面向医学应用的血流动力学数值模拟(I):动脉中的血流

针对主动脉弓、S形弯曲动脉、颈动脉、腹主动脉等几种典型动脉的血流动力学数值模拟结果进行了分析和探讨,对动脉狭窄及其旁路移植管搭桥术、动脉瘤及其血管内支架治疗、主动脉夹层及其旁路搭桥术等血流动力学进行了讨论.研究结果表明,血流动力学不仅在动脉病变的发生和发展过程中起着决定性的作用,而且是外科医生在心血管疾病的手术和介入治疗等过程中必须充分考虑的因素.     

面向医学应用的血流动力学数值模拟(Ⅰ)：动脉中的血流

针对主动脉弓、S形弯曲动脉、颈动脉、腹主动脉等几种典型动脉的血流动力学数值模拟结果进行了分析和探讨,对动脉狭窄及其旁路移植管搭桥术、动脉瘤及其血管内支架治疗、主动脉夹层及其旁路搭桥术等血流动力学进行了讨论.研究结果表明,血流动力学不仅在动脉病变的发生和发展过程中起着决定性的作用,而且是外科医生在心血管疾病的手术和介入治疗等过程中必须充分考虑的因素.     

主动脉夹层形成、扩展和治疗的力学机理

为了探讨主动脉夹层的力学机理,对主动脉夹层形成、扩展和治疗的力学问题进行了分析和综述.分析了主动脉弓运动导致主动脉夹层的力学机制,提出了应力集中和疲劳损伤对主动脉夹层扩展的促进作用,介绍了采用旁路搭桥转流术治疗DeBakeyⅢ型主动脉夹层的血流动力学仿真.     

污水源热泵系统双级水泵运行特性研究

为了提高双级泵式污水源热泵系统设计和运行调节的合理性,建立了污水子系统的旁路串联水泵模型,基于实际工程数据,通过数值实验,分析了管路阻抗、水泵性能对系统实际用水量和流量系数的影响特性,讨论了系统的运行稳定性和调节性,结果表明,小阻抗旁路串联水泵系统具有环路独立性,因此,可以采用简单的分级调试方法来监控运行.增加旁路漏水阻抗有利于优化系统设计的流量系数.选择特性曲线较平缓的水泵有利于提高系统的综合性能.     

含主动脉锥缩的体循环混合参数模型

本文提出了一种新的、含主动脉锥缩的体循环系统简单模型,此模型既保留了对血流分布惯性和动脉分布顺应性的模拟,又给出了解析形式的模型解,在此基础上进行了计算机模拟并对锥缩程度对主动脉血流动力学特性的影响问题进行了模拟研究。     

人工心脏控制系统势函数模型研究

目的是建立人工心脏控制系统的运动模型，心脏的搏动是有规律的，但在外界干扰下，可能会突然改变运动规律，经过短暂的过渡时间，进入到新的运动状态，心脏的运动具有突变特性，突变理论主要的研究对象是非线性运动，使用的数学工具是势函数，通过使用势函数对心脏的非线性运动进行研究，为建立人工心脏控制系统建立起了势函数数学模型，使用人工心脏势函数运动模型可以对心脏的运动规律进行定量分析，进而对心脏运动进行更深入的研究。     

球塞泵定子轨道接触应力分析

基于球塞泵的运动学和动力学模型,得出球塞运动方程及运动轨迹,并推导出球塞在定子轨道任一位置时的受力;根据弹性力学理论和赫兹接触应力公式,反推出球塞在任意位置对定子内壁的接触应力及其分布。分析结果对球塞泵的优化设计具有重要指导意义。     

基于ADMAS串联机器人运动学仿真与分析评价

工业机器人发展迅速,大量应用在装配、喷涂和焊接等复杂生产过程中,具有较高的精度要求.以六自由度串联工业机器人为研究对象,采用拉格朗日法对串联机器人进行动力学研究,建立了动力学方程.应用影响系数理论,建立了一种运动评价方法,推导出速度和加速度性能评价矩阵.利用UG建立机器人三维模型,装配虚拟样机,利用ADMAS动力学软件,求解串联机器人运动轨迹与运动物理参量,得到位移、速度和加速度曲线.简化运算过程,提高工作效率,为运动性能评价提供一种理论基础.     

智能雷攻击坦克顶甲时的刚体扫描运动方程

目的　为满足智能雷对坦克顶甲的毁伤概率分析的需要 ,提出建立反坦克智能雷扫描运动轨迹方程的方法 .方法　应用刚体动力学原理 ,在给定坐标系下建立智能雷飞行运动方程 ,通过空间解析几何方法获得智能雷扫描运动方程 .结果　经动力学模型仿真 ,仿真结果与试验结果相一致 .结论　表明本文建立的仿真模型可以用于智能雷对坦克目标的毁伤概率仿真中     

智能雷攻击坦克顶甲时的刚体扫描运动方程

目的 为满足智能雷对坦克顶甲的伤概率分析的需要,提出建立反坦克智能雷扫描运动轨迹方程的方法。方法 应用刚体动力学原理,在给定坐标下建立智能雷飞行运动方程,通过空间解析几何方法获得智能扫描运动方程。结果经动力学模型仿真,仿真结果与试验结果相一致,结论 表明本文建立的仿真模型可以用于智能雷对坦克目标的毁伤概率仿真中。     

七自由度番茄收获机械手的轨迹规划与仿真

为了探究番茄果实串收获机械手的轨迹规划方法,以七自由度番茄收获机械手为研究对象,运用D-H法建立运动学模型,得到位置和速度的正、反解.采用多项式插值法、抛物线过渡的线性插值法、摆线运动法和B样条插值法,对关节约束条件下的机械手,从复位点到采摘点的运动进行关节空间轨迹规划与仿真试验.分析关节运动的位移、速度和加速度,对不同规划方法的关节最大速度进行定量分析.利用五次多项式法和摆线运动法,研究末端执行器的位移和速度. 结果表明,利用五次多项式插值法能够满足关节路径点的位移、速度和加速度边界条件,规划的关节运动轨迹连续平滑,关节最大速度较摆线运动法平均降低了6.25%,提高了机械安全性能,对应的末端执行器运动轨迹平滑,无跳变点.     

水力旋流器颗粒沉降速度与分离粒度研究

在试验和流场数值模拟的基础上,对水力旋流器内部固体颗粒的运动行为进行了具体的研究.通过对固体颗粒的运动和受力分析发现:固体颗粒在沉降过程中径向合力几乎处处为零,不存在所谓的径向合力为零的一个平衡轨迹面,但存在着一个径向沉降速度为零的轨迹面,这一轨迹面就是平衡轨迹面法所要寻找的;首次推导出了该轨迹面半径与固体颗粒直径、水力旋流器自身几何参数以及操作参数之间的定量表达式.     

小鼠股骨远端缺损植入模型的构建

目的：构建小鼠股骨远端骨缺损植入模型。方法：8周龄雌性C57BL /6J小鼠股骨远端钻开1mm直径的孔洞;将直径为1mm、长度为5mm的磺化聚醚醚酮植入小鼠股骨骨髓腔内;观察小鼠术后运动情况;术后2周,取材观察植入材料位置;使用micro-CT扫描三维重建小鼠骨微结构。结果：小鼠术后腿部行动自由,健康状况良好且存活至取材,取材后观察植入材料无松动脱出,股骨干完好未见缺损;micro-CT三维重建结果显示植入物位置正确。结论：使用该方法可成功构建小鼠股骨远端缺损模型。     

浸入式喷吹混合粉剂的粒度匹配

通过浸入式喷吹混合粉剂颗粒进入金属熔池后的受力分析，建立了描述浸入式水平喷吹混合粉剂在熔池中相对运动轨迹的表达式，籍此对不同密度和不同粒度的不同相对运动轨迹所导致的不同粉剂在熔剂中的运动偏析进行了分析，进而给出了通过调整不同粉剂的粒度配比来避免偏析的对策。     

应用随机轨道模型研究湍流扩散对气液交叉流脱除PM2.5的影响

本文针对气液交叉流中液柱阵列脱除气相PM2.5过程的颗粒湍流扩散和热泳作用协同作用进行了实验研究和数值模拟。数学模型中引入颗粒随机轨道模型考察了热泳作用下PM2.5颗粒的运动情况,模拟结果与化学分析法和重量法的颗粒脱除实验结果进行了对比。结果表明采用重量法分析得到颗粒脱除率与化学分析法基本相同,验证了两种颗粒浓度实验检测方法的一致性;气相流速为1 m•s-1时,考虑颗粒湍流扩散影响相比于未考虑时,模拟数据与实验结果的相对偏差从-60%降至±30%,表明颗粒湍流扩散是本系统中影响颗粒脱除的重要因素。     

雾化角对造粒塔内颗粒飞行及换热影响的数值模拟

以某化工厂造粒塔为研究对象,通过对造粒塔中颗粒的运动进行受力分析,建立了颗粒运动速率方程,并结合单颗粒与气流间的Ranz和Marshall传热关联式建立了颗粒的对流换热模型。以此模型为基础,对颗粒的运动和温度变化进行了数值模拟,讨论了在不同颗粒直径下雾化角的取值及不同雾化角下颗粒温度的变化规律。一般来说造粒喷嘴的雾化角越大,对造粒越有利,但角度过大会出现碰壁的现象,造成产品形状不规则,降低产品的质量。考虑到实际运行状况,雾化角要尽可能地接近理论值,一般取小于理论值2°~3°即可。     

集输管线盲通管冲刷腐蚀数值模拟

运用计算流体力学（CFD）方法,研究流体速率、颗粒粒径、流体黏度以及流体密度等参数对盲通处冲刷腐蚀速率的影响。使用DPM模型求解得出固体颗粒在盲通处的运动轨迹,分析颗粒运动对盲通处冲刷腐蚀速率的影响。探究盲通管减弱冲刷腐蚀的最优结构,通过对比得出盲通长度对冲刷腐蚀的影响。数值仿真结果表明,冲刷腐蚀严重区域主要布置在盲通管的内拱璧位置处;冲刷腐蚀随着流体速度的增加而加剧,随着颗粒粒径和黏度的增大而减弱,盲通堵头长度为45 mm时冲刷腐蚀最弱。     

多UCAV协同打击多目标实时三维航迹规划

为提高无人作战飞机(Unmanned combat aerial vehicle, UCAV)协同实时航迹规划的实时性和可操作性,针对多架UCAV协同执行对地作战任务过程中的协同实时航迹规划问题,提出一种基于自学习策略和Lévy飞行的正弦余弦优化算法(Sine cosine optimization algorithm with self-learning strategy and Lévy flight, SCASL)的多UCAV协同打击多目标实时三维航迹规划方法.首先,构建三维任务空间模型并根据UCAV平台性能设计了飞行速度、飞行高度、相对距离以及威胁规避等约束条件;其次,基于UCAV的三自由度运动学和动力学质点模型设计了协同实时航迹规划的决策变量;最后,根据UCAV作战使用战术原则构建了目标函数将协同实时航迹规划问题转化为优化问题,采用所提出的自学习策略和Lévy飞行的正弦余弦优化算法对模型进行求解,并采用病毒搜索算法(Virus colony search, VCS)求解模型作为对比实验.仿真结果表明,同等条件下,VCS求解模型得到的仿真结果满足协同性要求但不满足实时性要求,SCASL求解模型得到的仿真结果满足实时性与协同性要求,验证了本文所提出的基于SCASL的多UCAV协同实时航迹规划方法的有效性与优越性.     

The Motion Trace of Particles in Classifying Flow Field

According to the theory of the stochastic trajectory model of particle in the gas-solid two-phase flows, the two-phase turbulence model between the blades in the inner cavity of the FW-Ф150 hor/zonta/ turbo classifier was established, and the commonly-ased PHOENICS code was adopted to carried out the numerical simulation. It was achieved the flow characteristics under a certain condition as well as the motion trace of particles with different diameters entering from certain initial location and passing through the flow field between the blades under the correspondent condition. This research method quite directly demonstrates the motion of particles. An experiment was executed to prove the accurtwy of the results of numerical simulation.     

主动脉内血泵对血管血流动力学的影响

主要研究主动脉内血泵辅助程度的变化对主动脉血管的影响.采用集中参数模型方法与弹性腔理论,设计了心血管循环系统-主动脉内血泵耦合集中参数模型,对模型进行了计算机模拟仿真.仿真结果表明:当主动脉内血泵工作在恒速模式时,主动脉血压和血流量的平均值会随着血泵转速提高而增加,但搏动成分却会随着血泵转速的提高而显著降低;当血泵转速达7 200 r/min时,主动脉压力和血流量的搏动成分几乎为0;由于主动脉压和血流量的搏动性过低会影响主动脉血管的结构和功能,因此恒速控制不适合主动脉内血泵的长期辅助控制.