《汽車排氣微粒擴散凝聚建模分析與控制》是依託山東大學，由孫潔擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：汽車排氣微粒擴散凝聚建模分析與控制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：孫潔
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
汽車尾氣已成為大氣污染的“罪魁禍首”，因此迫切需要研究汽車減排控制。雖然已有各種治理汽車尾氣技術不斷成熟並被推廣套用，但因尚未從本質上深刻揭示汽車尾氣排放微粒生成機理而未達到最佳效果，亟需尋求新理論予以解決。汽車排氣微粒擴散運動不但具有典型的分形結構，而且其凝聚生長又是一種三維非線性動力行為，對其控制問題研究極具挑戰性。本項目擬採用新方法研究汽車減排控制，將基於分形理論對汽車排氣微粒擴散凝聚建模，分析三角函式、多項式函式和廣義函式形式環境干擾項和微粒凝聚機率的數量關係，研究微粒擴散凝聚環境干擾控制，以及廣義函式形式的定區域控制。進而分析周圍噪音和生長速度的數量關係，研究微粒擴散凝聚速度控制以及對流離散系統空間分形集辨識控制問題。微粒擴散凝聚控制使得汽車排放微粒在指定方向上加速形成微粒團，加速沉降，降低汽車尾氣對大氣污染的分擔率，對汽車減排控制技術提供重要的理論支撐。
結題摘要
汽車尾氣減排控制迫在眉睫。本項目基於分形理論對汽車尾氣擴散凝聚行為建模分析，研究了不同環境下、不同類型汽車尾氣粒子的擴散凝聚機理和分形生長行為的控制問題。研究結果表明本項目建立的尾氣粒子擴散凝聚數學模型和所提出的粒子分形擴散凝聚控制策略與方法，能有效的對凝聚體的形態進行控制，為提升尾氣的淨化技術提供了重要理論支撐。具體如下：1、對不同粒徑尾氣粒子分形擴散凝聚數學模型與最佳化控制策略進行深入研究，實現了不同粒徑尾氣粒子分形擴散凝聚的預測和控制。通過構造對數函式形式的非線性干擾項和內部源項，驗證了不同粒徑尾氣粒子分形擴散凝聚控制的有效性，為合理選擇控制參數、控制區域提供了有益探索。2、對汽車尾氣粒子的擴散凝聚行為，將模糊隸屬度函式引入有限擴散凝聚模型，通過分析粒子隨機運動步長與粒子隨機運動角度之間的非線性關係，研究了尾氣粒子凝聚體形態的變化，實現了對凝聚體形態由稀疏到緊密的控制。3、對汽車尾氣中的鐵磁粒子建立了改進的有限擴散集團凝聚模型，分析了遠程相互作用力和近程相互作用力下鐵磁粒子凝聚團簇形貌的變化，從分形維數和磁化強度等方面研究了鐵磁粒子凝聚團簇的物理特徵。4、針對汽車尾氣擴散運動過程中常常伴隨的對流現象，研究了對流離散系統空間分形集辨識控制問題，將同步控制和參數辨識的思想和方法引入到空間分形Julia集中，建立典型空間分形Julia集的同步控制理論及參數辨識方法。5、研究了類似汽車尾氣凝聚體分叉形態的分形光子晶體的光學性質，研究發現，Fibonacci分形多層膜與高損耗金屬膜構成的異質結構可製備高品質反常吸收類型的濾光器件，對理解尾氣粒子擴散凝聚的非平衡生長分形行為提供了幫助。6、研究了混沌、分形系統在非線性電路中的實現與套用，搭建了汽車尾氣檢測系統。研究表明，復混沌系統、基於混沌系統的語音保密通信和基於分形系統的圖像加解密系統均可硬體實現，這為粒子擴散凝聚行為的硬體實現提供了研究基礎。
