积制冷量进行了分析，并与R134a进行了比较，找出了R290和R600a混合物替代R134a的最佳混合比约为（R290/R600a）60％/40％.并在一台巴士汽车空调上对R290/R600a（60％/40％）和R134a的制冷性能进行了测试，结果表明：R290/R600a（60％/40％）的制冷系数约比R134a高约2％，制冷量比R134a高约10％.从制冷性能上，R290/R600a（60％/40％）可以作为R134a在汽车空调上的直接替代工质.

利用声发射检测技术，根据固体和液体碰撞壁面产生不同频率的声发射信号的机理，结合小波分析，建立了搅拌釜中浆液浓度的预测模型，模型可以定量描述特征频段的声能量值随浆液浓度和搅拌转速的变化规律.以水-沙子体系为例，分别考察了浆液浓度为0～0.4 g·ml^-1、搅拌转速为350～550 r·min^-1条件下的声发射信号.实验发现，在完全悬浮的条件下，将声发射信号在0～30 kHz频率范围内作8尺度小波分解，第4、5、6等3个频段的声发射信号的能量值之和随浆液浓度的增加线性增加，随转速的增加呈三次方关系增加.而浆液浓度预测模型的计算值与实验值之间的平均相对误差为7.62%.研究表明，声发射检测技术能快速、准确地实现浆液浓度的在线检测.

利用双平行探针技术和摄像方法对水平和近水平微倾斜管内长气泡的形态特征进行了实验研究.实验结果表明气泡头部以及气泡体的形态特征取决于气液混合Froude数和管道倾角，而尾部特征还与气泡长度有关;小气泡通过单纯水跃面的长气泡尾部向液塞区弥散，而具有阶梯状尾部结构的长气泡并不向液塞区弥散小气泡，所以气泡尾部结构特征的变化决定了弹状流向段塞流的转变;管道倾角对长气泡形态特征有显著的影响，下倾管内的长气泡在低Froude数时出现头尾倒置现象，同时下倾管内的长气泡比上倾管更易保持阶梯状的尾部结构，所以下倾管的弹状流区比上倾管宽.

研究了流化床内的生物质快速裂解模型，其特点是考虑了原料粒子在下部密相区和上部稀相区的不同反应历程.模型的计算结果表明，原料粒子和产物气体在反应器内的停留时间有较大的区别，其变化情况对裂解产物的分布有很大影响.由该模型得到的计算结果能和实验值很好吻合，表明它能较好地描述流化床反应器内生物质快速裂解的反应过程.结合计算数据对影响裂解结果的一些因素进行了分析.

根据层析技术原理，对喷雾雾滴粒径和浓度的空间分布开展了研究，并编制了喷雾粒径和浓度层析计算程序.对给定粒径和浓度空间分布的喷雾场，根据脉动法测量原理在计算机上仿真了雾滴粒径和浓度的线投影值，根据仿真的投影值重建了雾滴粒径和浓度的空间分布，重建结果与给定的分布结果完全吻合.在喷雾实验台上用光脉动法装置测量了喷雾雾滴粒径和浓度的线投影值，并用编制的程序对喷雾雾滴粒径和浓度的空间分布进行了层析计算.

利用非线性分析技术中的分形理论，在长24.73 m、内径0.05 m的小型气液两相流实验装置上对下倾管空气-水段塞流中的液塞频率波动特性进行了研究.结果表明，液塞频率的波动是对初始条件敏感的混沌振荡，遵循分形统计规律，具有持久性.折算液速小时，液塞频率波动的长程相关性随着混合速度的增大而减弱，液塞频率波动对初始条件的敏感程度增强，折算液速较大时则相反.管线倾角越大，液塞频率对初始条件的敏感程度受混合速度的影响越小.折算液速和混合速度均较大时，液塞频率的混沌程度受管线倾角的影响较小.

对界面化学反应和粒内扩散联合控制的气固反应，考虑到反应造成的混合气体质量和密度的变化，研究了填充床中等温条件下的快速气固反应和气体运动的相互作用，建立了相应的数学模型.数值分析表明，按耦合分析和非耦合分析得到的混合气体速度完全不同;忽略反应造成的混合气体密度变化，相当于增加一个额外的源项或汇项，因此当反应气体与惰性气体摩尔质量相差较大时，不能忽略反应造成的混合气体密度变化;按耦合分析和非耦合分析得到的浓度场也有很大差别，反应气体浓度波(物质波)阵面的差别也很大;化学反应明显地阻滞反应气体浓度波的推进;当平均压力降和其他条件相同时，反应器越长波阵面推进的量纲1距离越短;反应活跃区的发展对速度场的影响极大.

采用多分辨分析方法研究了浆态床中压力脉动时序信号的定量特征，借以从这类信号中提取气泡运动参数——气含率.具体做法是：确定压力脉动信号功率谱图上的主频，同时通过小波变换将压力脉动信号分解成不同分辨率下的低频和高频信号，据此确定对应主频的小波主尺度，并对该尺度上的信号的间歇行为以局部间歇性值（local intermittency measure，LIM）定量表征;选取合适的阈值后，对LIM二值化可得床层中的局部气含率.与压降法测得的平均气含率值比较表明，根据LIM分析方法计算得到的气含率与压降法实测气含率相一致，这也表明反应器内气泡的发生是导致浆态床压力脉动的主要因素.本文提出的方法提供了一种适用于高温、高压场合下测取床层气含率的简便、实用方法.

一种具有FAU和BEA双微孔拓扑结构的分子筛催化剂CoH-FBZ用于富氧条件下CH₄催化还原NO(CH₄-SCR)，应用XRD、FT-IR、DRS-UV-Vis、SEM、AAS、H₂-TPR和NH₃-TPD等技术对催化剂进行表征.结果表明，CoH-FBZ为均匀单一物相，XRD和FT-IR谱图中，FAU和BEA拓扑结构特征峰明显，NH₃-TPD结果表明，双拓扑结构H-FBZ和CoH-FBZ中产生了新的强酸位.CoH-FBZ较CoH-Beta与CoH-Y机械混合样品的催化活性高;CoH-FBZ中FAU与BEA拓扑结构的相对含量FAU/BEA为(0.4∶0.6)～(0.1∶0.9)时，催化剂具有高的CH₄-SCR催化活性.强酸位与Co协同作用有利于提高催化剂的CH₄-SCR催化活性.

为了在化学领域中更好地应用微波能，需要深入研究微波与化学反应相互作用的机理.由于等效介电系数常常被用来描述在化学反应中微波的吸收和传输情况，因而，化学反应中反应物的等效介电系数就成为微波化学研究的关键问题之一.基于反应溶液中单位体积内的分子个数随温度变化的情况对黄卡玛提出的经验公式进行了改进.以碘化钾和高锰酸钾两个氧化还原反应为例，对实验结果和计算结果进行了分析比较，结果表明其具有很好的一致性，而且计算精度较改进前的公式得到了改善.

采用铁盐共沉淀泡沫分离法对水中的铬离子去除进行了研究，考察了pH值、Fe^2＋/Cr（Ⅵ）摩尔比、十二烷基苯磺酸钠（LAS）浓度、气液比等因素的影响.实验结果表明：当水中的铬离子含量为8 mg·L^-1时，去除率可达97.1%.根据泡沫分离过程与化学反应过程在物理行为上的类似性，引入等效的化学反应常数，对采用共沉淀泡沫分离法去除水中的铬离子进行宏观动力学研究.结果表明该泡沫分离过程可等效为一级反应，结合停留时间分布测定对该过程的数学模型进行了分析讨论.

化工过程的动态优化,大多较为复杂，有相当的难度.新近发展的粒子群优化算法，基于群智能机理，适于求解连续问题，但它不具备遍历特性，影响了全局搜索能力.本文拟引入混沌机制，以混沌变量的遍历性改进粒子群算法，使其更全面地获取目标函数的有用信息，并反映到逐代更新的个体极值和群体极值中，可更有效地带领粒子群移向最优解，提高了全局搜优效率.由此构建为混沌粒子群算法，经多个性能测试，表明其搜索能力优于经典粒子群算法，引入混沌机制是有效的.将其用于Park-Ramirez生物反应器补料流率的动态优化，也取得了满意的效果.

在建立精馏塔单塔严格机理形式的开放式模型方程, 并对单塔进行模拟与优化的基础上, 对大规模乙烯生产过程中脱丙烷塔和脱丁烷塔组成的联塔系统进行模拟与操作优化研究.在对整个系统分析和处理后, 成功对其进行了模拟与优化, 结果对脱丙烷和脱丁烷塔精馏过程和操作优化具有指导意义.在优化过程中, 改进过的简约空间序列二次规划(reduced-space sequential quadratic programming, RSQP)算法具有比SNOPT和FMINCON更高的求解效率也得到验证.本文对联塔系统的研究和在模拟与优化过程中的处理、优化方法为将来整个乙烯生产流程系统的模拟与优化奠定了良好的基础.

任何一个系统（生态的、自然的、生产过程、社会的、市场的）在其内部各个环节之间及与外部环境之间都在不断地进行着物质、能量和信息的交换，在时间和空间上形成物质流、能量流和信息流.本文主要根据协同学原理，描述物质流、能量流和信息流是如何相互影响和相互依存的，并进一步指出通过对物质流、能量流与信息流协同的研究，可以实现三者之间的协调配合，以在时间和空间上形成一种最佳的有序结构.

研究了离子液体在水相中的自聚规律，从侧链、头部及阴离子类型等方面比较了影响胶团聚集的主要因素.实验发现，增加侧链长度有利于胶团形成，降低阴离子水合性以及采用甲基化头部也利于形成胶团，碳链长度变化的作用最明显，升高温度不利于离子液体形成胶团.

研究了影响离子液体双水相形成的主要因素.实验发现，辅助盐对双水相平衡线影响不明显.阴离子对相线的影响主要遵守“Hofmeister rule”，其水合性越小越利于形成双水相.降低离子液体头部极性以及增加碳链长度都有利于双水相的形成，但效果比阴离子弱.升高温度将抑制短链离子液体双水相的形成，但能促进长链离子液体双水相体系的形成.

以甲基三甲氧基硅烷（MTMS）水解聚合产物作为主要成膜物质，经甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MEMO）表面改性的正硅酸乙酯（TEOS）水解产物硅胶作为无机增强物，利用两者羟基之间的共缩聚反应在聚碳酸酯（PC）板表面制备有机/无机复合透明耐磨薄膜;采用TG/DTA、FTIR、UV-vis、金相显微镜及SEM等测试手段对不同含量MEMO改性硅胶对薄膜结构及性能的影响进行表征.研究结果表明，MTMS和TEOS的水解聚合产物通过共缩聚反应在PC板表面形成带有机基团的无机交联网络结构，基本骨架由Si—O—Si组成;在150～250℃之间，MEMO所带的C=C会发生热引发自由基聚合反应;随MEMO含量的增加，薄膜的柔韧性提高;薄膜对PC板有一定的增透作用，MEMO含量的改变对其增透性能影响不大;薄膜能显著提高PC板的硬度，随着MEMO含量的增加，能制备厚膜而不易开裂.

肉毒碱乙酰转移酶在脂肪酸β-氧化过程中起着重要作用.利用同源重组技术，构建了热带假丝酵母CAT基因单拷贝缺失菌CZ-15和双拷贝缺失菌CKC-11后，发现CZ-15的β-氧化过程受到抑制，与原始菌F10-1相比，十三碳二元酸的产量和烷烃转化率都得到了明显提高，菌体生长情况与F10-1基本一致;CKC-11则无法代谢烷烃，菌体生长也受到了较大的影响.采用代谢动力学模型对发酵数据进行了计算与分析，实验结果与模型相符.根据实验和模型计算结果完善了热带假丝酵母代谢葡萄糖和十三碳二元酸的途径.

电动车电池管理系统的核心任务是对电池荷电状态（SOC）进行预测.在分析了MH/Ni电池充放电反应机理的基础上，应用径向基函数（RBF）神经网络建立了预测MH/Ni电池荷电状态的模型，并且应用该模型对电池放电过程中某一状态下的荷电状态进行预测.该模型预测速度快，并且预测值与试验值吻合.人工神经网络建模技术简单直观，是预测MH/Ni电池SOC有力工具.

分析质子交换膜燃料电池的膜水含量与运行参数的关系，从工程方法的角度建立水传输模型.模型分析得到，要提高膜的水合程度，需要通过增湿反应气体.过高的增湿反应气体又会引起阴极扩散层水的泛滥，需通过调节反应气体流量来缓解水的泛滥.为保证膜的高水合程度和低的阴极扩散层水的泛滥，建立了膜水含量的神经网络控制模型，为电池水管理奠定了基础.

为探索H₂S在多孔介质内超绝热燃烧裂解制硫制氢的机理，采用计算流体力学(CFD)与CHEMKIN相结合的方法，使用标准k-ε湍流模型和一个17组分、57步复杂化学反应机理，模拟了H₂S在直径为3 mm的Al₂O₃圆球堆积成的多孔介质内的燃烧，模拟结果与实验数据基本吻合.模拟结果显示：多孔介质内H₂S的燃烧温度超过了绝热燃烧温度，为H₂S的裂解制硫制氢提供高温环境，富燃条件下H₂S部分地裂解生成单质硫和氢气.另外，对采用的复杂化学反应机理是否适用于多孔介质内H₂S燃烧时各向异性火焰的模拟作了有意义的探索.

采用X射线光电子能谱（XPS）系统研究燃烧过程中准格尔褐煤及其煤焦颗粒表面中碳、氧的存在形态及演化过程.研究结果表明，准格尔褐煤颗粒表面含碳官能团中石墨化碳含量非常低，但同时具有一定含量的双键碳;含氧官能团中无机氧含量较低，有机氧含量相对较高.随着燃烧的进行，颗粒表面碳、氧官能团呈现不同的变化趋势.

利用酸催化的溶胶-凝胶法制备了纯的和不同Gd³⁺掺杂量的TiO₂纳米粉体，并用XRD、BET、XPS、SPS等技术对样品进行了表征.研究了Gd³⁺掺杂量和焙烧温度对样品光催化降解亚甲基蓝的活性、相结构、晶粒尺寸和表面织构特性的影响，并结合表面光电特性和表面组成等探讨了Gd³⁺掺杂对纳米TiO₂的光催化活性的影响机制.结果表明：与纯TiO₂相比，适量掺杂Gd³⁺可以显著提高其光催化活性.当Gd³⁺掺杂量为0.5%（质量），焙烧温度为500 ℃时，TiO₂复合纳米粉体的光催化活性最佳，其锐钛矿含量为100%，平均晶粒粒径为15.55 nm，比表面积为12.81 m²·g^-1.Gd³⁺掺杂强烈地抑制TiO₂由锐钛矿相向金红石相的转变，减小晶粒尺寸，提高光响应阈值，这三方面均有利于提高光催化活性.XPS分析表明，Gd³⁺掺杂导致TiO₂纳米粉体的表面羟基含量降低.

对钾长石与氯化钠反应过程首次使用离子交换动力学模型进行了实验研究.研究表明，不同产地、不同品位的钾长石在与氯化钠进行熔盐离子交换反应时符合相同的离子交换动力学模型.反应初期，内扩散为控制步骤，离子交换过程的表观活化能约为38.06 kJ·mol^-1;很快化学交换反应逐渐成为控制步骤，离子交换过程的表观活化能约为129.69 kJ·mol^-1.

以顺丁烯二酸酐为原料一步法合成了聚环氧琥珀酸（PESA），并对产物进行了IR和¹³C NMR表征.分别采用粒径分布仪和电子显微镜考察了PESA对CaCO₃垢粒径及其垢形的影响，研究了CaCO₃成垢过程的动力学，探讨了PESA的阻垢机理.结果表明：PESA具有优良的阻垢性能，对CaCO₃垢既具有较强的分散作用又具有明显的晶格畸变能力.

为了考察SbSn金属间化合物的制备条件对材料的结构以及脱硫性能的影响，采用不同的熔融温度，配以喷雾快冷法制备了SnSb金属间化合物.用差热分析和XRD对产物进行了测试表征.对产物的结构进行了模拟计算与讨论，给出了产品制备温度分别在750℃和950℃下的分子点群示意图.发现锡锑化合物在升温过程中，熔体的结构会发生变化，不同熔融温度下制备出的材料的晶体结构不同.脱硫实验结果表明，900℃以上熔融喷雾快冷制备出的材料具有较好的脱硫性能.在SnSb和原油乳化液质量比为1∶20的条件下，950℃下，熔融喷雾快冷制备出的材料一次搅拌24 h可以使原油中的硫含量降低2440.0 μg·g^-1.

以苯基甲氧基硅烷和甲基甲氧基硅烷为原料，用水解缩合法制备硅树脂阻燃剂，通过对反应时间、反应温度、催化剂量和封端时间等因素的正交实验分析，优化硅树脂阻燃剂制备条件.结果表明：硅树脂具有良好的热稳定性，在800℃、N₂气氛下，热失重低于39%，其热稳定性越好，对聚碳酸酯（PC）的阻燃效果越佳.在PC中添加5 %（质量）优化条件制得的硅树脂就能使其氧指数（OI）从26.0提高到34.0.

以壳聚糖、丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯为原料，硝酸铈铵、过氧化二苯甲酰为引发剂，戊二醛为交联剂，制备了壳聚糖-丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯复合水凝胶，探讨了凝胶溶胀过程和理论，研究了凝胶合成条件及溶剂性质对凝胶平衡溶胀度的影响.结果表明：随着丙烯酸浓度、甲基丙烯酸羟乙酯添加量的增加，凝胶平衡溶胀度先增大再减小，凝胶溶胀度随着戊二醛浓度增加而减小.壳聚糖-丙烯酸-甲基丙烯酸羟乙酯复合水凝胶是pH/离子/温度敏感型凝胶.