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低碳智能制造过程检测与优化调控团队/Measurement, Control and Optimization of Low Carbon Smart Manufacturing Processes
发布时间:2026-09-28 发布者: 浏览次数:

团队成员


王海刚 教授
闫勇 院士 姜燕丹 副教授 孙江涛 副教授
蒋宇 博士后 罗占 博士后 曾星星 博士后
徐伟程 博士后 夏成琪 博士后 刘利利 博士后

团队主要研究方向:

1. 新型能源化工颗粒制造过程多模态检测

面向能源、化工、医药等颗粒制备过程中的复杂反应多相流,开展声、光、电多模态检测技术研究,重点开展:

· 多传感器阵列优化设计:研究电学、声发射、光学传感器在高温、高湿、粉尘环境下的空间布局与协同工作机制;

· 多源数据融合分析:建立数据级、特征级、决策级融合框架,实现时间同步与空间配准;

· 高精度多模态层析成像重建算法:针对层析成像逆问题病态性强的特点,结合深度学习优化重建算法,提升空间分辨率与实时性;

· 含湿颗粒流动过程动态监测与过程调控:开展颗粒混合、包衣、干燥等过程的在线监测,为闭环控制提供实时状态信息。

2. 新型能源化工颗粒制备过程的仿真与优化

面向能源、化工、医药等颗粒制备过程中的复杂反应多相流,致力于开发先进的球形和非球形颗粒流动、传热及传质的精确CFD-DEM数值模型,系统研究:

· 颗粒尺度多场耦合行为:流动、传热、传质及化学反应的耦合机理;

· 颗粒-流体-热-化学多场耦合物理机理:揭示多场耦合对颗粒制备过程的影响规律,为反应器设备设计优化及过程调控提供理论指导;

· 高性能GPU加速计算模型:突破大规模颗粒系统仿真效率瓶颈,支撑工业级颗粒制备过程的数字化设计与优化。

3. 能源颗粒材料制备过程数字孪生开发与数据驱动预警

面向能源、化工、医药等颗粒制备过程中的复杂反应多相流、热-流耦合以及化学反应过程,研发任务适配的AI代理模型与数字孪生系统:

· AI代理模型开发:替代高成本CFD-DEM仿真,实现毫秒级实时预测,加速物理仿真并快速寻优工艺参数;

· 数字孪生平台构建:建立物理模型与AI代理模型融合的混合建模框架,应用于反应器结构设计的快速选型和后续优化;

· 非侵入式电学传感器在线连续监测系统:重点研究实际工业生产条件(高温、震动等)下的流化失流、结块问题与爆燃现象之间的规律;

· 数据驱动高风险预警模型:开发面向流化失流、结块、爆燃等异常工况的预警模型,降低生产中的事故发生率。

4. 稀有金属还原、碳化、烧结低碳制备过程检测与优化控制

开展先进的能源颗粒材料制备工艺开发,推动颗粒制备过程的低碳化和智能化,提高生产效率和产品质量,重点研究:

· 钨氧化物氢还原/碳还原过程:研究反应机理、颗粒形貌演变和杂质迁移规律;

· 钨粉碳化过程:研究碳含量、温度、气氛对碳化钨晶粒尺寸和相组成的影响;

· 烧结过程:研究烧结温度、升温速率、气氛对钨制品致密化和性能的影响;

· 工艺优化与数字孪生结合:结合仿真与数字孪生,优化工艺窗口,降低能耗和碳排放。

5. 高炉氢冶炼过程检测与调控

研究高炉内多相流、多反应耦合、软熔滴落、炉缸侵蚀等复杂现象:

· 多模态检测:结合红外、声发射、电学传感和光学成像获取炉内状态信息;

· CFD-DEM与多场耦合仿真:揭示高炉内部物理化学行为;

· 数据驱动预警模型:实现炉况异常预警、炉温预测和操作参数优化;

· 降低焦比、提高利用系数、减少碳排放,推动高炉冶炼过程的低碳化与智能化。




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