2009年6月,数学与计算机科学学院参赛小组的自然科学类学术论文《定积分在精细化工领域中的应用》在内地432所高校的1106件作品、港澳地区15所大学的53件作品中脱颖而出,荣获第十一届“挑战杯” 航空航天全国大学生课外学术科技作品竞赛重庆赛区特等奖。该参赛组由数学与与应用数学专业2006级学生张芳、帅雁丹、龙莆均组成,指导老师是赵克全、张明志老师。
该作品的研究不仅有利于进一步深化对定积分理论的认识与理解,更重要的是能为化工领域中的精确取液等问题提供技术支撑。作品运用定积分的基础理论与基本方法研究了化工领域中一些典型容器在不同放置状态下存留液体体积的精确求解方法。主要包括以下四部分内容:第一部分在现有文献的基础上给出了带碟形、锥体等封头的圆筒形筒体容器及椭圆形筒体容器在立式状态下存留液体体积的计算方法。 第二部分给出了带碟形、锥体等封头的圆筒形筒体容器和椭圆形筒体容器在卧式状态下存留液体体积的计算方法。第三部分研究了带球形封头的圆筒形筒体容器以及带锥体封头的圆筒形筒体容器在倾斜状态下存留液体体积的计算方法。 第四部分利用MATLAB软件对卧式状态下带无折边球形封头的圆筒形筒体容器的存留液体体积、卧式状态下带锥体封头的椭圆形筒体容器的存留液体体积、倾斜状态下带球形封头的圆筒形筒体容器以及倾斜状态下带锥体封头的圆筒形筒体容器内存留液体的体积计算公式进行了数值实验。实验结果表明本作品给出的计算方法正确,与实际情况相符合。
该作品具有科学性,先进性和独特性。作品在对已有研究成果进行深入分析的基础上,结合定积分的基本理论,解决了不同放置状态下容器内存留液体体积精确计算问题,重点解决了倾斜状态下带球形封头和锥体封头的圆筒形筒体容器内存留液体体积精确计算问题。研究成果不仅是对现有研究成果的深入与完善,也克服了已有研究成果放置状态特殊,精度不高等缺点。
该作品具有实际应用和现实意义。作品的研究成果为化工等领域中的精确取液等问题提供技术支撑,使得精确取液等生产实践活动具有简易性、可操作性、安全性等优势特点,具有良好的应用价值及推广价值。由于在诸多行业中均存在对一些不规则容器内存留液体体积的控制与掌握问题,如火箭发射的液态燃料存储器等。因此,该作品的研究技术在除化工领域以外的其他很多领域中也有着较为广泛的应用前景。
数计学院 张文毫 供稿