基于Morris方法的微波消融肺组织温度场参数敏感度分析

为了获取微波消融肺组织温度场中组织特性敏感度，采用有限元方法建立微波消融肺组织计算模型，进行电磁场-温度场的耦合，基于Morris方法获取组织电导率(σ)、相对介电常数(ε)、导热率(k)、密度(ρ)、比热容(C_p)和血液灌注率(ω_b)的敏感度，建立二维有限元模型.肺组织的σ、ε、k、ρ、C_p、ω_b六个参数各设置4个水平，分别获取在50 W、300 s时的微波消融肺组织的消融面积和中心温度，并采用Morris方法，分析各参数对消融面积和消融形状的影响程度.结果表明，血液灌注率、相对介电常数、电导率是对微波消融肺组织的消融区域和消融形状影响较大的参数.     

基于SAR单针反馈的2450 MHz微波消融温度场仿真研究

比吸收率(SAR)的精确表征对于恒功率微波消融的温度场仿真至关重要.提出了2 450 MHz微波消融中SAR的单针反馈方法以及基于SAR反馈形式的温度场仿真技术.在具体实施中,首先利用离体猪肝实验获得SAR的空间分布函数,然后通过单针实测结果获得SAR随温度变化的精确表征形式,最后基于此SAR形式进行温度场仿真以验证温度预测精度.实验对比结果表明,仿真结果与实测温度具有较高的一致性,验证点的最大温度差的平均值约为2. 805℃,平均温度差的平均值约为1. 551℃,标准偏差的平均值约为1. 121℃.因此基于SAR反馈形式的温度场仿真能有效地预测微波热消融中的温度分布,从而为临床热消融手术提供可靠的科学依据.     

血管对肝脏微波消融温度场的影响

为了研究血管对消融温度场的影响,运用离体实验的方法测定距天线不同距离及血流量不同的血管对温度场的影响.实验中采用输液管代替肝动脉,并依据肝动脉的血流速度设定管内的水流速度;利用铜-康铜热电偶测量血管周围的温度场.并在相同的条件下进行微波消融的仿真计算,对比实验与仿真结果的不同.结果显示:当微波天线距血管1.0 cm时,由于血液对流换热的影响,微波消融域并没有关于微波天线对称,在靠近血管的一侧出现了很大的温度梯度,且随着血流量的增大,微波消融域变小;当微波天线距离血管1.5 cm时,微波消融域的形状开始变圆,并且天线两侧相同距离的点的温升曲线的温差也开始减小;当微波天线距离血管2.0 cm时,微波消融域几乎呈圆形,且关于微波天线对称,血管的影响可以忽略.当血流量增大时(从22 cm/s变为55 cm/s),血管对温度场的影响增大(与22 cm/s的温差最大可达10℃),消融温度场进一步减小.当微波天线与血管之间的距离大于2.0 cm时,对于小流量的血管可以忽略其对于温度场的影响,热疗前不用进行血管阻断术.当微波天线与血管之间的距离小于2.0 cm且血流量大于22 cm/s时,为了不影响消融的疗效,建议进行血管阻断术.     

具有近场零陷权的自适应波束形成算法

近场干扰是影响远场定位和检测的常见问题。为了抑制确定区域的近场干扰,提出了一种具有近场零陷权的远场自适应波束形成的设计方法。算法通过构造包含近场干扰源的虚拟协方差矩阵,实现了具有近场干扰抑制能力的远场波束形成,并应用驻定相位原理,分析了近场干扰抑制对于远场期望方向波束的影响。仿真实验证明:该算法可实现远场波束形成的同时,在近场设计区域生成有效的零陷;当期望方向趋近零陷区域方位时,主波束的阵增益会下降,零陷区域方位愈靠近阵列端射方向、零陷区域距参考阵元的距离愈大,阵增益下降程度愈剧烈。     

中等欠膨胀和过膨胀火箭喷焰电磁特性计算

建立了一种近 远场分区耦合计算方法来计算中等欠膨胀和过膨胀火箭喷焰的微波衰减特性 .首先在近场 ,用时间相关法求解轴对称N S方程 ,湍流模型为k ε二方程模型 ,获得近场压力参数分布 .然后求解轴对称抛物化N S方程并耦合有限速率化学动力学模型在已知的近场压力分布基础上进行空间推进 ,在近场末端获得远场初始参数 .在远场 ,直接求解轴对称抛物化N S方程 ,认为压力变化可忽略不计 ,并考虑更复杂的化学反应过程 .最后在整个流场上利用电子导电模型计算喷焰的电磁特性参数 .对中等欠膨胀和过膨胀喷焰微波衰减进行了计算和分析 ,计算结果与实验结果比较一致 .这种改进的方法可用于中等非完全膨胀火箭喷焰的微波衰减特性研究 .     

微波消融联合液体注射的温度场

为了探讨不同消融功率和肝脏孔隙率条件下,液体注射对微波消融过程中肝脏温度场分布的影响,建立理想的三维对称多孔介质简化模型,模拟微波消融联合液体注射对多孔介质肝脏的作用.在不同的肝脏孔隙率(0.10、0.15、0.20、0.25、0.30)、不同的输入功率(50、60、70 W)和不同的注射液体(生理盐水或无水乙醇)下分析凝固区域.将肝脏孔隙率由0.10增加到0.30,无注射组的消融区域减小,注射生理盐水组的消融区域减小,注射无水乙醇组的消融区域增大,但消融区域变大或减小的趋势并不明显.当消融功率增加(50～70 W),生理盐水组的消融体积比单纯消融组分别增大54.99%、48.73%、32.71%,消融区域的横径由单纯消融组的2.60 cm扩增至3.40 cm;当消融功率增加(50～70 W),无水乙醇组的消融体积比单纯消融组分别增大71.68%、77.99%、73.39%,消融区域的横径由单纯消融组的2.60 cm扩增至3.55 cm,均能达到完全覆盖较大肿瘤(d=3 cm)的目的.对于生理盐水组,逐渐增加消融功率(50～70 W),消融区域的体积分别增大13.89%和6.19%.对于无水乙醇组,逐渐增加消融功率(50～70 W),消融区域的体积分别增大23.06%和15.92%.结果表明:在液体注射联合微波消融的情况下,凝固范围明显扩大.低功率(50 W)注射液体获得的凝固区域优于高功率(70 W)注射液体获得的凝固区域.     

亚临界煤粉锅炉流体流动和燃烧的数值模拟

以一300MW Hg1025/18.2-YM13型亚临界自然循环、四角切圆燃煤锅炉为研究对象,应用可实现化k-ε湍流模型、颗粒相随机轨道模型、即混即燃气相燃烧模型、P-1辐射换热模型,根据燃烧测试试验得到的边界条件,运用FLUENT软件对锅炉炉内流体流动和燃烧过程进行了三维数值研究。模拟预测结果与试验结果吻合较好,温度分布规律和趋势与试验研究结果一致。运用该模型对炉内速度场、压力场、温度场以及燃烧释热场进行了多场耦合仿真,并全面系统地研究了各种操作参数对炉内燃烧工况的定量影响规律,确定了燃烧器和锅炉合理的操作参数:过剩空气系数为1.2、一次风率为20%、一次风温度为608K、二次风温度为620K且均匀投粉。在该条件下炉内温度分布较合理,煤粉能正常稳定地燃烧,炉膛高温区较集中,炉膛出口温度合理。     

基于空调送风参数的车室内流模拟

对某轿车室内全尺寸模型进行了简化处理,选取Realizable k-ε湍流模型,合理地设置太阳辐射边界,引用人体热调节模型(TCM模型),对送风温度、送风速度以及送风角度3种送风参数的12种工况进行了仿真计算。结合整体热舒适性偏差指标AEQT、冷负荷Q以及得到的各截面的速度场、温度场,从舒适性与节能性角度分析了不同送风参数对轿车室内流场的影响规律。     

基于有限元法的三相同壳结构GIS母线热分析

气体绝缘开关设备(Gas-Insulated Switchgear,GIS)母线的载流能力与其运行温升密切相关.基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)原理对三相同壳结构GIS母线温度场进行分析.建立了母线涡流场、流体场以及温度场有限元耦合分析模型,并给出了模型边界条件.将涡流场计算结果作为流体-温度场计算的热源,为了提高计算的准确性,在进行温度场分析时考虑了流体物性参数随温度变化的关系,利用无量纲参数计算母线表面对流换热系数,最终得出母线流体场与温度场分布.通过计算结果与实验值的对比表明了模型的有效性.利用该模型分析了环境温度变化对GIS母线温度的影响,为GIS母线温度在线监测提供了理论依据.     

Al2O3陶瓷的微波烧结均匀场条件研究

为研究微波烧结均匀场条件(MSHF条件),提出介电常数随温度变化时微波烧结温度场的分区均匀填充轴对称摄动模型,讨论了影响Al2O3陶瓷的MSHF条件的因素。     

水冷式微波消融天线的特性研究

针对热消融术中的水冷式微波天线的特性进行了研究,采用体模实验和离体实验确定了天线的比吸收率(SAR)及热消融范围.结果表明,水冷式微波天线能降低中心区温度,避免炭化现象的产生,热消融区类似于椭球形.     

微波消融治疗肝癌中的若干热学问题

针对微波消融治疗肝癌中遇到的一些热学问题进行了分析和讨论,对肝组织对微波的比吸收率的确定方法、温度场的数值模拟、单一微波源形成的凝固区大小和形状、分时控制的多源凝固区组合方法等进行了研究.结果表明,模拟结果与实测凝固区有良好的一致性,采用分时控制的多源凝固区组合技术能实现肿瘤的适形治疗.     

污水复合式厌氧水解酸化预处理试验研究

针对现有污水水解酸化预处理工艺运行效率低等问题,提出了一种复合式污水水解酸化处理工艺.自下至上依次经过悬浮污泥区、泥水分离区、生物膜强化出水区.通过处理配制啤酒废水试验表明,进水ρ(COD)在0.6～1.0 g/L时,ρ(COD)去除率大于50%,ρ(SS)去除率大于70%,ρ(BOD_5)/ρ(COD)升高0.25.试验还研究了悬浮污泥段污泥浓度、水力停留时间、进水有机物负荷对水解酸化效果的影响以及污泥减量化特性.该工艺耐有机负荷冲击能力强、对有机物去除率高、剩余污泥产量小、水解酸化效率高、占地面积小、便于一体化施工管理.     

心内膜微波逐点房颤消融术的温度场研究

根据实际临床需求,针对房颤微波消融中常见的逐点消融术,探究时间功率和天线距离对相邻2个消融点消融效果的影响,找出最佳的消融功率和最佳天线距离,为临床治疗提供参考.构建了包括血液、心肌、脂肪的3层模型,采用2.45 GHz频率进行了电磁热耦合计算并得到了心肌中温度的分布.功率采取30、40、50和60 W,2个消融点之间的距离采取0.5、1、1.5和2 cm.结果表明:功率为30 W和40 W时会导致消融区域比较小;功率为60 W时会导致最高温度过高且消融的范围与功率为50 W的时候相比并没有显著的提升;相邻2个消融点间距为0.5cm和1 cm时会导致总消融区域比较小且最高温度过高;间距为2 cm时无法形成连续透壁的消融区域.因此50 W是最佳消融功率,1.5 cm是最佳消融2点间距,可以在保证最高温度不过高、连续透壁的情况下,获得比较大的总消融区域和较高的能量利用效率.在50 W、1.5 cm的最佳消融方案下,逐点消融2个点所需要的总消融时间为43.2 s,最高温度为87.2℃,连续透壁消融长度、心肌内部最大消融长度及最大消融宽度分别为2.486、2.770、1.865 cm.     

初沉污泥水解酸化对A~2/O工艺强化除磷影响

挥发性脂肪酸(VFA)是生物除磷过程中的关键物质,增加进水中的VFA可以强化生物除磷效果.提高脂肪酸含量的一个有效方法是对初沉污泥进行水解和酸化,通过对比中试试验和实际污水厂的运行结果,详细讨论了初沉污泥水解对进入生化反应系统的进水水质及ρ(VFA)、ρ(C):ρ(P)的影响.结果表明,初沉污泥水解酸化可以改善进水水质,ρ(BOD5)、ρ(CODcr)、ρ(TP)、ρ(sP)、ρ(SS)相对污水厂初沉出水分别提高61.1%、36.5%、36.1%、17.36%和52.0%,可生物化性指标也相应地提高了20.40%.初沉出水VFA有显著提高,平均值由进水的12增加到56,提高了3.7倍,为后续强化生物脱氮除磷创造了理想的条件.通过初沉污泥水解实现的污泥水解技术,可用于现有污水处理厂为实现生物脱氮除磷目标而实施的升级改造,解决进水中碳源不足的难题.     

飞秒激光加工K24高温合金的仿真与试验分析

为探究飞秒激光与K24镍基高温合金的作用机理,应用普朗克方程与菲涅尔公式,推导出K24反射率与吸收率随激光脉宽的变化曲线.利用固体力学的线性假设方程,推导出K24高温合金的晶格热容和电子比热.结合简化的一维双温模型,采用有限差分法解析单脉冲飞秒激光与K24高温合金作用过程中电子和晶格的温度变化,基于K24高温合金的蒸发温度推导得出单脉冲飞秒激光作用下合金的理论蚀除深度.用较低频率的激光进行了验证试验.用正交实验分析激光平均功率、焦点进给距离、扫描次数、扫描速度等工艺参数对加工微孔形貌的影响规律.结果表明:扫描速度对加工微孔形貌的影响最大,进给距离次之,而激光能量和扫描次数对微孔形貌的影响较小.研究结果为飞秒激光对高温合金的高质量微孔加工提供了理论和实验基础.     

Mathematical model of convection diathermanous coefficient of refrigerator car

It is analyzed that the influence factors on temperature field of refrigerator car. The mathematical model of convection diathermanous coefficient has been put forward. It is considered in the model that the parameters of wind speed , car speed , temperature of car surface , temperature of surroundings ,etc. If the boundary conditions and parameters used in calculation model of convection transmits heat coefficient are confirmed as following: the cold plank car velocity V is 120 km/ h, and air temperature is 25 ℃, and the atmosphere press is 1013250 Pa, and wind velocity Vf is 10 m/ s, and the length of car bodywork L is 5 m, and bodywork surface temperature is 25 ℃. The results were obtained by the model: when the wind velocity direction is the same as car velocity, the coefficient K of convection transmits heat is 51.4(W·m-2·K-1), and when the wind velocity direction is against the car velocity, K is 90.58 (W·m-2·K-1).     

固体/液体火箭发动机环境下3D C/SiC喉衬烧蚀性能实验

分别使用固体和液体火箭发动机实验系统对C/SiC陶瓷基复合材料的烧蚀性能进行了考核实验,主要研究了烧蚀时间、粒子和温度对材料烧蚀性能的影响。实验结果表明:随着烧蚀时间加长,材料烧蚀性能有明显下降趋势;温度高于2 973 K时,烧蚀明显加剧,且温度越高烧蚀越严重;强氧化燃气环境下,大量的H2O加剧了材料的热化学烧蚀。     

Nucleation barrier of fcc(γ)→hcp(ε) martensitic transformation in Fe-based alloys

Based on the dislocation theory and Olson's stacking fault model, a model describing the nucleation of an hcp(ε) martensite embryo at low-angle grain boundary is proposed with the influence of external stress field taken into account. The dependences of temperature (T), shear stress (τ) and dislocation density at grain boundary on the martensite nucleation in FeMnSi based alloy, as an example, are numerically simulated. It has been shown that there exist the subcritical and critical embryos during the course of ε-phase nucleation. The free energy difference between them is just the energy barrier of embryo growth. Depending on T and τ, the characteristic embryo sizes may vary in wide ranges and decrease with increasing a and decreasing T. The energy condition of martensitic transformation at Ms and critical shear stress (τc) is discussed from the viewpoint of kinetics and thus the TEM observed result that stacking fault energy is not zero at Ms temperature is reasonably explained. Besides, it is pr