静电纺纳米纤维直径的数学模型和分形性质研究

发布时间：2020-10-17 01:23

　　 由于纳米纤维的直径影响非织造织物的过滤效率和阻力,我们使用BP神经网络来研究静电纺丝纳米纤维直径在自变量距离(cm),注射速率(ml/h)和电压(KV)下的数学模型以及研究了直径分形的关联维数与过滤效率之间的关系.首先,基于统计正交理论,我们进行了30组实验,并获得了30组纳米纤维膜.之后,通过TM-1000电子显微镜获得纳米纤维膜的电子显微镜图像.然后,我们使用VC++处理纤维图像以获得纳米纤维的直径分布.利用MATLAB软件应用BP神经网络知识得到三个变量与纳米纤维直径的函数关系,在获得函数关系后,我们随机进行三组实验,并将结果与实验结果和计算结果进行比较,发现相对误差小,因此可以得到纳米纤维直径和三个自变量之间的函数关系是可行的,在此基础上,我们还进一步分析了固定一个变量和固定两个变量下的直径分布,找出了纳米纤维直径与变量变化之间的关系.最后,我们用分形的理论研究了静电纺纳米纤维直径分布的分形性质,用Feigenbaum常数处理后的直径我们称为相对直径,经MATLAB计算,相对直径分布的关联维数与过滤效率有正相关关系.
【学位单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TP183;TP391.41;TQ340.1
【部分图文】：

来用它．它所应用的学习规则是最速下降法，也就是说，通过反向传播来不断调整??网络的权值和阈值，从而使网络的误差平方和达到最小．ＢＰ网络是一种具有三层??或三层以上的神经网络，包括输入层、中间层和输出层，如图１－１所示．当提供给??网络一种样本后，神经元便会从输入层开始，然后经各中间层向输出层传播，在输??出层的各神经元获得网络后输入响应，接下来，按照减少目标输出与误差的方向，??从输出层经过各中间层逐步修正各连接权值，最后回到输入层，这种算法就是ＢＰ??算法．??图１－１?ＢＰ神经网络结构示意图??１．４研究的内容与意义??我们知道静电纺纳米纤维的结构是无规则和复杂的，而分形理论可以研究非??线性的、随机的、无序的结构和现象，因此我们在本文中就使用分形理论对静电??纺纳米纤维直径进行研宄分析，不断发展非织造布理论和应用．??静电纺丝形成的大致过程可以看成是一个动力系统，它是溶液先带上静电，??在电场中

我们可以知道，影响静电纺丝纳米纤维直径有距离（ｃｍ），电压（ｋｖ），注速率（ｍｌ／ｈ）和浓度（ｗｔ％），纳米纤维直径与过滤效率之间的关系以及静电纺纳米件很有意义的研宄．??

以通过用三角形相似原理来求解．??图２－１规则物体的宽度测量??如图２－１所示，根据相似三角形原理，有??Ｋ?＿ｈ３??通过计算可以得到物体的宽度为??对近似规则的物体宽度的测量我们也可以使用上述方法，但是对物体数量比??较多，并且物体与物体之间有重叠的使用这个方法去求宽度就会很复杂麻烦．我??们知道静电纺纳米纤维的分布是错乱无规则的，用上述方法来进行直径测量时相??对麻烦的，因此在本论文中我们选用物体细化旋转覆盖原图像法来测量其纳米纤??维的直径，该方法是依据数学中的微分原理．??ｓｉ??Ｋ??图２－２曲线旋转相交??如图２－２所示，曲线岑，＆和两条直线／，，／２，其中曲线＆为兄绕０点顺时针??５??
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本文编号：2844059