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博士论文化学工程研究

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博士论文化学工程研究

1997年6月6日,华东理工大学校长王行愚教授接到清华大学一位教授的检举信,详细列举了胡黎明博士学位论文《CVD反应器中超细粒子的形态控制》的抄袭章节、数据及被抄袭文献出处等材料。该校高度重视,当天即由2名院士、3名材料和化学学科资深博士生导师组成专家组,认真审核检举材料、胡的博士论文和相关文献,一致认定:检举属实,胡在博士学位论文中存在极严重的剽窃行为。6月中旬,专家组再次逐章审核胡的博士论文,所出具的“关于对胡黎明的博士学位论文的审核意见”认为:该博士学位论文绝大部分内容均系抄袭他人成果,应严肃处理。6月18日,该校召开为期一天的学位评定委员会专门会议,仔细审核全部材料,并请胡黎明及其导师分别到会传阅材料,还请胡申辩、答辩。但胡“丝毫没有认错的意思”,甚至大言不惭地说:“论文雷同并不奇怪,正表明英雄所见略同。”最后经学位委员会讨论,认定胡黎明的博士学位论文从模型、数据到表述方法都存在着非常严重的剽窃现象,其抄袭是有意的、大范围的、系统的,抄袭程度前所未见,性质极其严重,且本人不能正视剽窃事实,学术道德败坏,是对国家学位条例的极大蔑视。后经无记名投票,一致决定撤消其博士学位、取消其博士生、硕士生导师资格。6月27日,上海市“学位办”再次组织有关专家审核相关问题,并再次认定:华东理工大学学位评定委员会的定性是合适的,处理决定是正确的。有讽刺意味的是,据《学位与研究生教育》记者披露:胡黎明的上述博士论文成文后,当初“为慎重起见,曾送交20位化学工程、材料科学、化学方面的校内外同行专家评阅,其中有11位为校外造诣颇深的教授,分属全国7所重点大学和3个著名研究所。收回的20份评阅意见中,有18份认为这是一篇较优秀的博士学位论文。从原始的答辩记录也可看到,答辩过程是认真的。答辩委员会提出了一些很有深度的问题,最后仍一致通过其答辩。”(注:“对胡黎明在博士学位论文中剽窃他人成果事件的采访手记”,《学位与研究生教育》1998年第1期。)无独有偶,胡黎明等联名在《华工学报》发表的两篇论文也存在严重剽窃现象,此公还多次在获奖人才基金申报等材料中弄虚作假,并利用计算机虚拟制作了两本莫须有的所谓“专著”——《CVD技术的化学工程研究》《纳米颗粒制备科学与技术》的封面。胡黎明的导师、1991年当选为中国科学院院士的陈敏恒教授,曾任华东理工大学校长,主要是受胡黎明博士学位论文抄袭事件的牵连,中科院学部按照院士章程,由院士们投票表决,决定撤消其院士称号,并在2000年6月院士大会上公布。这也是中科院第一次因学术道德问题而对一名院士除名。

随着科技负效应的显现,工程伦理越来越受的人们的重视。化学工程有着与其他工程不同的特点。下面是我为大家整理的化学工程应用 毕业 论文,供大家参考。

《 化学工程中计算流体力学应用分析 》

摘要:计算流体力学是以多种计算方程为基础,在多种化学反应设备中进行能量、质量和动量的综合计算,分析出不同守恒定律中,这些变量的主控形式和变化规律,从而优化工程设计和工艺设备,提高化学反应中正向变化的进行,提高热量交换和原材料的反应速率等。从化学工程经济效益的角度分析,有利于工程成本的节约,提升了经济回报。 文章 计算流体力学的基本原理进行分析,并 总结 了其砸你化学工程中搅拌、热交换、精馏塔和化学反应工程的具体应用。

关键词:计算流体力学;求解;基本原理;化学工程;应用

化学工程在我国具有较长的研究与应用历程,并在实际的生产与生活中取得到巨大的应用成效,不仅能够供给正常的生活需求,同时根据新材料的开发,能够满足现代型环保材料的使用。在化学工程中,较多的反映环境和反应机制都是在溶液中进行的,具有质量守恒和热量守恒定律的应用。而这种质量与能量的关系正是计算流体力学的主要原理。通过对实际应用环境和原理的分析,能够优化工程设计和工艺改进,提高化学工程的生产效率。

1计算流体力学在化学工程中的基本原理

计算流体力学简称CFD,是通过数值计算 方法 来求解化工中几何形状空间内的动量、热量、质量方程等流动主控方程,从而发现化工领域中各种流体的流动现象和规律,其主要以化学方程式中的动量守恒定律、能量守恒定律及质量守恒方程为基础。一般情况下,计算流体力学的数值计算方法主要包括数值差分法、数值有限元法及数值有限体积法,其也是一门多门学科交叉的科目,计算流体力学不仅要掌握流体力学的知识,也要掌握计算几何学和数值分析等学科知识,其涉及面广。

针对计算流体力学的真实模拟,其主要目的是对流体流动进行预测,以获得流体流动的信息,从而有效控制化工领域中的流体流动。随着信息技术的发展,市场上也出现了计算流体力学软件,其具有对流场进行分析、计算、预测的功能,计算流体力学软件操作简单,界面直观形象,有利于化学工程师对流体进行准确的计算。

2计算流体力学砸你化学工程中的实际应用

在搅拌中的应用分析

在搅拌的化学反应中,反映介质之间的流动性比较复杂,依据传统的计算形式根本无法解决,并在化学试剂在搅拌中存在不均匀扩散的特点,在湍流的形式中能量的分布状况也存在着空间特点。若是依据实验手段测得反映中物质、能量和质量的变化规律,其得出的结构往往存在较差时效性,实验差加大。

通过对二维计算流体力学的应用,能够对搅拌中流体的形式进行模拟,并进行质量、能量等数据的验证。但是流体的变化,不仅与化学试剂的浓度、减半速度有关,还与时间、容器的形状等有着之间的联系,需要建立三维空间模拟形式进行计算流行力学。随着科学技术和研究水平的提高,在通过借助多普勒激光测速仪后,已经对三维计算形式有了较大的突破,这对于化工工程中原料的有效应用和工程成本的减低具有促进的作用,但是在三维计算流体力学中还存在一定的缺陷,需要在今后的研究中不断的完善。

在化学工程换热器中的应用分析

换热器是化学工程中主要的应用设备,通过管式等换热器、板式换热器、冷却塔和再沸器等的应用,能够有效的控制化学试剂在反应中的温度变化。其中根据换热器的形式不同,计算流体力学的方式也就不同。在管式换热器中主要是通过流体湍流速度的改变,增加换热速率的。在板式换热器中是通过加大流体的接触面积,提高换热效率的。而在冷却塔和再沸器中,热量交换的形式更为复杂,但是却群在重复性换热的特点,增加了换热的时间,提高了换热的效果。从总体上分析,计算流量力学中,需要对温度变化、流体的速度变化、热交换面积变化和时间变化进行分析。通过CFD计算流体力学的应用,能够计算出不同设备的热交换效果,并根据生产的实际需求进行换热器的选择使用。

在精馏塔中的应用

CFD已成为研究精馏塔内气液两相流动和传质的重要工具,通过CFD模拟可获得塔内气液两相微观的流动状况。在板式塔板上的气液传质方面,Vi-tankar等应用低雷诺数的k-ε模型对鼓泡塔反应器的持液量和速度分布进行了模拟,在塔气相负荷、塔径、塔高和气液系统的参数大范围变化的情况下,模拟结果和现实的数据能够较好的吻合。

Vivek等以欧拉-欧拉方法为基础,充分考虑了塔壁对塔内流体的影响,用CFD商用软件FLUENT模拟计算了矩形鼓泡塔内气液相的分散性能,以及气泡数量、大小和气相速度之间的关系,取得了很好的效果。在填料塔方面,Petre等建立了一种用塔内典型微型单元(REU)的流体力学性质来预测整塔的流体力学性质的方法,对每一个单元用FLUENT进行了模拟计算,发现塔内的主要能量损失来自于填料内的流体喷溅和流体与塔壁之间的碰撞,且用此方法预测了整塔的压降。

Larachi等发现流体在REU的能量损失(包括流体在填料层与层之间碰撞、与填料壁的碰撞引起的能量损失等)以及流体返混现象是影响填料效率的主要因素,而它们都和填料的几何性质相关,因此用CFD模拟计算了单相流在几种形状不同的填料中流动产生的压降,为改进填料提供了理论依据。CFD模拟精馏塔内流体流动也存在一些不足,如CFD模拟规整填料塔内流体流动的结果与实验值还有一定的偏差。这是由于对于许多问题所应用的数学模型还不够精确,还需要加强流体力学的理论分析和实验研究。

在化学反应工程中的应用研究

在化学反应工程中,反应物和生成物的化学反应速率与反应器、温度和压力等有着较大的联系,在实际的反应中可以利用计算流体力学进行数据的获取。但是这数据的获取具有一定的温度限制,当反应中温度过大,就会造成分子的剧烈运动,其运动轨迹的变化规律就会异常,在利用计算流体力学的模型计算中,计算数据与实际情况会发生较大的偏差。由于高温中分子的运动轨迹和运动速度难以获取,在计算流体力学的实际计算中,就要借助FLUENT进行三维建型,并利用测速反应器进行速度的测量,通过综合的比较分析,利用限元法进行数据的计算。可以得出不同环境下的反应器的流线、反应器内部的浓度梯度及温度梯度。通过CFD软件预测反应器的速度、温度及压力场,可以更进一步理解化学反应工程中的聚合过程,详细、准确的数据可以优化化学反应中的操作参数。

3结束语

计算流体力学对于化学工程的应用具有实际意义,并在经济效益的提高上具有重要的价值,在近几年,化学工程技术人员不断的计算流体力学中展开研究,以二维空间计算和模拟为基础,不断的完善三维空间的流量计算,并得出了一系列的流体流动规律。根据计算流体力学在化学工程中的广泛应用,在今后的化学工程发展中,应加强此类学科的教学与延伸,提供出更有效的反应设备和工艺操作。

参考文献

[1]余金伟,冯晓锋.计算流体力学发展综述[J].现代制造技术与装备,2013(06).

[2]舒长青,王友欣.计算流体力学在化学工程中的应用[J].化工管理,2014(06).

《 能源化学工程专业化工热力学教学思考 》

[摘要]《化工热力学》是能源化学工程专业一门理论性和逻辑性较强的专业基础课,文章阐述了作者在《化工热力学》课程教学过程中如何提高学生对学习本课程兴趣的教学实践和教学体会。通过明确教学内容和教学主线,改变传统的单一的课堂教学,将课堂教学与学科动态及工程实践密切结合,激发学生学习兴趣,培养学生自主学习能力和工程意识,以满足培养能源化学工程领域领军人物的要求。

[关键词]化工热力学;能源化学工程;教学实践;教学体会

化工热力学是化工类学生的专业必修课程之一,主要讲述热力学定律在化学工程领域的应用,包括化工过程中各种形式的能量之间相互转换规律及过程趋近平衡的极限条件等。它是培养学生分析和解决实际化工问题思维方法的重要专业理论基础课[1-3]。然而该课程的课程内容抽象、计算繁琐,学生感到非常难学又缺乏实际应用,在课程学习过程中学生产生恐惧和厌学心理,达不到良好的教学效果,因此,我们对该课程的教学内容和 教学方法 进行一些改革和尝试,希望激发学生学习的兴趣,进而更好地掌握这门课程,为后续专业课程的学习夯实基础。

武汉大学2013年新开设的能源化学工程专业是由1958年原武汉水利电力学院开办的“电厂化学”专业发展而来,主要面向电力行业及高效洁净能源领域(包括超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等),培养掌握化学与化工基础理论及能源化学专业知识和技能的未来行业发展的领军人物。

目前,本专业主要有水处理、材料腐蚀与防护、化学监督与控制、能源化学四个主要研究方向。为了适应学校对新专业发展和一流学科建设的要求,2015年在本专业大三学生中新增设了《化工热力学》这门化工类专业的专业基础课程。如何调动学生的课堂积极性,培养学生的创新能力,夯实学生的专业基础,使他们在54学时的学习过程中理解并掌握本门课程的基本概念,并且将抽象的理论与实际的能源化学过程联系起来是本课程的核心教学任务。本文结合我校能源化学工程专业的培养目标,浅谈《化工热力学》的教学体会,着重对教学方式进行了探索和实践,为培养能源化学工程领域的领军人物奠定基础。

1明确教学内容与课程主线

结合我校《化工热力学》课程以工程应用为中心、专业研究方向覆盖面广等特点,我们选用了朱自强等编著、化学工业出版社出版的《化工热力学》作为教材[4],同时,也鼓励学生使用部分参考教材(《化工热力学》,冯新等编,2008;《化工热力学(第二版)》,陈钟秀等编,2000;《化工热力学导论(原著第七版)》,.史密斯等编,刘洪来等译,2007)[5-7]。化工热力学发展时间较长,已形成较完整的知识体系,如何在54学时内有效地把关键知识点教授给学生是本课程教学实践的关键。

由于本专业学生在大二《物理化学》课程中已经系统学习了理想气体相关的状态方程及其应用,因此在本课程教学中不再赘述,而是重点介绍工程实际应用较多的二参数状态方程、化工热力学分析、溶液热力学、流体相平衡和化学反应平衡等。在教学实践中,首先,详细分析《化工热力学》教材结构,围绕主线内容合理编排知识点;其次,建立好各知识点之间的逻辑关系,让学生在大脑中建立化工热力学框架图;最后,根据能源化学工程专业的需要,适当删减补充了教材内容,结合学科动态,增强化工热力学的应用能力,如燃料电池开路电压的计算、水/二氧化碳共电解制合成气过程中气体组成的计算等。

2改变单一课堂教学模式,培养学生自主学习能力

化工热力学课程设计的公式多而繁杂,学生在开始学习阶段容易产生恐惧厌学心理,传统的单一课堂教学模式具有“教师主导学生学习”的特点,与本课程“教师引导学生学习”的教学目的存在较大偏差。因此,应改变传统单一课堂讲授模式,充分采用“启发式”和“参与式”相结合的教学方法。

首先,教师在 课前预习 阶段设疑(提出问题),促使学生思考,复习旧知识,预习新知识;其次,教师在教学实践过程中采用多媒体和板书相结合的教学方式解疑(解决问题),并通过对例题和习题的讲解加深学生对化工热力学原理、方法和应用的理解,同时,教学过程中应避免陷于抽象的说教和枯燥的公式推导之中,重点讲述化工热力学知识点的应用条件和物理意义;最后,课堂教学结束后,教师主动与学生面对面交流答疑(探讨问题),并设置思考题让学生查阅相关资料。通过“设疑—解疑—答疑”的渐进式教学方法达到对关键知识点举一反三的目的,同时,吸引学生注意力,培养学生自主学习能力,提高学生学习的积极性和主动性。

3课堂教学与工程实践密切结合,培养学生初步的工程观点

化工热力学由于理论性较强、基本概念多且抽象,而且本科生在学习过程中接触科研课题及工程实践的机会较少,将课堂教学内容与科研课题及工程实践紧密结合起来,建立“以应用为中心”、“探究式”的特色教学模式,紧密联系我校在能源化学工程领域(特别是超临界火电、核电、生物质能、氢能、新型化学电源等方面)开发利用的化学工程实际问题,把学科前沿领域的科研成果带入课堂,可以使他们强化科研思想、激发听课兴趣、培养创新能力;同时,可以让学生获取利用化工热力学基本原理解决工程实际问题提供思路和方法,培养学生初步的工程观点。

4考核方式方法研究

传统的期末一张考卷为准的考试方式不利于学生能力的培养,也不能全面地体现学生对所学知识的掌握程度,为了更加系统全面地评价学生对课程内容的认识情况,我们对课程的考核方式方法进行了改革探索。目前,课程成绩总评包括平时成绩和期末成绩两部分,其中平时成绩包括学生的课堂综合表现、课程预习、作业三个部分,各占10%;期末考试采用开卷方式考试,考试的题目偏重于对知识点的理解和其在能源化学过程中的应用。然而由于该课程的课程内容抽象、计算繁琐,教学过程中发现仍有部分学生存在畏惧厌学心理,因此,在今后的教学实践中应考虑进一步激发学生的学习兴趣,增强学生的主观能动性,在课堂教学中引入分组讨论,开展导向性的专题研究,将课程内容与能源化学过程(特别是学科动态)相结合,培养学生查阅资料和分工协作的能力,为学生下一步学习专业课程夯实基础。

5结束语

在《化工热力学》课程的教学实践和尝试中,首先要明确教学内容与主线,打破单一的学生被动听讲的模式,理论联系实际应用,调动学生学习的积极性和主动性,激发学生对教学内容的兴趣,并且在教学的过程中对教学方法进行改革创新,因材施教,为学生下一步学习更专业的能源化学工程知识和从事新能源行业工作奠定扎实的基础。

参考文献

[1]陆小华,冯新,吉远辉,等.迎接化工热力学的第二个春天[J].化工高等 教育 ,2008,3:19-21.

[2]梁浩,刘惠茹,王春花.《化工热力学》教学实践与尝试[J].广东化工,2010,37(1):157-158.

[3]李兴扬,唐定兴,沈凤翠,等.化工热力学教学改革与体验[J].化工高等教育,2011,3:71-73.

[4]朱自强,吴有庭.化工热力学(第三版)[M].北京:化学工业出版社,2009.

[5]冯新,宣爱国,周彩荣,等.化工热力学[M].北京:化学工业出版社,2008.

[6]陈钟秀,顾飞燕,胡望明.化工热力学(第二版)[M].北京:化学工业出版社,2000.

[7]史密斯JM,范内斯HC,阿博特MM,等编;刘洪来,陆小华,陈新志,等译.化工热力学导论(原著第七版)(IntroductiontoChemicalEngineeringThermodynamics,SevenEdition).北京:化学工业出版社,2007.

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:1990年7月毕业于湖南大学化学工程系,获有机化工专业工学学士学位,毕业后分配至河南省许昌机器厂工作,负责车间管理工作及厂塑料、橡胶制品以及金属表面处理技术工作。1999年7月毕业于郑州工业大学化工学院(现郑州大学化工学院),获化学工艺专业工学硕士学位,完成硕士论文“由淀粉合成烷基多苷的研究”。2003年10月毕业于大连理工大学化工学院,获化学工程工学博士学位, 完成博士论文“载气蒸发的发展及其换热面上结垢的研究”。之后就业于山东轻工业学院至今。

博士论文物理化学研究

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物理化学与医学检验的关系与应用 物理化学是从物质的物理现象和化学现象的联系入手来探求化学变化基本规律的一门学科,它并不是一些人所理解的是物理与化学的简单组合。对于生命科学工作者来说,物理化学有极大的指导作用,利用物理化学的基本概念,可以解释和阐明许多生命现象,并用以指导生命科学研究工作。 近年来,医学以逐渐有经验科学想理论科学发展,它与物理化学联系更加紧密。医学检验对物理化学日益显示更高的要求,检验工作中越来越多地使用了仪器分析方法,而仪器分析实质上是物理化学的研究手段;在阐明各种检验的医学意义时,也要用到很多物理化学的知识,例如:如果镰刀状细胞的血红蛋白的电荷与正常细胞不同,因而其电泳速率就和正常的细胞不一样。所以,医学检验可以用电泳法来鉴定镰刀状贫血。检验血红蛋白分子的稳定性以及他们的聚合情况时,用物理化学的方法(如沉降,黏度)非常有效。光吸收实验可以用来测定血红素颜色的改变情况,用化学热力学和动力学的方法来测定血红素与氧的结合的情况等。总之,物理化学对医药院校的学生是非常有用的一门学科,学好了物理化学,学生可以扩大自己的知识面,可以可以用物理化学的知识解释和解决学生在日后的学习和工作中遇到的许多问题,打好专业基础,进一步培养自己的独立能力,提高自学能力,逐步培养自己独立思考、独立解决问题、独立操作和实验的能力。 下面简要叙述物理化学在医学检验的应用的几个例子: 在第六章中,通过讨论电解、极化、超电势及析出电势等,可以从理论上了解检验工作中常用的测试方法——极谱分析法。其中生物敏感电极中的微生物电极是将活的微生物固定在膜上而制成的电极,用于医学检验中测定肌酐酸等微生物电极。 医学检验中的酶学测定法是直接根据动力学原理而设计的。 现代医学检验中广泛应用的气相色谱法和高效液相色谱技术是通过对界面现象的研究而建立和发展起来的分析技术,界面化学已经发展成为一门独立的科学——界面化学。过冷、过热及过饱和状态常叫亚稳态,在医学检验中常常涉及亚稳定的生成和破坏。 医学检验所研究的血液、细胞液、组织液等蛋白质也是胶体分散系的范畴,在医学中,也大量涉及胶体化学。如做尿蛋白电泳来诊断多发性骨髓瘤以及通过对血液黏度的测定可诊断某些疾病等。 总之,医学检验离不开物理化学。

物理化学在分式方程中的应用的论文:物理化学是我院化学教育、应用化学、材料化学及化学工程与工艺四个专业学生的必修课,其内容主要是运用物理和数学有关理论和方法进一步研究物理化学运动形式的普遍规律。物理化学实验是物理化学教学中的重要组成部分,是培养学生理论联系实际,提高学生分析问题和解决问题的重要环节。但它涉及面广,如涉及无机化学实验、有机化学实验及分析化学实验中的一些重要仪器的正确操作,还具有“公式多,概念多,公式的使用条件繁杂”,同时有些物理化学实验得到的数据较多,学生处理困难。[1,2]因此有些学生对物理化学实验产生了畏难情绪,影响了物理化学实验教学效果。下面我结合自己在物理化学生活应用教学中积累的经验,谈谈在物理化学实验教学中的感受和体会。一、课前准备工作要想让实验课正常进行,收到较好的教学效果,教师和学生都要作出努力。首先,物理化学教研室最好进行集体备课,让有经验的教师讲解实验步骤,实验操作中应该注意的事项,以及学生中易出现的问题。讲解结束后,全体教师共同制定出最佳实验方案。然后教师根据制定出的最佳实验方案亲自动手做一遍,做到心中有数。学生加强实验前预习是顺利做好实验的前提条件之一。要求每个学生都必须认真预习,填写预习报告,涉及溶液配制时,要求学生提前做好计算。学生在预习过程中会发现一些问题,以便在实验课上解决,这样有利于培养学生独立思考的能力,调动学生的自主性和创造性。二、绿色物理化学实验随着科技水平生产力的提高,能源的消耗和废弃物的排放急剧增长,由此带来了前所未有的严峻的环境问题,保护人类的家园成为人类社会的共识。近年来,由于大学扩招,开设物理化学实验的专业急剧增多,化学实验带来的环境污染已不容忽视。在物理化学实验教学中,应注重培养学生的环境保护意识,使学生养成良好的实验习惯。应尽可能地开展微型实验,避免污染;对于污染大、危险性大的实验可以采用计算机进行模拟,达到让学生如同身临其境的效果;注意废气、废水及废渣的处理。三、数据处理物理化学实验数据处理大多比较繁琐,几乎每个实验都需要作图。如碳钢极化曲线的测定,如果用坐标纸处理则比较繁琐且误差较大,可以让学生通过Excel、Origin等软件完成。这样可以使实验数据的处理变得简单,有利于提高学生的学习兴趣。当然实验教师要指导学生学习这些软件,提高学生处理数据及作图能力。四、科研在教学中的作用高校教学不仅要传授知识,传承文明,还担负着培养学生探求新知能力的任务。因此,高校教学过程本身就包括教学与科研两种因素,两者是紧密结合在一起的。基于这种共识,我们尝试采用将教师的科研课题与物理化学实验相结合的方法。例如,在讲解《磁化率的测定》这个实验时,可以讲解磁性产生的原因,如何寻找高性能磁性材料,高性能磁性材料在各个行业中的应用;在讲解燃烧热时,教师可以根据自己的科研课题,指导学生测定生活中垃圾的燃烧热。这样可以拓宽学生视野,同时让学生了解这方面的科研最新动态及国际前沿热点,培养学生的独立操作能力,激发学生的学习热情。五、结语物理化学实验教学已经取得了一定的成果。首先,帮助学生克服了畏难心理,激发了学生的学习热情;其次,培养了学生的实验操作能力和科研创新能力,学生由被动做实验变为主动做实验。今后我们要加大改革力度,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用,把培养创新型人才作为教学的目标。

博士后论文结构化学研究

沃森Watson, James Dewey美国生物学家克里克Crick, Francis Harry Compton英国生物物理学家20世纪50年代初,英国科学家威尔金斯等用X射线衍射技术对DNA结构潜心研究了3年,意识到DNA是一种螺旋结构。女物理学家富兰克林在1951年底拍到了一张十分清晰的DNA的X射线衍射照片。1952年,美国化学家鲍林发表了关于DNA三链模型的研究报告,这种模型被称为α螺旋。沃森与威尔金斯、富兰克林等讨论了鲍林的模型。威尔金斯出示了富兰克林在一年前拍下的DNAX射线衍射照片,沃森看出了DNA的内部是一种螺旋形的结构,他立即产生了一种新概念:DNA不是三链结构而应该是双链结构。他们继续循着这个思路深入探讨,极力将有关这方面的研究成果集中起来。根据各方面对DNA研究的信息和自己的研究和分析,沃森和克里克得出一个共识:DNA是一种双链螺旋结构。这真是一个激动人心的发现!沃森和克里克立即行动,马上在实验室中联手开始搭建DNA双螺旋模型。从1953年2月22日起开始奋战,他们夜以继日,废寝忘食,终于在3月7日,将他们想像中的美丽无比的DNA模型搭建成功了。沃森、克里克的这个模型正确地反映出DNA的分子结构。此后,遗传学的历史和生物学的历史都从细胞阶段进入了分子阶段。由于沃森、克里克和威尔金斯在DNA分子研究方面的卓越贡献,他们分享1962年的诺贝尔生理医学奖。詹姆斯·沃森沃森(出生于1928年)美国生物学家.20世纪40年代末和50年代初,在DNA被确认为遗传物质之后,生物学家们不得不面临着一个难题:DNA应该有什么样的结构,才能担当遗传的重任?它必须能够携带遗传信息,能够自我复制传递遗传信息,能够让遗传信息得到表达以控制细胞活动,并且能够突变并保留突变。这4点,缺一不可,如何建构一个DNA分子模型解释这一切?当时主要有三个实验室几乎同时在研究DNA分子模型。第一个实验室是伦敦国王学院的威尔金斯、弗兰克林实验室,他们用X射线衍射法研究DNA的晶体结构。当X射线照射到生物大分子的晶体时,晶格中的原子或分子会使射线发生偏转,根据得到的衍射图像,可以推测分子大致的结构和形状。第二个实验室是加州理工学院的大化学家莱纳斯·鲍林(Linus Pauling)实验室。在此之前,鲍林已发现了蛋白质的a螺旋结构。第三个则是个非正式的研究小组,事实上他们可说是不务正业。23岁的年轻的遗传学家沃森于1951年从美国到剑桥大学做博士后时,虽然其真实意图是要研究DNA分子结构,挂着的课题项目却是研究烟草花叶病毒。比他年长12岁的克里克当时正在做博士论文,论文题目是“多肽和蛋白质:X射线研究”。沃森说服与他分享同一个办公室的克里克一起研究DNA分子模型,他需要克里克在X射线晶体衍射学方面的知识。他们从1951年10月开始拼凑模型,几经尝试,终于在1953年3月获得了正确的模型。关于这三个实验室如何明争暗斗,互相竞争,由于沃森一本风靡全球的自传《双螺旋》而广为人知。值得探讨的一个问题是:为什么沃森和克里克既不像威尔金斯和弗兰克林那样拥有第一手的实验资料,又不像鲍林那样有建构分子模型的丰富经验(他们两个人都是第一次建构分子模型),却能在这场竞赛中获胜?这些人中,除了沃森,都不是遗传学家,而是物理学家或化学家。威尔金斯虽然在1950年最早研究DNA的晶体结构,当时却对DNA究竟在细胞中干什么一无所知,在1951年才觉得DNA可能参与了核蛋白所控制的遗传。弗兰克林也不了解DNA在生物细胞中的重要性。鲍林研究DNA分子,则纯属偶然。他在1951年11月的《美国化学学会杂志》上看到一篇核酸结构的论文,觉得荒唐可笑,为了反驳这篇论文,才着手建立DNA分子模型。他是把DNA分子当作化合物,而不是遗传物质来研究的。这两个研究小组完全根据晶体衍射图建构模型,鲍林甚至根据的是30年代拍摄的模糊不清的衍射照片。不理解DNA的生物学功能,单纯根据晶体衍射图,有太多的可能性供选择,是很难得出正确的模型的。沃森在1951年到剑桥之前,曾经做过用同位素标记追踪噬菌体DNA的实验,坚信DNA就是遗传物质。据他的回忆,他到剑桥后发现克里克也是“知道DNA比蛋白质更为重要的人”。但是按克里克本人的说法,他当时对DNA所知不多,并未觉得它在遗传上比蛋白质更重要,只是认为DNA作为与核蛋白结合的物质,值得研究。对一名研究生来说,确定一种未知分子的结构,就是一个值得一试的课题。在确信了DNA是遗传物质之后,还必须理解遗传物质需要什么样的性质才能发挥基因的功能。像克里克和威尔金斯,沃森后来也强调薛定谔的《生命是什么?》一书对他的重要影响,他甚至说他在芝加哥大学时读了这本书之后,就立志要破解基因的奥秘。如果这是真的,我们就很难明白,为什么沃森向印第安那大学申请研究生时,申请的是鸟类学。由于印第安那大学动物系没有鸟类学专业,在系主任的建议下,沃森才转而从事遗传学研究。当时大遗传学家赫尔曼·缪勒(Hermann Muller)恰好正在印第安那大学任教授,沃森不仅上过缪勒关于“突变和基因”的课(分数得A),而且考虑过要当他的研究生。但觉得缪勒研究的果蝇在遗传学上已过了辉煌时期,才改拜研究噬菌体遗传的萨尔瓦多·卢里亚(Salvador Luria)为师。但是,缪勒关于遗传物质必须具有自催化、异催化和突变三重性的观念,想必对沃森有深刻的影响。正是因为沃森和克里克坚信DNA是遗传物质,并且理解遗传物质应该有什么样的特性,才能根据如此少的数据,做出如此重大的发现。他们根据的数据仅有三条:第一条是当时已广为人知的,即DNA由6种小分子组成:脱氧核糖,磷酸和4种碱基(A、G、T、C),由这些小分子组成了4种核苷酸,这4种核苷酸组成了DNA.第二条证据是最新的,弗兰克林得到的衍射照片表明,DNA是由两条长链组成的双螺旋,宽度为20埃。第三条证据是最为关键的。美国生物化学家埃尔文·查戈夫(Erwin Chargaff)测定DNA的分子组成,发现DNA中的4种碱基的含量并不是传统认为的等量的,虽然在不同物种中4种碱基的含量不同,但是A和T的含量总是相等,G和C的含量也相等。查加夫早在1950年就已发布了这个重要结果,但奇怪的是,研究DNA分子结构的这三个实验室都将它忽略了。甚至在查加夫1951年春天亲访剑桥,与沃森和克里克见面后,沃森和克里克对他的结果也不加重视。在沃森和克里克终于意识到查加夫比值的重要性,并请剑桥的青年数学家约翰·格里菲斯(John Griffith)计算出A吸引T,G吸引C,A+T的宽度与G+C的宽度相等之后,很快就拼凑出了DNA分子的正确模型。沃森和克里克在1953年4月25日的《自然》杂志上以1000多字和一幅插图的短文公布了他们的发现。在论文中,沃森和克里克以谦逊的笔调,暗示了这个结构模型在遗传上的重要性:“我们并非没有注意到,我们所推测的特殊配对立即暗示了遗传物质的复制机理。”在随后发表的论文中,沃森和克里克详细地说明了DNA双螺旋模型对遗传学研究的重大意义:一、它能够说明遗传物质的自我复制。这个“半保留复制”的设想后来被马修·麦赛尔逊(Matthew Meselson)和富兰克林·斯塔勒(Franklin )用同位素追踪实验证实。二、它能够说明遗传物质是如何携带遗传信息的。三、它能够说明基因是如何突变的。基因突变是由于碱基序列发生了变化,这样的变化可以通过复制而得到保留。但是遗传物质的第四个特征,即遗传信息怎样得到表达以控制细胞活动呢?这个模型无法解释,沃森和克里克当时也公开承认他们不知道DNA如何能“对细胞有高度特殊的作用”。不过,这时,基因的主要功能是控制蛋白质的合成,这种观点已成为一个共识。那么基因又是如何控制蛋白质的合成呢?有没有可能以DNA为模板,直接在DNA上面将氨基酸连接成蛋白质?在沃森和克里克提出DNA双螺旋模型后的一段时间内,即有人如此假设,认为DNA结构中,在不同的碱基对之间形成形状不同的“窟窿”,不同的氨基酸插在这些窟窿中,就能连成特定序列的蛋白质。但是这个假说,面临着一大难题:染色体DNA存在于细胞核中,而绝大多数蛋白质都在细胞质中,细胞核和细胞质由大分子无法通过的核膜隔离开,如果由DNA直接合成蛋白质,蛋白质无法跑到细胞质。另一类核酸RNA倒是主要存在于细胞质中。RNA和DNA的成分很相似,只有两点不同,它有核糖而没有脱氧核糖,有尿嘧啶(U)而没有胸腺嘧啶(T)。早在1952年,在提出DNA双螺旋模型之前,沃森就已设想遗传信息的传递途径是由DNA传到RNA,再由RNA传到蛋白质。在1953~1954年间,沃森进一步思考了这个问题。他认为在基因表达时,DNA从细胞核转移到了细胞质,其脱氧核糖转变成核糖,变成了双链RNA,然后再以碱基对之间的窟窿为模板合成蛋白质。这个过于离奇的设想在提交发表之前被克里克否决了。克里克指出,DNA和RNA本身都不可能直接充当连接氨基酸的模板。遗传信息仅仅体现在DNA的碱基序列上,还需要一种连接物将碱基序列和氨基酸连接起来。这个“连接物假说”,很快就被实验证实了。1958年,克里克提出了两个学说,奠定了分子遗传学的理论基础。第一个学说是“序列假说”,它认为一段核酸的特殊性完全由它的碱基序列所决定,碱基序列编码一个特定蛋白质的氨基酸序列,蛋白质的氨基酸序列决定了蛋白质的三维结构。第二个学说是“中心法则”,遗传信息只能从核酸传递给核酸,或核酸传递给蛋白质,而不能从蛋白质传递给蛋白质,或从蛋白质传回核酸。沃森后来把中心法则更明确地表示为遗传信息只能从DNA传到RNA,再由RNA传到蛋白质,以致在1970年发现了病毒中存在由RNA合成DNA的反转录现象后,人们都说中心法则需要修正,要加一条遗传信息也能从RNA传到DNA.事实上,根据克里克原来的说法,中心法则并无修正的必要。碱基序列是如何编码氨基酸的呢?克里克在这个破译这个遗传密码的问题上也做出了重大的贡献。组成蛋白质的氨基酸有20种,而碱基只有4种,显然,不可能由1个碱基编码1个氨基酸。如果由2个碱基编码1个氨基酸,只有16种(4的2次方)组合,也还不够。因此,至少由3个碱基编码1个氨基酸,共有64种组合,才能满足需要。1961年,克里克等人在噬菌体T4中用遗传学方法证明了蛋白质中1个氨基酸的顺序是由3个碱基编码的(称为1个密码子)。同一年,两位美国分子遗传学家马歇尔·尼伦伯格(Marshall Nirenberg)和约翰·马特哈伊(John Matthaei)破解了第一个密码子。到1966年,全部64个密码子(包括3个合成终止信号)被鉴定出来。作为所有生物来自同一个祖先的证据之一,密码子在所有生物中都是基本相同的。人类从此有了一张破解遗传奥秘的密码表。DNA双螺旋模型(包括中心法则)的发现,是20世纪最为重大的科学发现之一,也是生物学历史上惟一可与达尔文进化论相比的最重大的发现,它与自然选择一起,统一了生物学的大概念,标志着分子遗传学的诞生。这门综合了遗传学、生物化学、生物物理和信息学,主宰了生物学所有学科研究的新生学科的诞生,是许多人共同奋斗的结果,而克里克、威尔金斯、弗兰克林和沃森,特别是克里克,就是其中最为杰出的英雄。克里克弗朗西斯·哈里·康普顿·克里克(Francis Harry Compton Crick ——)生于英格兰中南部一个郡的首府北安普敦。小时酷爱物理学。1934年中学毕业后,他考入伦敦大学物理系,3年后大学毕业,随即攻读博士学位。然而,1939年爆发的第二次世界大战中断了他的学业,他进入海军部门研究鱼雷,也没有什么成就。待战争结束,步入"而立之年"的克里克在事业上仍一事无成。1950年,也就是他34岁时考入剑桥大学物理系攻读研究生学位,想在著名的卡文迪什实验室研究基本粒子。这时,克里克读到著名物理学家薛定谔的一本书《生命是什么》,书中预言一个生物学研究的新纪元即将开始,并指出生物问题最终要靠物理学和化学去说明,而且很可能从生物学研究中发现新的物理学定律。克里克深信自己的物理学知识有助于生物学的研究,但化学知识缺乏,于是开始发愤攻读有机化学、X射线衍射理论和技术,准备探索蛋白质结构问题。1951年,美国一位23岁的生物学博士沃森来到卡文迪什实验室,他也受到薛定谔《生命是什么》的影响。克里克同他一见如故,开始了对遗传物质脱氧核糖核酸DNA分子结构的合作研究。他们虽然性格相左,但在事业上志同道合。沃森生物学基础扎实,训练有素;克里克则凭借物理学优势,又不受传统生物学观念束缚,常以一种全新的视角思考问题。他们二人优势互补,取长补短,并善予吸收和借鉴当时也在研究DNA分子结构的鲍林、威尔金斯和弗兰克林等人的成果,结果经不足两年时间的努力便完成了DNA分子的双螺旋结构模型。而且,克里克以其深邃的科学洞察力,不顾沃森的犹豫态度,坚持在他们合作的第一篇论文中加上“DNA的特定配对原则,立即使人联想到遗传物质可能有的复制机制”这句话,使他们不仅发现了DNA的分子结构,而且丛结构与功能的角度作出了解释。1962年,46岁的克里克同沃森、威尔金斯一道荣获诺贝尔生物学或医学奖。后来,克里克又单独首次提出蛋白质合成的中心法则,即遗传密码的走向是:DNA→RNA→蛋白质。他在遗传密码的比例和翻译机制的研究方面也做出了贡献。1977年,克里克离开了剑桥,前往加州圣地亚哥的索尔克研究院担任教授。2004年7月28日深夜,弗朗西斯·克里克在与结肠癌进行了长时间的搏斗之后,在加州圣地亚哥的桑顿医院里逝世,享年88岁。

用“某度学术”,搜A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid ,J. D. Watson and F. H. C. Crick。这是他俩那篇著名的论文。

一、唐敖庆

唐敖庆(1915 - 2008 ),男,江苏宜兴人,理论化学家、教育家和科技组织领导者。1940年毕业于西南联合大学化学系。1949年获美国哥伦比亚 大学博士学位。

国家自然科学基金委员会名誉主任,吉林大学教授、名誉校长,中国量子化学之父。他是中国理论化学研究的开拓者,在配位场理论、分子轨道图形理论、高分子反应统计理论等领域取得了一系列杰出的研究成果,对中国理论化学学科的奠基和发展做出了贡献。

他还曾任国家自然科学基金委员会首届主任,创建了中国的科学基金制度。

二、卢嘉锡

1915年10月26日出生于福建省厦门市,祖籍台湾省台南市。卢嘉锡于1926年上过一年公立小学,1927年后相继在厦门育才学社和大同中学初中就读过一年半,1928年秋考入厦门大学预科,时年13岁。

1930年进入厦门大学化学系,1934年毕业,同时修毕数学系主要课程。毕业后留校任化学系助教三年,同时兼任中学数学及英文教员。1937年考取中英庚款公费,进伦敦大学学院学习,两年后获伦敦大学物理化学专业哲学博士学位。

1939年秋,他到美国加州理工学院,从事结构化学研究。在此期间,他发表了一系列学术论文,其中不少成为结构化学方面的经典文献;1945年1月~1945年11月任美国加州大学和加州理工学院研究员。1946~1960年任厦门大学化学教授。

1981年5月~ 任中国科学院院长。1984年当选为欧洲科学院院士。1985年当选为第三世界科学院院士。他早年设计的等倾角魏森保单晶X射线衍射照相的Lp因子倒数图,载入国际X射线晶体学手册,称为“卢氏图”。

在非线性光学晶体新材料探索研究中,提出了性能敏感结构的新概念。组织多学科的队伍,发现了优秀的新型无机类芳香性紫外倍频晶体低温相硼酸钡(BBO),含四个过渡金属原子,在国际上首先提出了两个网兜状福州模型,而后又提出了一种新双氮分子络合物。

三、侯德榜

1890年8月9日出生于福建省闽侯县, 1916年毕业于美国麻省理工学院化工科,获学士学位. 1918—1921年在美国哥伦比亚大学获硕士学位和博士学位。其主要贡献是创立了中国人自己的制碱工艺——侯氏制碱法。

四、邢其毅

1911年11月24日出生于天津市。1933-1936年在美国伊利诺伊大学研究院学习,获哲学博士学位。1936-1937年在德国慕尼黑大学维兰德实验室进行博士后研究工作。

1937-1941年在中央研究院化学研究所任副研究员、研究员。1944-1946年在新四军华中军医大学任教。1946起历任北京大学化学学院教授,有机化学专业博士生导师,中国科学院院士。后任中央研究院副研究员、研究员。

他是我国多肽化学研究方向的开创者,是我国进行接肽方法和标记氨基酸研究的第一人。他提出用硝基苯甲酸酐与氨基酸发生德肯-威斯特(Dakin-West)反应使氨基酸末端生成一个带色的氨基酮化合物,这是一个识别氨基酸羧端的好方法。

1959年,在国家科委的组织领导下,由北京大学化学系、中国科学院生物化学研究所和上海有机化学研究所等共同组成一个统一的研究队伍,开始胰岛素合成研究,邢其毅是这个研究集体的学术领导者之一。

经过数年的共同努力,人类第一个用人工合成方法得到的活性蛋白质——结晶牛胰岛素,终于在1965年降生在中国大地上。另外他主持撰写的《基础有机化学》是一部综合反映现代有机化学的教科书,对于高校的有机化学教学具有广泛影响。这些著作滋育了几代化学家的成长。

五、徐光宪

1920年生于浙江省绍兴市。1944年毕业于交通大学化学系。1946年任交通大学化学系助教。1947年赴美留学,1951年获美国哥伦比亚大学物理化学博士学位,不久回国,到北京大学任教至今。

历任北京大学原子能系(后改为技术物理系)副主任、稀土化学研究中心主任,国家自然科学基金委员会化学科学部主任,中国化学学会理事长,中国稀土学会副理事长,全国人大代表,全国政协委员等职。

徐光宪的成就在于提出的稀土串级萃取理论,使我国稀土分离技术和产业化水平跃居世界首位。

被遗忘的英格兰玫瑰很多人都知道沃森和克里克发现DNA双螺旋结构的故事,更进一步,有人还可能知道他们与莫里斯·威尔金斯因此分享了1962年的诺贝尔生理学或医学奖。然而,有多少人记得罗莎琳德·富兰克林(Rosalind Franklin),以及她在这一历史性的发现中做出的贡献?富兰克林1920年生于伦敦,15岁就立志要当科学家,但父亲并不支持她这样做。她早年毕业于剑桥大学,专业是物理化学。1945年,当获得博士学位之后,她前往法国学习X射线衍射技术。她深受法国同事的喜爱,有人评价她“从来没有见到法语讲的这么好的外国人”。1951年,她回到英国,在伦敦大学国王学院取得了一个职位。在那时候,人们已经知道了脱氧核糖核酸(DNA)可能是遗传物质,但是对于DNA的结构,以及它如何在生命活动中发挥作用的机制还不甚了解。就在这时,富兰克林加入了研究DNA结构的行列——在相当不友善的环境下。她负责起实验室的DNA项目时,有好几个月没有人干活。同事威尔金斯不喜欢她进入自己的研究领域,但他在研究上却又离不开她。他把她看作搞技术的副手,她却认为自己与他地位同等,两人的私交恶劣到几乎不讲话。在那时的科学界,对女科学家的歧视处处存在,女性甚至不被准许在大学的高级休息室里用午餐。她们无形中被排除在科学家间的联系网络之外,而这种联系对了解新的研究动态、交换新理念、触发灵感极为重要。富兰克林在法国学习的X射线衍射技术在研究中派上了用场。X射线是波长非常短的电磁波。医生通常用它来透视,而物理学家用它来分析晶体的结构。当X射线穿过晶体之后,会形成衍射图样——一种特定的明暗交替的图形。不同的晶体产生不同的衍射图样,仔细分析这种图形人们就能知道组成晶体的原子是如何排列的。富兰克林精于此道,她成功的拍摄了DNA晶体的X射线衍射照片。 富兰克林拍摄的DNA晶体的X射线衍射照片,这张照片正是发现DNA结构的关键 此时,沃森和克里克也在剑桥大学进行DNA结构的研究,威尔金斯在富兰克林不知情的情况下给他们看了那张照片。根据照片,他们很快就领悟到了DNA的结构——现在已经成为了一个众所周知的事实——两条以磷酸为骨架的链相互缠绕形成了双螺旋结构,氢键把它们连结在一起。他们在1953年5月25日出版的英国《自然》杂志上报告了这一发现。这是生物学的一座里程碑,分子生物学时代的开端。当沃森等人的论文发表的时候,富兰克林已经离开了国王学院,威尔金斯似乎很庆幸这个不讨他喜欢的伙伴的离去。然而富兰克林的贡献是毋庸置疑的:她分辨出了DNA的两种构型,并成功的拍摄了它的X射线衍射照片。沃森和克里克未经她的许可使用了这张照片,但她不以为忤,反而为他们的发现感到高兴,还在《自然》杂志上发表了一篇证实DNA双螺旋结构的文章。这个故事的结局有些伤感。当1962年沃森、克里克和威尔金斯获得诺贝尔生理学或医学奖的时候,富兰克林已经在4年前因为卵巢癌而去世。按照惯例,诺贝尔奖不授予已经去世的人。此外,同一奖项至多只能由3个人分享,假如富兰克林活着,她会得奖吗?性别差异是否会成为公平竞争的障碍?后人为了这个永远不能有答案的问题进行过许多猜测与争论。与没有获得诺贝尔奖相比,富兰克林的早逝更加令人惋惜。她是一位才华横溢的女科学家,然而知道她和她的贡献的人寥寥无几。沃森在《双螺旋》(1968年出版)一书中甚至公开诋毁富兰克林的形象与功绩,歪曲她与威尔金斯之间的恩怨。许多关于双螺旋的书籍和文章根本不提及富兰克林,尽管克里克在很多年后承认“她离真相已经只有两步”。富兰克林始终相信人们对才能和专业水准的尊重会与性别无关,但她正是这倾斜的世界中女科学家命运的代表。如果她是男性则可能如何,这种假设固然没有意义,但性别的确一直是她在科研领域发挥才能的绊脚石,并使她的成就长时间得不到应有的认可。

采矿工程博士论文

采矿工程系毕业论文

对于现代矿产企业而言,需要采取一系列的措施,以提升自身井下采矿技术,那你会怎么写采矿论文呢?下面是我为大家收集整理的采矿工程系毕业论文,欢迎阅读。

摘要: 近年来,采矿工程毕业生毕业设计质量日渐下降,主要问题有学生不按时、按量去单位时间,绘图质量不高、自身惰性一再拖延设计进程,毕业答辩存在诸多情况等问题,结合实际情况,提出“学生―指导教师―单位”三点一线联络通道,利用3D模拟现场等手段建立新的实习场景,加强毕业设计中间环节的管制,建立周汇报答辩制度,建立完善的毕业答辩管理制度等措施,为采矿工程专业人才培养提供借鉴经验。

关键词: 毕业设计;联络通道;周汇报;人才培养

引言

本科采矿工程专业经历四年的学习,从高数、大学英语、工程制图等基础课到井巷工程、采矿学、矿山压力与岩层控制等专业课程,并且安排了矿山机械、工程经济学、矿山电子等拓展课程[1],学习内容之广,但学习的深度较浅。采矿工程毕业设计是教学计划中教学的最后一个环节[2-3],其目的就是让毕业生综合的、系统的运用四年所学知识,毕业设计还要求学生实地考察学习,理论联系实际,科学的培养自身技能,为将来从事煤炭行业打下坚实基础。

近年来发现,采矿本科毕业设计的内容水平明显下降,究其原因是学生或者指导教师的责任[4-5]。学生毕业设计不合格说明培养的质量不能满足企业要求,盲目不求质量输送毕业生,可能由于知识缺漏造成的人员伤亡,对国家和社会造成很大的损失,也会对本校的声誉以及个人的前途发展有很大的影响[6]。因此,剖析目前采矿工程毕业设计存在的问题和提出解决新思路是本文的目的所在。

一、存在的问题

(一)单位实习情况差

在单位实习情况的好坏是决定是否能做好毕业实习的重要影响因素之一。每个煤炭学校的采矿专业学生都安排至少四周的单位实习时间,如果充分利用好这四周在单位现场实习,对矿井的各个环节有个初步认识并对重要部分重点了解,可以说毕业设计以及答辩就不是问题。但了解学生实际到单位实习情况不容乐观,据统计只有三成的学生实际到单位进行了现场实习,并且学生到单位后没有下井实习,只是做了收集矿上基础资料的工作,收集之后便离开单位,浪费了大量的宝贵时间,造成对煤矿情况不了解、巷道设计不清楚、实际的采煤生产一无所知,造成毕业设计和答辩的被动。

(二)毕业设计的选题及内容单一

纵览近年来的采矿毕业设计题目,设计的矿井集中在河南、山西,相当一部分矿井被学生重复拿来设计,如焦作、平顶山和晋城的矿井,重复次多过多,甚至一个学期有两到三个学生做同一个矿的初步设计,设计的内容只是部分不同,缺乏创新。

(三)工程绘图全部依赖电脑,缺乏手绘能力

2000年以前,电脑未能全面普及,采矿毕业设计普遍要求手绘图纸,手绘的内容有《井田开拓方式平面图》、《井田开拓方式剖面图》、《采区平面图》、《采区剖面图》与《井底车场》,抄袭较少,但电脑普及之后,出现了电脑绘图软件,如AtoCAD,为了减少学生工作量,学生可以利用CAD绘图,逐渐学生缺乏手绘图纸的能力,对图纸的熟悉度大不如以前,出现了诸多问题,如线性不对,图中比例不对、标注不规范等问题,并且学生可以轻易的复制,抄袭的严重。

(四)毕业答辩情况不容乐观

部分毕业生在答辩时尽管设计说明书内容和排版较好,但答辩时对自己设计的论文的内容模糊,答辩时语言不流畅,思路不清晰,对设计的内容只知其一不知其二,很难用可衡量的标准去给学生定量给分,只能靠答辩老师定性给分,由于收到诸多因素影响,不能准确的去判断情况。

二、解决问题新思路

(一)改变毕业设计实习方式,建立三点一线的联络通道

针对部分学生不去单位实习情况,建立“毕业生―指导教师―实习单位”联系通道,即实习学生、实习单位联系人与指导老师建立联系通道,及时沟通了解学生在实习单位的实习情况,指导老师及时进行实习指导和实习内容安排,目的让学生在最短的时候内,高效的将所需了解的内容尽快掌握,也约束了学生的.行为,杜绝学生不去单位实习情况。

(二)利用3D模拟现场等手段建立新的实习场景

由于煤矿行业性质决定,现场实习存在很大的安全风险,再加上煤矿行业不景气,各煤矿经营情况不好,学生寻找实习单位比较困难,下井进行一线实习更是难上加难,所以寻求新的实习模式刻不容缓,可以实验室为实践教学基础平台,可利用3D模拟现场场景,可为学生提供新的设计思路,打破常规只在现场实习才能了解情况。

(三)加强毕业设计中间环节的管制,建立周汇报答辩制度。

毕业设计期间完全由学生自主安排时间,部分同学懒惰性太强,设计进程一拖再拖,到最后阶段随意糊弄过关,为了杜绝此现象,加强毕业设计中间环节的管制,建立周汇报答辩制度,即学生一周一次给指导老师汇报设计进程。

(四)建立完善的毕业答辩管理制度。

可实施“三项答辩法”,即在原来采矿工程毕业设计答辩采用单一设计内容及图纸答辩的基础上,增加了基础知识答辩和采矿CAD设计能力考核两个答辩环节,并通过采用一定的指标权重进行综合得出毕业设计成绩。例如答辩成绩和指导老师的成绩比重分别为70%和30%;答辩成绩和指导老师的成绩相差20分时,以低分为最终成绩;答辩成绩和指导老师成绩一个不及格时,则答辩最终成绩不及格。

三、结语

采矿工程毕业设计环节的好坏是决定采矿工程专业人才培养能否成功的关键一步,毕业学生正处于青春期,叛逆和懒惰时常伴随着他们,但如果毕业实习环节严谨、科学、合理,及时打消学生其他想法,将精力全身心投入到毕业设计中,从中学到各项能力,使同学们能达到具备扎实牢固的基础知识和专业知识,具有较高的适应采矿工作能力,对新技术和新知识有所了解的复合型人才。

参考文献:

[1]董长吉,等.采矿工程专业毕业设计改革的研究与应用[J].黑龙江教育,2013(2):50-51.

[2]李怀珍,武俐.采矿工程毕业设计存在的问题分析与教改探讨[J].淮南职业技术学院学报.(11):85-87.

[3]查文华.采矿工程专业毕业设计教学环节现状及对策分析[J].科教文汇.2009(7):102-103.

[4]刘锋珍,戴仁竹,,梁帅江.采矿工程毕业设计过程管理模式探索[J].科技咨询,2012(19).

[5]张恩强.论采矿专业教育改革与发展的重点和难点[J].重庆大学学报(社会科学版),2010,(16):45―47.

[6]刘洪涛,马念杰.采矿教学中存在的问题及其对策[J].广西教育,2010(3):103―104.

采矿工程毕业设计论文

采矿工程是一个国家的重要产业,采矿工程直接关系到国家资源、能源的正常供应和使用安全。以下是专门为你收集整理的采矿工程毕业设计论文,供参考阅读!

采矿工程方法优化研究

【摘要】采矿工程中的许多方法都是可以优化的,比如采矿工程中的开拓系统和采矿方法。这些方法优化问题,由于决策变量众多,并且不同情况的所起的作用不同,导致多数问题都是复杂的非线性化问题,不仅如此变量之间的联系有时很难用确切的数学模型或者数学表达式表达出来。因此我们考虑到可以利用计算机技术和人工智能的技术来实现采矿工程中方法的优化问题,比如遗传算法,神经网络等,本文从上述几种技术角度,结合实际例子探讨了采矿工程方法的优化问题。

【关键词】采矿工程;优化;采矿方法

采矿工程中的许多问题的决策和方法的优化,都是多决策变量问题。以往对这种问题的处理方式都是采用单一变量法,即采用固定其他变量使其值保持不变,通过变化某一变量来探索这一变量对目标函数或目标问题结果的影响,从而找出最优解。虽然这种方式大大简化了这种多变量问题的求解方式,但是它忽略了各个变量之间的相互关系,以及他们之间的相互作用对最终结果的影响,因此所得的结果并不是真正的最优值。为了求得真正的最优解,需要同时改变各决策变量,探索他们在这种情况下和目标的关系以及的对目标结果的影响,从而找出综合最优值。

1、优化方法

遗传算法的定义

遗传算法是一种自适应优化的方法。这种方法基于生物进化的原理,它模拟了生物进化的步骤,将繁殖、杂交、变异、竞争和选择等概念引入到算法中。[1]通过对一组可行解的维持和重新组合,在多决策变量共同作用的条件下,改进可行解的移动轨迹曲线,最终使它趋向最优解。这种方式是模拟生物适应外界环境的遗传变异机理,克服了传统的单决策变量法容易导致的局部极值的缺点,是一种全局优化算法。

神经网络的定义

人脑思维方式的一大特点就是:通过多个神经元之间的同时的相互作用来动态完成信息的处理。人工神经网络就是模拟人脑思维的这种方式,通过计算机来完成一个非线性的动力学系统,可以实现信息的分布式存储和并行协同处理。

遗传算法与神经网络协同优化

由于采矿工程的问题很难用一个显式来表示,所以我们可以利用人工神经网络强大的非线性映射能力建立决策变量和目标函数的关系,实现对问题的显式化,然后用遗传算法对这个目标函数的决策变量进行搜索和寻优,搜索到后就输入之前已经建模好的神经网络,网络将自动进行学习和匹配,从而我们可以计算出目标函数对该组决策变量的适应性,然后根据适应性进行遗传变异操作,反复多次后即可寻得最优解。

2、优化实例

遗传算法在矿石品位优化中的应用

遗传算法是由原始数据,模拟优胜劣汰的方式通过反复迭代获得最优解,在这里实质上是随机生成一组矿石品位,利用自适应的技术调整品位,经过反复迭代计算,逐步逼近最优解。

(1)编码:用定长字符代表遗传中的基因,在这里表示某种特定品位,编码顺序依次为边界品位、最小工业品位、原矿品位和精矿品位。[2]

(2)初始群体:每次迭代的初始群体由上一次迭代生成,第一次的初始群体随机生成,每个群体包含的个体数确定。

(3)适应度:自然界中的适应度是生物个体对自然界的适应程度,适应度大,那么它存活下来的可能性就大。类似的这里的适应度是衡量个体优劣的指标,可以驱动遗传算法的优化,本例中的适应度取不同品位的矿石所能取得的净现值。

(4)复制和交换:根据达尔文进化论,适应性强的个体容易生存下来,那么他们的有利性征就被保留了,同样的不利性征就被淘汰了,适应性强的个体他们的后代跟他们的相似度会比较高,在遗传算法中可以用复制来代表这一部分;交换就是指上一代多个个体的部分基因相互置换产生新个体。

(5)突变:遗传算法中产生新个体的又一手段,通过求补运算完成。

(6)终止条件:遗传算法是迭代运算,在迭代到符合某一要求时停止,一般都是当群体的平均适应度或最大适应度变化平稳时,迭代终止。

采矿工程优化实例

本处选择山东莱芜铁矿施工时的填充材料刚度与采场结构参数的优化问题来说明一下神经网络和遗传算法的具体应用。

山东莱芜铁矿谷家台矿区矿体赋存于大理岩与闪长岩的.接触带中,上部为第四系和第三系所覆盖,全部为隐伏矿体,矿脉地理结构十分复杂。[3]上部有河流流过,虽然河流和矿带之间有第三系的红板岩,但是由于局部天窗的分布,导致水层和第四系砂砾石层和灰岩层接触,隔水效果不好。由于灰岩层的含水性,导致这部分成为承压含水层。复杂的地质背景给开矿带来了巨大的难度,为了实现不改河、不疏干、不搬迁、不塌陷、不还水的“五不”方针,最终决定的开矿方案是采用矿体近顶板大理岩注浆补漏堵水措施与阶段空场嗣后胶结充填采矿方法相结合的综合治水方案。制约这一方案顺利实施的两个重要因素就是充填材料刚度与采场结构参数的优选问题。

设矿房宽度为Bf,填充体刚度为EC,бt为上盘出现的最大拉应力。推测得出:从安全性角度考虑,矿房宽度Bf越小,填充体刚度EC越大,则上盘出现的拉应力越小,施工越可靠;从经济型角度考虑,矿房宽度越大,填充刚度越小越经济,可以看出两者是相对的,我们要在这之间找一个最佳匹配值。使得上盘出现的拉应力小于但又接近于大理岩的抗拉强度。

先通过神经网络建立决策量Bf、EC和目标бt的映射关系,然后用遗传算法搜索最佳匹配,得到结果Bf=,EC=,бt=,最后进行的结果的合理性验证,表明这个结果是令人满意的。

3、结论

作为现阶段比较先进的计算智能和人工智能技术,遗传算法和神经网络着重于通过迭代算法和非线性映射来求得问题的最优解。由于绝大多数矿场的复杂条件导致采矿工程中的许多问题和方法的决策存在众多的决策变量,并且多数变量和目标量的关系都是非线性的,这些特点使得遗传算法和神经网络等现代先进智能技术能很好的运用到采矿工程的优化中去,通过文章研究和实例证明,对于采矿工程的方法优化,遗传算法和神经网络能起到很好的效果,随着这些技术的进步,他们将会为采矿工程的优化方面提供更有力的帮助。

参考文献

[1]李云,刘霁.神经网络与主元分析在采矿工程中的应用[J].中南林业科技大学学报,2010,30(6):140-146.

[2]张磊,柴海福.浅谈人工神经网络在采矿工程中的应用[J].学术探讨,2008,(6):172.

[3]刘加东,陆文,路洪斌.浅谈采矿方法的优化选择[J].IM&P化工矿物与加工,2009,(1):25:27.

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