《反應蒸餾過程的非線性分析及其控制》是依託江蘇大學，由畢勤勝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：反應蒸餾過程的非線性分析及其控制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：畢勤勝
- 依託單位：江蘇大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於反應蒸餾過程的優勢和發展潛力，受到了國內外學者和工程技術人員的廣泛關注，成為了當前化工過程的集成化領域的熱點課題之一。本項目深入探討幾類典型的反應蒸餾體過程的動態特性，考察不同模型的各種分岔行為及其所導致的動態特性之間的區別，分析反應蒸餾體過程隨各種參數變化的動力學演化過程，討論系統的各種非線性現象及其分岔機制，進而揭示體系各種複雜現象的機理。研究不同尺度耦合體系的各種沉寂態和激發態的形式及其可能相應的分岔模式，給出體系各種振盪尤其是簇發振盪行為，確定快慢轉換時的各種分岔特性，揭示不同尺度作用下的複雜性及其產生機制。討論不同控制模式下幾類典型的反應蒸餾體系動態特性，進行相應的最佳化設計，並設計相應的控制方案，從理論分析、數值計算、模型實驗三方面分析反應蒸餾體過程的動態特性，揭示各種動態特性及其相應的產生機制，為反應蒸餾的過程開發、實驗研究、工程設計和生產操作及控制等多方面提供理論服務。
結題摘要
具有廣泛套用背景的化學蒸餾過程，往往涉及不同時間尺度之間的耦合，導致系統產生非常豐富的動力學特性，受到國內外學者的廣泛關注。而由於傳統的非線性理論無法直接用來解決不同尺度之間的相互作用，因此，如何深入探討不同尺度耦合導致的複雜行為及其產生機製成為當前非線動力學性理論及工程套用的熱點和前沿課題之一。本項目針對幾類典型的化學反應模型，重點考察存在不同尺度耦合時系統的複雜性及其產生機制，進而發展不同尺度耦合系統的非線性動力學理論，為實際工程套用提供理論支撐。本項目的主要內容包括： （1） 提出了頻域兩尺度耦合的分析方法，也即當周期激勵頻率遠小於系統的固有頻率時，可以將整個周期激勵項視為慢變參數，從而得到系統隨慢變參數變化的分岔曲線。為揭示隨慢變參數的分岔對於系統複雜動力特性的影響規律，提出了廣義相圖的概念，通過系統隨慢變數變化的平衡曲線和系統廣義相圖的疊加，可以揭示系統不同簇發振盪的產生機制。 （2） 基於快慢動力學分析的基本思想，提出了適用於多慢變數的包絡分析法。其基本思想是，將某一慢變數視為分岔參數，分別考察其他慢變數在極值處時的平衡曲線及其分岔特性，從而形成包絡線，並將這些包絡線與系統振盪軌跡疊加，揭示不同簇發振盪的本質及其產生機制。同時，提出了奇異攝動快慢分析方法，也即在快子系統的分岔點處，通過攝動方法將各慢變數展開，得到在分岔點處各慢變數之間的相互關係，進而將系統轉化為單一慢變數問題，以揭示系統的複雜振盪及其產生機制。 （3） 針對幾類典型的快慢耦合反應系統，如鉑族金屬表面內外層反應速率存在量級上的差異，BZ振盪反應中存在不同量級的反應速率等，利用上述的分析方法，得到了諸如Hopf分岔、Cusp等情況下系統的簇發振盪及其分岔機制，並進一步考慮存在周期微擾下系統的複雜動力特性，揭示當周期激勵頻率遠小於系統的固有頻率，也即存在頻域不同尺度耦合時系統的各種簇發振盪及其產生機制。
