マイクロリアクタープロセス運転操作のためのソフトセンシングシステムの開発

微反应器过程操作软传感系统的开发

基本信息

批准号：
13750693
负责人：
松本秀行
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

微小空間に多数のセンサーを配置することが難しいと想定されるマイクロリアクタープロセスの運転操作を効率よく行うための、ユーザー指向ソフトセンシングシステムの構築を目標とし、フリーフロー電気泳動法を用いたマイクロ分離プロセスを対象とした、ハイブリッドモデルシミュレーションシステムの構築ならびに同システムのソフトセンシングシステムとしての有用性の検討を行うことで、以下の成果をあげることができた。1.汎用流体解析ソフトウェアを用いた二次元マイクロフリーフロー電気泳動(mFFE)装置内部の輸送現象シミュレーションにおいて、Navier-Stokes方程式モデルとエネルギー方程式モデルに、電気浸透流速度の推算モデルと電極付近発熱量の推算モデルの両マクロ的モデルを融合させることで、高電圧負荷操作を考慮に入れたシミュレーションシステムを構築した。さらに、既往の研究で実験結果として報告されている装置表面上の不均一な温度分布とシミュレーション結果との間に、定性的に良好な一致が認められたことで、同システムの有効性を見出すことができた。2.CBB水溶液等を用いたmFFE装置内部の輸送現象可視化実験を行い、mFFE装置の材質、その内部構造、電極や配管といったユーティリティシステムの構造などと、種々の操作変数との間の相関関係を構築することで、前述のシミュレーションシステムに関して、新たなミクロ的モデル(例:局所的電流密度の推算モデル)と現存のモデル群との柔軟な融合の必要性が見出された。さらに、同システムのセンシング目的変更に対応しうるための機能の付加に関しては、マイクロ化学プロセス集積化のためのマルチエージェント指向シミュレーション手法の開発を試みることで、種々のモデルの階層化機能だけでなくモデル選択の柔軟な意思決定機能の重要性が認められた。

目标是构建面向用户的软传感系统，以实现微反应器过程的高效运行，其中假设很难在微空间中布置大量传感器，通过构建针对过程的混合模型仿真系统并检查其。作为软传感系统的实用性，我们能够取得以下结果。 1. 在使用通用流体分析软件模拟二维微自由流电泳（mFFE）装置内的输运现象时，我们将纳维-斯托克斯方程模型和能量方程模型与电渗估计模型相结合通过结合估计模型的两个宏观模型，构建了考虑高压负载运行的模拟系统。此外，模拟结果与先前研究中作为实验结果报告的设备表面的不均匀温度分布之间观察到良好的定性一致性，证明了我能够做到这一点。 2. 使用CBB水溶液等对mFFE装置内部的输运现象进行可视化实验，研究了mFFE装置的材料、内部结构、电极、配管等公用系统的结构与结构之间的相关性。通过构建上述仿真系统，我们发现需要灵活集成新的微观模型（例如局部电流密度估计模型）和现有模型。此外，为了向系统添加功能以适应传感目的的变化，除了添加对各种模型进行分层的功能之外，我们还将尝试开发一种面向多智能体的模拟方法来集成微化学过程。灵活的模型选择决策功能得到认可。