| 【中文题名】 | 自由基聚合产品设计及分子量分布大规模计算研究 |
| 【英文题名】 | Research on Product Design and Large Scale Computation of Molecular Weight Distribution of Free Radical Polymerization |
| 【学科专业】 | 系统工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-7-11 |
| 【中关键词】 | 自由基聚合,微分代数方程组（DAEs）,聚合物产品设计,动态优化,单射法,产率优化 |
| 【英关键词】 | free radical polymerization,differential algebraic equations （DAEs）,polymer product design,dynamic optimization,single shooting,production maximization,temperature operation,molecular weight distribution,variable decoupling sequential method, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>计算技术、计算机技术>计算机的应用>信息处理(信息加工)>机器辅助技术 |
| 【论文摘要】 |
目前，自由基聚合物的产量占总聚合物产量的70％以上，可见，自由基聚合在工业生产和理论研究中占有非常重要的地位。典型的自由基聚合反应包括链引发、链增长、链终止、链转移等多种耦合的基元反应，整个转化率范围内凝胶效应、玻璃化效应和笼蔽效应等复杂现象严重影响反应介质各种关键物理量(如粘度、扩散系数、反应动力学系数)，对该过程的建模、模拟与优化比较困难。
本论文主要从以下三个方面对自由基聚合反应进行研究：
1．自由基聚合反应动态模拟
基于自由基聚合反应机理及描述扩散控制的反应速率系数动态变化的改进stickler-Panke-Hamielec模型，摒弃了传统的关于自由基的稳态假设，在分析了整个数学模型的结构与数据流程图之后，利用当今世界先进的动态模拟计算软件gRPOMS，对由微分代数方程组(DAEs)组成的条件动态模型用后向差分公式(BDF)进行求解．并将模拟结果与文献报道数据进行对比和讨论。
2．基于动态优化的自由基聚合物产品设计
以往传统的自由基聚合建模，仅局限于了解自由基反应动力学机理及反应速率系数的测量和估计，通常没有考虑聚合物产品设计这个概念，更没有将优化方法... |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
4-6 |
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ABSTRACT |
6-12 |
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第1章 绪论 |
12-19 |
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1.1 引言 |
12-13 |
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1.2 研究背景与意义 |
13-17 |
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1.2.1 自由基聚合反应动态建模和模拟 |
13-15 |
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1.2.2 聚合物产品设计 |
15-16 |
|
1.2.3 聚合物分子量分布曲线的大规模求解 |
16-17 |
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1.3 研究目标与论文结构 |
17-19 |
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第2章 自由基聚合反应动态模拟 |
19-36 |
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2.1 引言 |
19 |
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2.2 基本假设 |
19 |
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2.3 自由基聚合反应机理 |
19-20 |
|
2.4 反应动力学模型推导与聚合反应过程物料平衡方程 |
20-25 |
|
2.5 聚合反应过程平均分子量计算方程 |
25-26 |
|
2.6 聚合反应速率系数动态变化模型 |
26-29 |
|
2.7 整个数学模型的结构与数据流程图 |
29 |
|
2.8 微分代数方程组(DAEs)求解算法 |
29-31 |
|
2.9 模型验证与模拟结果讨论 |
31-35 |
|
2.10 小结 |
35-36 |
|
第3章 基于动态优化的自由基聚合物产品设计 |
36-54 |
|
3.1 问题的提出 |
36 |
|
3.2 问题的表述 |
36-38 |
|
3.3 求解动态优化的算法 |
38-39 |
|
3.4 动态优化结果与讨论 |
39-52 |
|
3.4.1 恒温条件下最大化单体转化率 |
39-44 |
|
3.4.2 变温条件下最大化单体转化率 |
44-47 |
|
3.4.3 保证高转化率优化反应时间 |
47-50 |
|
3.4.4 产品质量宽约束聚合物产品设计 |
50-52 |
|
3.5 小结 |
52-54 |
|
第4章 聚合物分子量分布曲线的大规模求解 |
54-89 |
|
4.1 问题的提出 |
54-61 |
|
4.1.1 问题的必要性 |
54-56 |
|
4.1.2 问题的可行性 |
56-61 |
|
4.2 大规模方程同时联立求解MWD |
61-68 |
|
4.3 模型解耦序贯法求解分子量分布 |
68-73 |
|
4.4 变量解耦序贯法求解分子量分布 |
73-88 |
|
4.4.1 基本思想 |
73-76 |
|
4.4.2 具体实现步骤 |
76-80 |
|
4.4.3 结果及讨论 |
80-88 |
|
4.5 小结 |
88-89 |
|
第5章 结束语与展望 |
89-91 |
|
参考文献 |
91-97 |
|
符号说明 |
97-99 |
|
作者读硕期间撰写的论文 |
99-100 |
|
致谢 |
100 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.367788 |
