【正文】 與半定量依賴關(guān)系；確立優(yōu)化反應(yīng)加工過程中多相聚合物流體流動行為的規(guī)律性；為擠出型反應(yīng)器的設(shè)計和反應(yīng)加工制備的聚合物材料性能的提高提供科學(xué)依據(jù) 。 ? 觀測不同溫度和變形速率下，厚度分布情況及缺陷 點發(fā)生等，完善反應(yīng)加工方法制備的聚合物材料的本構(gòu)模型。 ? 完成建 立伴隨聚合和降解反應(yīng)的形態(tài)生成 理論模型；初步模擬不同類型聚合、降解反應(yīng)和不同反應(yīng)分子動力學(xué)參數(shù)對形態(tài)生成的影響，嘗試建立熔融擠出接枝或嵌段共聚反應(yīng)和降解反應(yīng)過程形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)控的規(guī)律性；嘗試建立“剪切激光光散射儀”在線觀察準反應(yīng)加工條件下，多相聚合物體系形態(tài)結(jié)構(gòu)生成過程的實驗方法。 創(chuàng)新之處： (1) 借助 Monte Carlo 和分子動力學(xué)方法，模擬復(fù)雜物理條件下（ 高溫、高壓、高剪切和高粘度等），均聚與共聚反應(yīng)的分子鏈生成過程；闡明其分子動力學(xué)過程和反應(yīng)機理，明確與通常條件下聚合反應(yīng)分子動力學(xué)和反應(yīng)機理的區(qū)別；達到控制反應(yīng)加工過程中聚合反應(yīng)的目的。 ? 成型過程計算機 模擬與仿真：應(yīng)用大變形有限元方法和其它數(shù)值分析方法，計算機模擬不同溫度、不同拉伸或吹塑速率的成型過程；預(yù)示加載過程中，制件和制品各點的應(yīng)力、應(yīng)變和厚度分布及變化，揭示導(dǎo)致缺陷發(fā)生的主要因素。 ? 耦合聚合、降解或交聯(lián)反應(yīng)：在上面研究的基礎(chǔ)上，把聚合（均聚、接枝和嵌段共聚等）降解或交聯(lián)反應(yīng)，用數(shù)學(xué)和物理的語言進行表述，建立耦合聚合、降解或交聯(lián) 反應(yīng)的流體本構(gòu)方程。 ? 伴隨聚合和降解反應(yīng)：在伴隨簡單化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的 形態(tài)生成與演變計算機程序的基礎(chǔ)上， 建立伴隨聚合（均聚、接枝和嵌段共聚）和降解反應(yīng)的形態(tài)形成 理論模型。 (3) 實驗方法： ? 剪切激光光散射儀（自行研制）； ? 掃描和透射電子顯微鏡； ? X射線廣角衍射和 X射線小角散射儀； ? MEISSNER 拉伸流變儀、旋轉(zhuǎn)流變儀、毛細管流變儀和動態(tài)力學(xué)分析儀； ? 紅外測溫儀和差熱掃描量熱儀； ? 電子拉伸測試儀和氣體透過率測定儀； ? 折射儀和霧度儀。 ? 綜合實驗、理論和計算機模擬等三方面的研究結(jié)果，建立普適性的高溫、高速成型狀態(tài)下聚合物的粘彈塑性本構(gòu)方程，研制聚合物材料拉伸和吹塑成型的計算機模擬軟件系統(tǒng)，優(yōu)化高溫、大應(yīng)變率條件下聚合物材料拉伸和吹塑 成型的工藝條件。 ? 結(jié)合上面研究結(jié)果和研究內(nèi)容 (1)中獲得的聚合或降解反應(yīng)分子動力學(xué)方程和反應(yīng)機理，模擬復(fù)雜化學(xué)和物理條件下，聚合物流體的流動過程和流動行為。 (2) 伴隨化學(xué)反應(yīng)的多相聚合物體系形態(tài)生成與演變的計算機模擬（與 04 課題合作） ? 在相關(guān)文獻方法的基礎(chǔ)上，建立伴隨聚合（均聚、接枝和嵌段共聚反應(yīng)）和降解反應(yīng)的含時 GinzburgLandau 方程理論模型。 2) 模擬伴隨化學(xué)反應(yīng)（均聚、共聚和降解反應(yīng)）的多相聚合物體系形態(tài)生成與演變過程，闡述反應(yīng)加工過程中，形態(tài)生成的動力學(xué)機理，實現(xiàn)反應(yīng)加工過程介觀形態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)控，進而達到控制材料性能的目的。這些分子鏈和相態(tài)結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，導(dǎo)致其在粘流態(tài)和高彈態(tài)的相關(guān)行為具有自己的特點，最終致使本構(gòu)關(guān)系發(fā)生變化。由于實驗手段的限制，很難準確現(xiàn)場跟蹤反應(yīng)加工過程的形態(tài)演變與生成過程，因此，本部分研究的意義還在于它將彌補實驗手段在研究反應(yīng)加工形態(tài)結(jié)構(gòu)演變方面的不足。 在通常條件下（如：溶液和本體中的自由基、陰（陽）離子引發(fā)聚合反應(yīng)等），對聚合反應(yīng)動力學(xué)和反應(yīng)機理的研究，人們已經(jīng)有了很深入的認識，并且可以借助聚合反應(yīng)動力學(xué)和反應(yīng)機理方面的知識，控制聚合反應(yīng)過程，為聚合物材料合成工業(yè)提供明確的理論指導(dǎo)。 實 現(xiàn) 反 應(yīng) 加 工 過 程 從 微 觀 機 理 到 介 觀 結(jié) 構(gòu) 到 宏 觀 性 能 的 優(yōu) 化 與 控 制 。 眾所周知，聚合物反應(yīng)加工是在擠出型反應(yīng)器中進行的。此后， Balazs 等 [6, 7]又將描述 Brown運動的 Langevin 方程引入，給出了聚合物 /納米粒子復(fù)合體系的形態(tài)生成過程的演變圖樣，為聚合物 /納米粒子復(fù)合材料的設(shè)計和 制備提供了一定的理論指導(dǎo)意義。但就我們所知，這些軟件沒有考慮耦合化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生對聚合物流體流動行為的影響。在本項目中，我們將借助拉伸流變儀確立反應(yīng)加工制備的聚合物材 料的真實應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和相應(yīng)的本構(gòu)方程，運用數(shù)值分析方法，模擬拉伸和吹塑成型過程，闡明材料自身結(jié)構(gòu)和成型條件對制件或制品性能的影響，分析相應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)變率以及厚度的分布及其對成型條件的依賴關(guān)系，最終為 反應(yīng)加工制備的聚合物材料 成型條件優(yōu)化和制品性能的控制提供理論基礎(chǔ)。 研究內(nèi)容： (1) 分子反應(yīng)動力學(xué)與反應(yīng)機理的計算機模擬（與 0 02 和 03 課題合作） ? 在有限的反應(yīng)加工過程中反應(yīng)動力學(xué)實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建復(fù)雜外場情況下，均聚、共聚（接枝和嵌段）和降解反應(yīng)的數(shù)理模型 。對反應(yīng)加工條件進行仿真，探索反應(yīng)加工過程中，各種反應(yīng)類型及其外部條件對形態(tài)生成與演變的影響。給出聚合物反應(yīng)加工過程中調(diào)控流體流動行為的規(guī)律。 (3) 在剪切激光光散射儀基礎(chǔ)上，建立可靠的在線觀測反應(yīng)加工過程形態(tài) 生成與演變的實驗方法。 (1) 反應(yīng)動力學(xué)與反應(yīng)機理的計算機模擬（與 0 0 03 課題組合作） ? 動力學(xué)模型：在聚合和降解反應(yīng)分子動力學(xué)理論基礎(chǔ)上，建立 熔融接枝或嵌段聚合和降解反應(yīng)（聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等）以及 擠出聚合反 應(yīng)（ 苯乙烯 、苯乙烯與二烯烴嵌段共聚物 ）復(fù)雜外場條件下的分子動力學(xué)模型。 ? 復(fù)雜外場下伴隨聚合和降解反應(yīng)：結(jié)合反應(yīng)加工過程中聚合和降解反應(yīng)機理與分子動力學(xué)的研究結(jié)果，構(gòu)建復(fù)雜外場情況下，多相聚合物體系的形態(tài)形成理論模型。模仿反應(yīng)加工條件，揭示不同化學(xué)反應(yīng)和物理環(huán)境對復(fù)雜流體流動行為的影響規(guī)律。 ? 缺陷判據(jù)建立：預(yù)測特定加工條件（高溫和高拉伸速率等）下，不發(fā)生缺陷應(yīng)具備的自身分子結(jié)構(gòu)特點和流體流變特性；預(yù)測給定反應(yīng)加工制備的聚合物材料，無缺陷的極限加工條件（溫度和拉伸或吹塑速率極限等）及拉伸與吹塑成型產(chǎn)品合理的厚度分布。 4. 年度研究計劃及預(yù)測進展 20xx 年： ? 復(fù)雜外場條件下（高溫、高壓、高剪切和高粘度等），針對模型體系，完成建立 熔融接枝或嵌段聚合和降解反應(yīng) 的分子動力學(xué)過程模擬，初步確立擠出均聚和共聚反應(yīng)的分子動力學(xué)模型。 20xx 年： ? 借助 Monte Carlo 和分子動力學(xué)模擬方法，在復(fù)雜外場（溫度、壓力、剪切和高粘度）下，初步建立體系熔融擠出反應(yīng)混合過程中體系微觀形態(tài)、界面結(jié)構(gòu)和聚合物分子鏈拓撲結(jié)構(gòu)演變的模擬方法，嘗試歸納增容劑分子結(jié)構(gòu)和添加量以及反應(yīng)程度等對體系微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)形成影 響的規(guī)律性。 ? 結(jié)合 0 05 課題的實驗和理論研究結(jié)果，發(fā)展和完善耦合聚合、降解或交聯(lián)反應(yīng)的聚合物流體本構(gòu)模型，給出調(diào)控聚合物反應(yīng)加工過程中流體流動行為的方法和規(guī)律。 四、研究基礎(chǔ) 1. 與本項目有關(guān)的研究工作積累和已取得的研究工作成績 課題負責(zé)人安立佳研究員攻讀博士學(xué)位至今， 一直致力于高分子物理與高分子加工方面的基礎(chǔ)理論研究工作，在 聚合物及其混合物體系的統(tǒng)計熱力學(xué)、聚合物混合體系相分離行為的計算機模擬、多相聚合物薄膜相分離行為、相容性聚合物混合物玻璃化轉(zhuǎn)變行為和聚合物混合物的結(jié)晶與受限結(jié)晶行為等 5 個方面取得創(chuàng)新性研究成果。研究方向主要有“基于模擬仿真的機械模具 創(chuàng)新設(shè)計”和“聚合物加工過程的建模與仿真”。相關(guān)的研究成果被國內(nèi)外同行引用，并被權(quán)威綜述論文作為該領(lǐng)域的重要結(jié)果加以介紹（ Perkins WG , Polym. Eng. Sci., 39， 2445）。 項目名稱 ：剪切和壓力對高分子混合體系相分離的影響 批 準 號： 29704008 該基金項目已按期順利完成，除在剪切和壓力對高分子混合體系的相分離行為研究方面開展了卓有成效的創(chuàng)新研究工作外，還在高分子混合體系環(huán)帶球晶的表面和界面結(jié)構(gòu)、高分子混合體系的受限結(jié)晶行為和高分子混合體系的脆韌轉(zhuǎn)變行為方面開展了非常好的探索性研究工作。上述工作直接為多相高分子材料加工條件的優(yōu)化提供了強有力的理論指導(dǎo)。 課題組主要骨干研究人員黃漢雄教授、姜偉研究員、吳淑芳副教授等，在與申請課題相關(guān)的研究領(lǐng)域基礎(chǔ)扎實，并取得了 一些相當(dāng)有顯示度的研究成果。外來語要同時用原文和中文表達。 五、同一項目組研究內(nèi)容相近的項目，只允許報送一個科學(xué)部。簡表中所有代碼以最新發(fā)布的《國家自然科學(xué)基金申請項目分類目錄及代碼》為準填寫。如涉及多學(xué)科可填寫兩個 ,先填為主學(xué)科。首次申請國家自然科學(xué)基金的單位 ,尚未編入單位代碼 ,其代碼暫不填。而制冷系統(tǒng)故障產(chǎn)生的現(xiàn)象也隨之增多，且其帶來的損失也在增大。 1987年，在清華大學(xué)彥啟森教授的提議下，國內(nèi)開始了專家系統(tǒng)在暖通空調(diào)制冷領(lǐng)域的應(yīng)用研究，南京工程兵學(xué)院的馬吉民 (彥啟森教授的研究生 )是最早進行該方面研究的，他的研究是用 Turbo Prolog 語言設(shè)計了一個用于開發(fā)設(shè)備故障診斷和修理的專家系統(tǒng) DFDRT,并用它實現(xiàn)了一個制冷系統(tǒng)故障診斷和修理專家系統(tǒng)實驗原型。 參考文獻 , ”An Expert System for Buliding Energy Comsumption Analysis::Prototype Results” ASHRAE 2. ,”Knowledgebased Frontend Input Generating Program for Buliding System Simulation” ASHRAE 3. Charlies H..Culp”Expert System in Preventive and Diagnotics” ASHRAE 4. ,”Embeded Expert System Development for Monitoring Packaged” ASHRAE 5. MASSIMO DENTICE D”ACCADIA and FILIPPO DE ROSSI,THERMOECONOMIC ANALYSIS AND DIAGNOSIS OF A REFRIGERATION PLANT,”Energy Vol 39 No 12 pp 12231232,1998 Ki Sun,”Intelligent diagnostic system for a solar heating system,”Expert Systems with Application 16(1999) 157171 7．孫國平“故障診斷專家系統(tǒng)在制冷系統(tǒng)中的實現(xiàn)研究”上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 1994 年 8. 鮑士雄 趙鵬 谷波“ 制冷系統(tǒng)故障診斷中模糊識別技術(shù)應(yīng)用”制冷學(xué)報 2 / 1998 ,谷波 .基于小波分析的制冷壓縮機故障診斷研究 .壓縮機技術(shù) , 10王志毅 ,谷波 .神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用的可實現(xiàn)性 .建筑熱能通風(fēng)空調(diào)， 20xx(1):3538 — 4— 三、研究方案 1. 研究目標(biāo)、研究內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 研究目標(biāo) a. 獲得制冷系統(tǒng)故障判斷準則 b. 建立制冷系統(tǒng)故障診斷模型 c. 建立制冷系統(tǒng)在線故障診斷和故障先兆預(yù)測專家系統(tǒng) 研究內(nèi)容 a. 建立制冷系統(tǒng)故障知識庫 b. 構(gòu)造模糊模式匹配模型 c. 建立混合專家系統(tǒng) d. 建立制冷系統(tǒng)在線實時故障匹配模型和預(yù)報模型 擬解決的關(guān)鍵問 題 a. 研究確定制冷系統(tǒng)故障的模糊集隸屬度函數(shù) b. 尋找合適的模式匹配算法 c. 模式匹配權(quán)系數(shù)的研究 d. 各故障模式的可信度闕值確定 — 6 2. 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案和可行性分析 研究方法 將模糊專家系統(tǒng)制冷系統(tǒng)故障診斷領(lǐng)域，建立制冷系統(tǒng)故障知識庫，運用模糊模式匹配方法構(gòu)造混合專家系統(tǒng)，建立制冷系統(tǒng)故障診斷的判斷和預(yù)測模型；通過實驗來修正、優(yōu)化模型 技術(shù)路線 a. 建立領(lǐng)域知識庫，它包括制冷領(lǐng)域中與具體應(yīng)用對象無關(guān)的普遍性規(guī)則和事實 b. 建立全局數(shù)據(jù)庫，與具體應(yīng)用對象有關(guān)的規(guī)則和事實則存放于此； 在推理過程產(chǎn)生的規(guī)則和事實也存放于此 c. 建立混合專家系統(tǒng)的推理和執(zhí)行機構(gòu)，該機構(gòu)的功能是將知識工程用推理和計算來表述 d. 建立制冷系統(tǒng)模糊模式匹配故障診斷模型 e. 進行制冷系統(tǒng)典型故障試驗，建立在線故障診斷和先兆預(yù)測分析 實驗方案和可行性分析 試驗將在風(fēng)冷和水冷熱泵機組上進行，其制冷量在 3～ 30KW之間，主要信號數(shù)據(jù)采集如下： a. 溫度信號：蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流元件、氣液分離器的進出口；壓縮機的進出口和頂部、底部 b. 壓力信號：蒸發(fā)器、冷凝器、節(jié)流元件的進出口 c. 流量信號： 系統(tǒng)的制冷制冷劑質(zhì)量流量，在過 冷器之后測試；水流量測試；風(fēng)機的風(fēng)量測試 d. 電量信號：壓縮機、風(fēng)機、水泵的輸入功率、電壓、電流 該試驗系統(tǒng)主要特點是制冷劑的流量測試需在冷凝器后加上一個適當(dāng)?shù)倪^冷器，以保證進入質(zhì)量流量計的制冷劑全部為液體狀態(tài)，其余試驗部分與常規(guī)試驗接近；且制冷系統(tǒng)是一個帶有遲延二階響應(yīng)系統(tǒng)，目前的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)（如 FLUKE 數(shù)據(jù)采集器）在信號采集速度和容量上完全能達到要求。學(xué)院和研究所對本項