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关键词： 移动机械臂   双工作空间   数学模型   轨迹规划   运动控制  

摘要： 移动机械臂是移动基座和固定机械手臂的结合。移动机械臂既具备移动基座的大范围工作空间,又具备固定机械臂的可操作性和灵活性,在蓬勃发展的智能制造业中扮演着重要角色。移动机械臂的路径规划算法和运动控制策略是当前机器人领域中的一大研究热点。此外,倾覆稳定是移动机械臂正常工作的前提,而末端的负载是导致移动机械臂发生倾覆的主要原因。因此,研究移动机械臂系统的数学建模、路径规划和基于倾覆稳定性的运动控制具有重要的学术意义。本文以具有9自由度的AUBO-i5轮式移动机械臂作为实验平台,研究其运动学、动力学建模,效率最高的工作路径,倾覆稳定性分析,并以上述因素为基础进行运动控制。 首先,进行移动机械臂的数学建模。使用D-H参数法求解正运动学。为了解决传统逆运动学求解过程中计算复杂、雅可比矩阵必须满秩以及有多解的问题,本文采用LM迭代算法对逆运动学解进行拟合,该算法通过机械臂雅可比矩阵确定迭代方向,能够求得一组满足精度要求的关节旋转角度值。借鉴应用于空间机器人的漂浮基座动力学求解方法,将移动机械臂的移动基座等效替换为3个虚拟关节,则可以把移动机械臂看作与大地相连的固定机械臂,简化动力学建模过程,减少计算量。移动机械臂数学模型的建立,为后面的研究打下基础。 其次,结合移动基座、机械臂的双工作空间和遗传算法进行协同路径规划。如果将移动基座和机械臂分开进行规划往往得不到整个系统的全局最优路径。因此本文建立一种双工作空间,该空间中每一个取样点都包含移动基座和机械臂的工作量。将双工作空间与遗传算法进行结合,设置评价函数来对移动机械臂的工作量进行筛选、取优。将优化结果代入正运动模型即可得到最优协同工作路径。相比较于非协同规划更具优势。 然后,进行控制策略的设计。首先为了确保移动机械臂工作安全性,提出一种新型倾覆稳定性判定依据,本文将移动基座倾覆轴线上的力矩大小作为稳定裕度值以此来判断稳定性。在设计控制策略时,通过对动力学模型进行解耦分别得到移动基座和机械臂的动力学模型,在保证倾覆稳定性的前提下,设计一种双闭环控制结构分别对机械臂和移动基座进行控制,然后在滑模控制中添加有限时间项完成控制策略的设计。 最后,搭建移动机械臂实验平台,对本文提出的逆运动学、动力学建模方法进行验证,证明这些方法的可行性和优越性。在MATLAB平台上对本文所提出的路径规划算法、控制策略进行验证和比较,证明本文所提出算法的可行性和优越性。

关键词： 电弧增材制造   步进填丝   双脉冲TIG   数学模型   成形精度  

摘要： 电弧增材制造技术(Wire and arc additive manufacturing,WAAM)因其具有沉积效率高、材料利用率高、生产成本低等优点,非常适合大型复杂金属零件的快速近净成形。但是基于常规焊接方法发展而来的电弧增材制造技术,因自身存在电弧-熔滴-熔池间的强耦合、非线性时变交互作用及与外部环境复杂的热交换等特点使得成形过程稳定性难于控制,成形表面质量粗糙、尺寸精度低、残余应力大、组织性能存在各向异性,严重限制着其在现代工业领域内大尺寸零部件高效低成本制造中的应用。针对WAAM因存在电弧-熔滴-熔池间的强耦合造成的成形件成形精度低和表面质量粗糙等问题,本研究提出步进填丝双脉冲钨极氩弧焊(DP-TIG)的电弧增材制造方法,采用步进送丝、低脉冲电流群形成熔池和高脉冲电流群熔化焊丝形成熔滴的方式实现电弧-熔滴-熔池系统的热-质传输解耦,提高增材成形精度。为此,组建了步进填丝DP-TIG电弧增材制造实验系统,开展了以下研究并在本文实验条件下取得了重要研究成果。首先,研究了双脉冲电流对熔池动态行为和成形件微观组织的调控作用,实验证明双脉冲电流对熔池几何特征尺寸和熔池热过程变化具有良好的调控能力。在此基础上,分析了步进填丝DP-TIG电弧增材制造单层单道和多层单道的增材形貌特征以及不同送丝方式对步进填丝DP-TIG电弧增材制造过程的影响。其次,针对步进填丝DP-TIG电弧增材旁轴送丝过程中熔滴过渡稳定性差的问题,建立了步进填丝DP-TIG电弧增材熔滴过渡过程的数学模型,仿真研究了送丝速度、送丝角度、高脉冲电流群和焊接速度对熔滴过渡行为的影响规律,分析了不同参数下熔滴过渡位置的规律并通过实验验证了模型的准确性。与其他参数相比,送丝速度对熔滴过渡位置的影响最显著,在增材过程中可以通过调整送丝速度来保证熔滴过渡的稳定性。最后,通过实验分析多层单道增材过程中熔池动态演变过程,发现熔池边界失稳主要是由热积累作用下熔池温度过高导致。因此,为减小热积累效应对增材过程稳定性的影响,建立步进填丝DP-TIG电弧增材熔池热平衡数学模型,采用将热积累转化为熔池热输入的思路,在不影响传质过程稳定性的前提下,调节低脉冲电流群来降低熔池整体热输入,保证熔池系统的稳定。为了保证成形过程稳定性精确可控,对原有的反馈调节过程进行改进,将调节低脉冲电流群变为实时调节焊接速度,结果表明,调节过程改进后增材过程稳定性和成形精度有了进一步的提高。

关键词： 数学模型   短程硝化   厌氧氨氧化   一段式   耦合反应  

摘要： 目前我国水环境的污染较为严重,富营养化现象持续存在,污水经济高效脱氮备受研究者们的关注。一段式短程硝化-厌氧氨氧化（PN-A）技术作为一种以厌氧氨氧化（Anammox）技术为核心的新型污水脱氮技术因无需投加碳源、耗能低而成为研究的热点。由于该技术的启动较缓慢,对处理低浓度氨氮废水的启动方法的研究及模型评价较少,因此本课题针对一段式序批PN-A工艺处理低氨氮浓度废水的启动方法,建立运行流程图,通过活性污泥模型进行模拟评价,其在理论上是可行的,再用实验验证该启动方法在实际耦合硝化污泥和anammox污泥时同样具有可行性。根据模型评价和实验结果,得出以下结论:（1）本实验根据运行流程图建立活性污泥模型,对一段式序批PN-A工艺启动方法进行模型模拟。根据NH4+-N去除率,NO2--N、NO3--N的积累率、ΔTN与ΔNH4+的比值关系进行曝气量和换水比的调整。其运行方式为:NH4+-N去除率大于85%时,若ΔTN/ΔNH4+＞0.85,表明装置内负荷不够,则按1.1倍增加曝气量和换水比,提高负荷,若ΔTN/ΔNH4+≤0.85,AnAOB活性被抑制导致NO2--N积累,AOB活性较高导致NO3--N积累,需按0.9倍减少曝气量;NH4+-N去除率小于85%时,NO2--N积累率小于20%或NO3--N积累率小于30%,表明AOB和AnAOB活性被抑制,需按1.1倍增加曝气,相反则表明装置内负荷过高,需按0.9倍减少曝气和水量。（2）经过模型模拟评价可知,PN-A反应器在该启动方法下经过100d的培养硝化污泥耦合厌氧氨氧化污泥的运行中,NH4+-N的去除率从60%最终增加到了接近于100%,TN的去除率从10%增加到了 92%,NO2--N和NO3--N的积累率最终分别达到了 0%和7%,ΔNH4/ΔTN的值稳定在1.13左右。运行结果表明,该启动方法在理论上是可行的。（3）采用连续流反应器,共耗时37d成功启动厌氧氨氧化污泥。进水氮负荷在0.1kg·N/（m3·d）左右,低溶解氧（DO）是成功启动anammox工艺的影响因素,因此采用搅拌桨搅拌,防止污泥沉淀以及添加填料使anammox污泥处于厌氧环境。最终,NH4+-N去除率达到99.44%,TN去除率高达85.27%,脱氮负荷（NRR）由0.04kg·N/（m3·d）逐渐增加到0.1kg·N/（m3·d）,处理效果较好,表明成功启动了厌氧氨氧化污泥。（4）根据启动方法启动一段式序批PN-A工艺处理低浓度氨氮废水时。在SBR反应器中,反应周期为6h,其中包括进水时间10min,反应时间290min,沉淀时间40min,出水时间20min,根据ΔTN与ΔNH4+的比值关系,按运行流程图调整换水比和曝气量。最终换水比在1/4,曝气泵为30RPM,NH4+-N平均去除率达到84.47%,TN去除率为76.70%,ΔNH4/ΔTN的值达到了 1.17。成功启动了一段式序批PN-A工艺处理低浓度氨氮废水,实现高效脱氮。表明运行流程图下的启动方法在实际耦合硝化污泥和厌氧氨氧化污泥中具有可行性。（5）耦合反应运行初期测得实验中MLSS为0.45 g/L,MLVSS为0.22 g/L,MLVSS/MLSS 为 0.49。运行结束时,测出 MLSS 为 1.08 g/L,MLVSS 为 0.74 g/L,MLVSS/MLSS为0.69,系统内污泥浓度比接种时的污泥浓度多了一半以上,表明装置内微生物量增加。（6）随着运行时间的增加,通过显微镜观察到颗粒污泥粒径逐渐变大,最终平均达到400μm左右,颜色呈现明显红棕色,填料中微生物富集较明显。通过电镜扫描耦合污泥,观察到其结构紧密,形状呈椭球状,具有较强吸附微生物的能力。

关键词： 自养藻类   混养藻类   共位群捕食   数学模型   稳态解  

摘要： 共位群捕食描述了两种捕食者共同消耗同样的资源,同时一个捕食者可以捕食另一个捕食者,其广泛存在于自然之中.自养藻类和混养藻类是浮游植物的重要组成部分,在水生生态系统的能量流动和物质循环中发挥着重要作用.本文主要研究一类具有共位群捕食结构的自养藻类和混养藻类相互作用数学模型的动力学性质.首先给出解的适定性和耗散性,针对线性功能性反应和Holling Ⅱ型功能性反应,探究稳态解的存在性和稳定性、图灵不稳定性、非常值稳态解的不存在性.通过数值模拟解释和补充上面的理论分析.

关键词： 集装箱配载   群智能算法   倒箱量   数学模型  

摘要： 后疫情时代,我国积极复产复工,2021年对外贸易顺差创下建国以来最高记录,中国成为名副其实的“世界工厂”,因我国95%的外贸商品由海上运输,且以集装箱方式为主,爆发式增长的集装箱运力需求,使得我国大部分外贸航线出现“一舱难求”的窘境,对出口经济造成了巨大的阻碍,亟需有效手段提升集装箱船运力。通过优化集装箱船配载方案,可有效提升船舶舱位利用率,减少装卸时间,提高运营效率。目前集装箱船多港口配载问题多由人工完成,但随着货运量的提高,配载问题复杂度呈指数级增加、“多拉快跑”的需求也提高了对船舶适航性的要求导致求解难度骤增,集装箱船配载逐渐成为了一项艰巨且耗时的任务,亟需有效的自动化手段代替人工,以提高配载效率和质量。本文围绕集装箱船的多港口配载这一复杂问题展开研究,主要研究工作包含以下几个部分:(1)船舶适航性约束的精确求解方法:对集装箱船结构、配载要求进行分析后,结合邦戎曲线求解法、静水力曲线求解法等方法,对船体强度中纵向剪力与弯矩的求解与校核方法进行分析并编程实现,对稳性计算涉及的初稳性、动稳性的求解与校核方法进行介绍与编程实现,结合某型集装箱船实船配载仪与实船配载计划进行装载实验,验证软件的有效性,为后续多港口配载问题提供精确的约束函数计算方法支持。(2)考虑混装堆垛最少和装卸时间最短的粗粒度贝位排箱方案计算方法:以减少混装堆垛与装卸时间最短为目标,创新的提出了以同类箱组为最小计算单元的计算模型,通过同类箱组拆分与重组操作,结合混合模拟退火策略的遗传算法,考虑集装箱船舶强度的安全性约束,建立求解模型,提出并应用混合模拟退火策略的遗传算法,该算法克服了遗传算法收敛性过早的问题,通过仿真数据在所开发的集装箱船配载系统原型上进行验证,表明了该算法应用于本文提出模型求解时的有效性。该步骤以同类箱为最小计算单元,是计算粒度较粗的配载阶段,为后续精细计算提供初始配载方案。(3)考虑倒箱数最少和岸吊操作时间最短的贝内精细排箱方案计算方法:基于贝位分配结果,设置单个集装箱为最小计算单元,以集装箱倒箱次数和岸吊作业时间最少为目标,考虑船舶浮态、初稳性和动稳性等约束建立数学模型,提出并应用混合粒子群算法对本文模型进行求解。根据实船数据开展配载实验,验证了该算法与应用方法的有效性。该部分为多港口配载方法中的精细粒度求解阶段,可在满足配载安全性与高效性要求的前提下,计算出可应用于实配操作的配载方案。本文工作按照配载实物分析、任务分解、约束设计、粗粒度配载方案求解、精细粒度配载方案求解的步骤,将集装箱船多港口配载优化这一复杂问题进行拆分,不同阶段采用不同的计算方法,可达到准确、高效求解的目的,对提升我国配载自动化水平具有一定的理论意义和实际应用价值。

关键词： 动涡盘倾覆   动力学仿真   压缩腔物理模型   数学模型   数值模拟  

摘要： 涡旋式压缩机以其高效率、低噪声、结构紧凑等优点在小型制冷、机械、食品、医药、石化、动力工程等领域被广泛应用。涡旋压缩机特殊的运动形式及受力特性,使得压缩腔内部存在径向泄漏与切向泄漏,而泄漏使涡旋压缩机工作效率大大降低,成了阻碍其发展的主要因素之一。动涡盘作为涡旋压缩机转子系统最重要的构件之一,其上的倾覆力矩使得动涡盘发生倾覆,这直接影响了转子系统的稳定性以及涡旋压缩机的切向泄漏,故本文以涡旋压缩机整机模型为研究对象,以动涡盘的倾覆、切向泄漏为研究重点,基于涡旋压缩机基本理论,结合虚拟样机建模技术、多体动力学仿真技术以及Fluent数值模拟技术对动涡盘在倾覆力矩作用下的倾覆规律以及切向泄漏进行了研究。首先,对涡旋压缩机中各零部件上的力及力矩进行了分析,重点对动涡盘所受的气体力及力矩进行了分析,建立了力的平衡方程,并对倾覆状态下的动涡盘及滚针轴承进行了受力分析,建立了涡旋压缩机转子系统在理想情况和含运动副间隙情况下的动力学理论模型。其次,采用Solidworks与UG12.0联合建立了涡旋压缩机整机模型,运用ADAMS多体动力学仿真软件建立了考虑动涡盘倾覆力矩作用下的含运动副间隙及不同齿高的涡旋压缩机动力学模型。通过仿真得出了齿高与动涡盘倾覆呈负相关,间隙与动涡盘倾覆呈正相关,且齿高对压缩机起动加速阶段动涡盘的振动会产生影响;确定了间隙影响下摩擦副偏磨及切向泄漏最为严重区域对应的曲轴转角变化范围;得到了齿高是影响动涡盘最大位移的主要因素,间隙是影响动涡盘最大速度的主要因素。研究结果可为涡旋压缩机的结构优化设计及动涡盘倾覆特性下切向泄漏问题的研究提供重要理论支撑。最后,建立了倾斜压缩腔物理模型、切向泄漏数学模型,修正了切向泄漏面积计算公式,并且理论计算了切向泄漏量;同时借助Fluent软件对单个倾斜压缩腔进行流场分析以及对泄漏量进行数值模拟。得到了齿高及间隙对单个倾斜压缩腔内压力场、速度场的分布及泄漏量的影响规律。数值模拟与理论计算结果的一致性对倾斜压缩腔物理模型及泄漏数学模型进行了相互验证。

关键词： 物理课堂   核心素养   摩擦力  

摘要： 核心素养理念下，物理教师要转变传统教学观念和模式，把“灌输式”课堂转变为以培养素养为导向的物理课堂，注重学生在课堂学习中的思考和探究过程，发展学科综合能力。为此，教师要转变传统教学思维和观念，重新构建课堂教学内容和模式，注重在讲解中落实教学目标，发展学生学科素养。

关键词： 旱改水稻田   土壤改良剂   有机肥   数学模型   新增耕地  

摘要： 针对旱改水稻田土壤酸化和土壤肥力低的问题,以海南省东方市旱改水整治区为研究区域,开展土壤肥力情况调查,明确整治区土壤现状。采用田间试验,研究有机肥种类（纯羊粪、纯秸秆、混合有机肥）和土壤改良剂种类（石灰、硅钙钾镁、草木灰）及用量对旱改水稻田土壤地力提升效果和水稻产量、养分积累量的影响,有机肥用量对土壤有机质含量和pH的影响,以及土壤有机质含量和时间的关系,为旱改水新增耕地土壤地力提升提供科学依据和技术指导。主要结果如下: 1.整治区旱改水前土壤类型主要为花岗岩母质发育的砖红壤,土层深厚,土壤pH变化幅度为3.83～6.19,平均值为4.78,土壤pH小于5.5的占比91.3%;有机质含量的变化范围为0.56%～3.20%,平均值为1.37%,处于缺乏水平的占比91.3%;全氮变化幅度为0.33～1.18 g/kg,平均值为0.57 g/kg,处于缺乏水平的占比91.3%;全磷变化幅度为0.21～0.74 g/kg,均值为0.49 g/kg,78.26%土壤全磷处于缺乏水平;全钾变化范围为2.67～13.48 g/kg,平均值为7.67 g/kg,处于缺乏水平的土壤占比73.91%;碱解氮变化幅度为31.81～112.04 mg/kg,平均值为58.8mg/kg,处于缺乏水平的占比86.96%;速效磷变化幅度为49.03～248.16 mg/kg,平均值为144.16 mg/kg,处于缺乏水平的土壤占比39.13%;速效钾变化幅度104.75～483.66 mg/kg,平均值为275.62mg/kg,处于缺乏水平的土壤占比52.17%。 2.本试验选择了3种土壤改良剂和有机肥,采用正交试验设计开展了旱改水新增耕地地力提升技术研究,同时种植了一季的水稻,用于综合评价旱改水新增耕地的效果。结果表明,与种植水稻前相比,在水稻种植过程中和水稻收获时（施肥后120d）所有处理均能显著提高土壤的pH,施用有机肥对土壤pH值的提升效果高于施用土壤改良剂;随着有机肥施用量的增加,土壤有机质含量显著增加,有机肥施用量等于大于90t/hm2时,土壤有机质含量大于1.5%,符合自然资源部门新增耕地的相关要求,但是有机肥施用量超过90 t/hm2后,水稻倒伏率显著提高,倒伏与氮吸收量高并提高水稻株高有关;在相同施用量的情况下,三种有机肥（秸秆有机肥、羊粪有机肥以及混合有机肥）提高土壤有机质含量差异不显著;有机肥可显著增加土壤细菌、真菌和放线菌数量,增加土壤的生物活性;土壤改良剂与有机肥的施用,提高水稻的千粒重、结实率以及有效穗数,其中硅钙钾镁会显著提高水稻抗倒伏能力、有效穗、穗粒数和千粒重,整体产量增产10%。 3.为科学评价有机肥施用的长期效果,并为新增耕地的管护提供依据,项目研究了土壤有机质含量随时间变化的数学模型,表明:y=axb是模拟有机质含量和时间的是最佳模型,用该数学模型计算后获得,对于旱地改水田新增耕地的地力提升,如果6个月内验收,一次性至少需要施用90t/hm2有机肥,一年内验收一次性需要施用至少150t/hm2有机肥,两年内验收一次性施用要大于180t/hm2有机肥,如果管护三年后验收,则需要在2年后继续补充施用有机肥才能达到自然资源部门对新增耕地的认定标准,而在本试验范围内8个月后,土壤pH一直稳定在6.5以上。

关键词： 亚麻籽   蛋白质   物理特性   营养价值   姜黄素   负载  

摘要： 亚麻籽蛋白是亚麻籽的主要组分之一,可作为替代动物蛋白的优质植物蛋白,但目前主要用于动物饲料或丢弃,资源浪费现象严重。本文以脱壳亚麻仁为原料提取蛋白质,并对其物理特性与营养价值进行初步分析,以期为亚麻籽蛋白深度利用提供基础研究数据;基于亚麻籽蛋白与分级提取的亚麻籽水溶蛋白的差异性,本文以姜黄素为模型,分别考察亚麻籽水溶蛋白和亚麻籽蛋白作为壁材对小分子的负载性能。具体研究结果如下:（1）亚麻籽仁经机械榨油结合有机溶剂浸提除油后,使用碱提酸沉法提取亚麻籽蛋白。提取物中粗蛋白含量达98.86%,SDS-PAGE电泳显示位于21 k Da和33 k Da处的谱带最为强烈,蛋白溶解度随p H的变化呈“V”字形;经氨基酸组成分析,检测到17种氨基酸,其中含有7种必需氨基酸;同质量蛋白的持油量是持水量的5倍多,同时蛋白具有较高的乳化活性;蛋白二级结构稳定性一般,但热稳定性良好;对亚麻籽蛋白解析显示其含有11种已报道的亚麻籽源蛋白成分,经在线酶解并与活性多肽数据库比对,推测所提取粗蛋白酶解后可获得44条活性多肽。（2）制备亚麻籽水溶蛋白与姜黄素复合物,测得每mg亚麻籽水溶蛋白可负载0.788μg姜黄素;将复合溶液冻干复溶后姜黄素浓度达到36200μg/L,相比自身在水溶液中溶解度提高了3291倍,证实亚麻籽水溶蛋白对姜黄素有明显增溶作用;随着亚麻籽水溶蛋白浓度提高,从0 mg/m L到20 mg/m L,负载等量姜黄素的复合体系TSI值依次降低,稳定性更好,同时经2 h光照后,姜黄素的保留率由约20%提高到约90%;复合体系在DPPH·、ABTS+·和O2-自由基清除方面表现出协同抗氧化作用;傅里叶红外光谱拟合结果表明姜黄素的加入使蛋白不稳定二级结构-无规则卷曲明显降低（从31.68%减少至15.62%）,紫外光谱显示蛋白位于208 nm左右的吸收峰强度逐渐降低,并发生明显红移,证明蛋白与姜黄素发生了强烈的相互作用。（3）将亚麻籽蛋白作为乳化剂制备姜黄素乳液,当亚麻籽蛋白浓度从0%升高到3%时,乳液分别为E-0～E-3,新鲜制备乳液中,E-2乳液对姜黄素的包埋率最高,为91.43%,乳液中姜黄素浓度约96μg/m L,超过E-0的3倍;相对于E-0的初始粒径1.0μm,E-1～E-3的粒径显著降低,维持在0.6μm左右,并且E-1～E-3可保持7 d以上的宏观稳定状态,而E-0在第7 d时即出现相分离;体系中姜黄素抵御光照分解能力较差,姜黄素半衰期仅为4 h左右;将各乳液室温避光储存7 d后,E-0～E-3抑制脂质氧化效率可从55.2%提高到78.8%。以上结果说明仅使用亚麻籽蛋白作为乳化剂虽有助于稳定姜黄素乳液,但效果不够理想,后期可考虑利用多糖与亚麻籽蛋白形成复合乳化剂来增强乳液乳液稳定包埋能力及其他功能性质。

关键词： 亲水胶体   乳化牛肉糜   流变性   凝胶性   数学模型  

摘要： 随着人民生活水平不断提高,消费者对乳化肉糜制品会有更多个性化定制需求。在未来,人们可根据自身饮食习惯来定制不同咀嚼感及吞咽感的乳化肉糜制品,并且利用3D打印技术生产外观新颖的乳化肉糜类制品。肉糜的流变性本不适于3D打印,限制了3D打印肉糜制品发展,目前已有研究发现亲水胶体可作为品质改良剂来改善猪肉糜、禽肉糜和鱼肉糜的流变特性和凝胶特性,但其在乳化牛肉糜方面研究较少。为了便于肉制品生产企业加工、研发乳化牛肉糜制品和推动乳化牛肉糜产品向个性化、定制化方向发展,故有必要系统探究亲水胶体对乳化牛肉糜流变性及凝胶性作用规律。本课题研究了刺槐豆胶、魔芋胶、瓜尔豆胶、Kappa型卡拉胶、黄原胶、结冷胶、亚麻籽胶、海藻酸钠和明胶等九种亲水胶体添加量对乳化牛肉糜流变性和凝胶性的作用规律,并建立了亲水胶体对肉糜稠度系数和凝胶质构特性的数学模型,确定了亲水胶体互作对乳化牛肉糜流变性和凝胶性影响,初步探讨了亲水胶体对牛肉肌原纤维蛋白乳化凝胶性质的影响机理。主要研究结果如下:（一）研究了刺槐豆胶、魔芋胶、瓜尔豆胶、Kappa型卡拉胶、黄原胶、结冷胶、亚麻籽胶、海藻酸钠和明胶等九种亲水胶体添加量对乳化牛肉糜流变性和凝胶性的影响规律,结果表明,随着添加量增大,这九种亲水胶体均会不同程度提升凝胶保水保油性。刺槐豆胶、瓜尔豆胶、亚麻籽胶和海藻酸钠会使肉糜凝胶硬度先增大后减小,魔芋胶、卡拉胶会持续提升凝胶硬度,而黄原胶、结冷胶及明胶会持续降低硬度。此外,除卡拉胶外添加亲水胶体会不同程度的降低肉糜凝胶弹性,这九种亲水胶体均会降低凝胶内聚性和回复性,提升凝胶黏着性。刺槐豆胶、卡拉胶、亚麻籽胶和海藻酸钠会持续提升肉糜复合粘度,黄原胶、结冷胶和明胶会持续降低肉糜复合粘度,而魔芋胶和瓜尔豆胶则分别呈先下降后上升和先上升后下降趋势。添加刺槐豆胶、瓜尔豆胶、黄原胶和海藻酸钠会使肉糜剪切粘度呈先上升后下降趋势,添加魔芋胶则会有先下降后上升趋势,卡拉胶、结冷胶、明胶会使肉糜剪切粘度持续减小,而亚麻籽胶则会导致肉糜剪切粘度先下降后上升,继而再下降。刺槐豆胶、瓜尔豆胶、卡拉胶、亚麻籽胶、海藻酸钠和明胶会使肉糜假塑性先增强后减弱,添加魔芋胶、黄原胶会使肉糜假塑性先减弱后增强,结冷胶会持续降低肉糜假塑性。在此基础上建立了亲水胶体对肉糜稠度系数及凝胶质构特性的数学模型,数学模型见附录一。该部分研究发现,刺槐豆胶、卡拉胶和瓜尔豆胶在0.1%～0.5%添加范围内对乳化牛肉糜凝胶硬度提升较明显,魔芋胶和海藻酸钠在0.2%～0.8%添加范围内对乳化牛肉糜凝胶硬度提升较明显,黄原胶和结冷胶在0.1%～0.5%添加范围内对乳化牛肉糜凝胶硬度降低较明显。（二）根据实验室前期研究成果,乳化肉糜凝胶硬度与品质具有强相关性,故取对乳化牛肉糜凝胶质构硬度有较大影响的刺槐豆胶、卡拉胶、瓜尔豆胶、魔芋胶、海藻酸钠、黄原胶和结冷胶进行复配,探究复配胶对乳化牛肉糜流变性和凝胶特性的影响。刺槐豆胶与卡拉胶对乳化牛肉糜凝胶硬度、黏着性和稠度系数为增强交互作用,对内聚性为减弱交互作用,而对凝胶弹性、回复性无交互作用,并且二者添加量对凝胶硬度、弹性、内聚性、回复性和黏着性的影响作用较大,对生肉糜稠度系数影响较小。黄原胶与结冷胶对乳化牛肉糜凝胶硬度、弹性、内聚性、回复性和生肉糜稠度系数为增强交互作用,对凝胶黏着性为减弱交互作用。魔芋胶与海藻酸钠对凝胶硬度、弹性和内聚性为减弱交互作用,对凝胶黏着性和生肉糜稠度系数为增强交互作用,对凝胶回复性无交互作用,且二者添加量对生肉糜稠度系数、凝胶硬度、弹性和黏着性的影响较大并显著,对凝胶内聚性和回复性的影响作用较小。瓜尔豆胶与刺槐豆胶对乳化牛肉糜凝胶弹性和生肉糜稠度系数为减弱交互作用,对凝胶黏着性为增强交互作用,对凝胶硬度、内聚性和回复性无交互作用。二者添加量对生肉糜稠度系数、凝胶硬度、弹性和内聚性的影响作用较大并显著,对凝胶回复性和黏着性的影响作用较小。在此基础上建立了复配亲水胶体对肉糜稠度系数和凝胶质构特性的数学模型,数学模型见附录二。在刺槐豆胶与卡拉胶、魔芋胶与海藻酸钠、瓜尔豆胶与刺槐豆胶的交互作用下,蛋白空间结构被优化,可形成均匀有序的凝胶网络结构,从而导致牛肉糜凝胶硬度均高于空白组和单独添加组。在黄原胶与结冷胶交互作用下,蛋白二级结构中α-螺旋过度向β-折叠、β-转角及无规则结构转化,使无规则结构占比过高,蛋白质空间结构过于延展,而导致蛋白凝胶网络结构松散,使牛肉糜凝胶硬度下降。除魔芋胶和海藻酸钠复配外,其余三个复配组不易流动水比例均高于空白组和单独添加组,自由水比例均低于空白组和单独添加组。（三）研究刺槐豆胶、瓜尔豆胶、魔芋胶、黄原胶、结冷胶、海藻酸钠、亚麻籽胶、卡拉胶及明胶等九种亲水胶体对牛肌原纤维蛋白流变特性、乳化凝胶特性、蛋白质结构和蛋白分子间作用力等,从而浅析九种亲水胶体