光学玻璃

折射率值约从n_e=1.78和阿贝数值ν_e=48.0到折射率n_e=1.855而阿贝数值ν_e约43的光学玻璃说明玻璃至少有80%的玻璃成分在附图上的长方形里,而且里面还含有如添加剂:ZrO₂;Ta₂O₅和WO₃。     

基于混沌混合的分合式微混合器研究

按照混沌混合理论构建了Smale、Helical和Baker三种微混合器,为研究其混合机理与混合效果,对不同雷诺数下的对流扩散和混合进行了数值模拟,并用实验结果进行了验证。结果发现：实验结果与数值模拟结果吻合得很好。在低雷诺数下,由于Baker微混合器中流体的分层作用强,明显增大了流体的接触面积,也加快了流体混合速度,其混合效果要明显优于另外两种混合器;然而,在较大的雷诺数下,Smale微混合器中流体混合效果则优于Baker微混合器,其原因是Smale微混合器的分层效果虽然不如Baker微混合器,但其对流作用明显强于Baker微混合器;Helical微混合器因没有分层作用,其混合主要依赖于对流,所以在低雷诺数下混合性能较差,而高雷诺数下混合性能有所提高。     

主辅通道型微混合器的设计与制作

为了实现微量液体的快速均匀混合,设计了一种PDMS双层结构的新型微混合器。研究了混合器的制作方法以及几何尺寸和Re数对混合的影响。依据Fick第一定律介绍了主辅通道型微混合器的设计原理;采用有限元方法对不同几何尺寸及Re数下混合器中液体的速度流场及浓度场进行了数值模拟;数值分析显示,随着主辅通道出口宽度比的减小,通道长度的增加和雷诺数的减小,混合器的混合率增加。最后,依据仿真结果制作了主辅通道深度比为0.71,出口宽度比为1,通道长度为9mm的微混合器并进行了去离子水和红墨水的混合实验。实验结果表明:当Re5时,设计的混合器能实现液体的快速混合,并且混合率随着Re的减小而增大,基本满足低Re数下微量液体快速均匀混合的要求。     

超声微流混合器内流场试验

制作超声微流混合器,该混合器混合腔直径6 mm,深60 μm,振动膜厚和压电层厚210 μm,测量辅助立管高度2 cm。计算该混合器不同的振动模态,利用粒子图像技术测量实际振动模态图和流场图,分析模态计算结果与试验的误差原因。试验结果表明,混合器在超声激励下腔体内存在平面旋状结构;环流边界处有明显地微粒汇聚现象;一阶模态振动会产生净压差。最后得到压差的高度与压电驱动电压的近似关系。     

多级“Y”型流管无阀压电泵的原理与试验验证(实验视频)

针对目前微流体混合器多需要外接动力源,且多数微混合器只能进行液体混合而不能输送液体的问题,提出将无阀压电泵引入微混合器领域,并研制了一种集混合与输送于一体的多级“Y”型流管无阀压电泵。首先,提出了多级“Y”型流管,进而设计了多级“Y”型流管无阀压电泵,并分析其工作原理;然后,对该无阀压电泵的流管流阻特性及泵流量进行理论分析;同时,利用有限元软件对多级“Y”型流管无阀压电泵进行了流场模拟,结果表明该压电泵具有单向传输作用。最后,制作了多级“Y”型流管无阀压电泵样机,并进行了泵流量与背压试验。试验结果显示：驱动电压峰峰值为100 V,频率为16 Hz时,流量达到最大,为16.2 ml/min;驱动电压峰峰值为100 V,频率为14 Hz时,输出背压最大,约为64 mm水柱。得到的试验数据证明了多级“Y”型流管无阀压电泵的有效性。(实验视频)     

基于电润湿效应驱动的微泵设计与分析

利用介质上电润湿效应(ElectroWetting-On-Dielectrics,EWOD),驱动液滴在微泵泵腔内振动,再结合锥形单向流阻结构,设计出一种新型的基于EWOD的微泵;深入探讨了液滴振动的机理,并对该EWOD微泵模型进行了数值模拟。数值模拟的结果表明,提出的一种基于EWOD驱动的微泵能很好的完成泵送液体的功能,并且其泵送效率与液滴振动的频率有关。其中数值模拟的结果显示当液滴的振动频率为5, 10, 15, 20 Hz时,微泵的泵送效率与液滴的振动频率成正相关,微泵出口的压力与液滴的振动频率并无明显关系。     

非接触压电微马达的仿真与实验研究

提出了一种基于四区和八区2种激振方式的新型非接触压电微马达,并进行了振动模态的有限元数值模拟。利用ANSYS有限元软件对定子进行模态分析,并用激光测振仪对四区和八区2种激振方式下的定子进行位移扫频和振型测试,得出:最优驱动频率分别为34.4 kHz和46.3 kHz,相应的模态分别为B₂₁和B₂₂,二者结果吻合较好。对微马达的输出性能进行了实验研究,结果表明:三叶片和六叶片转子在八区最优模态激振下转子的转速约是四区的2倍。说明了增加定子的分区数不仅改变了定子的最优驱动频率而且能够明显提高转子的转速。而且当A-B间相位差从90°调谐到270°时,行波的传播方向发生了改变,从而实现了转子的换向。实验还表明,转子的正反转的转速基本一致。     

椭圆螺旋管道混合器混合效果模拟研究

应用CFD技术研究了椭圆螺旋流道内两相液体在充分发展条件下的混合效果。基于FLUENT软件,对混合性能进行了数值模拟研究,讨论了椭圆螺旋管道混合器的截面形状、曲率半径、螺距3种因素对该混合器混合效果的影响。模拟所得液相的流动状态与实验结果具有很好的一致性。提取相应截面液体的混合不均匀系数,分析结果表明:截面形状的变化会给螺旋管道混合器造成不同程度的狭小区域,对混合均匀性影响较大;增加螺距会对混合产生消极的影响;当曲径为某一特征值时,混合效果可达到最好状态;同时,通过仿真分析得出,液体流速的改变对混合器中液体的混合效果影响不大;通过对流场内部剪切速率、流线、质点速度场的分析,讨论了粒子无序运动是螺旋混合器内液体充分混合的关键因素。     

寒区高边坡机场坡顶土体振动响应研究

为解决寒区高填方机场坡顶土体安全问题,通过引入土体并联振动模型和快速傅里叶变换（fast Fourier transform, 简称FFT）,分析了振动台试验中冻结土样振动响应在时域和频域内的变化规律,提出了基于响应频率的冻结土样动力稳定性分析方法。研究表明：冻结土样在融化过程中的加速度增长比R_a、频率和频率增长比R_f均明显变大,但加速度幅值变化规律不明显;土样含水率越高,融化时间越短,R_f越大,完全融化后的响应频率值越大,但对加速度放大系数影响不大;在高温冻结阶段,R_f出现突变但R_a变化不显著,表明在频域中分析冻结土样振动响应变化比时域分析中灵敏度更高。振动台试验结果验证了土体振动并联模型的可靠性,对寒区高填方机场坡顶土体安全监测具有一定参考价值。     

金属反射镜的SPDT技术及再结晶退火温度对其表面反射率的作用

讨论用单点金刚石切削技术制作金属反射镜,并给出其表面粗糙度(R_a,R_max)和反射率的测试结果.另外,初步探讨了再结晶退火温度对镜面反射率的作用.     

非均匀介质超声铣削系统振动特性研究

采用纵扭复合超声振动铣削进行加工时,由于加工中心等空间受限场合对超声振动系统的尺寸限制,利用四分之一波长理论设计集换能器和复合变幅杆为一体的非均匀介质超声振动变幅系统,在变幅杆部分设计螺旋槽结构实现纵扭共振,并研究纵扭模态转换理论。对非均匀介质变幅系统进行有限元分析,仿真结果表明纵振系统固有频率理论值与仿真值接近,偏差仅为0.245%;对螺旋槽结构进行仿真发现槽深对其对超声变幅系统固有频率、扭纵幅值比例影响较大,螺旋角的影响次之,槽宽影响最小,振动系统测试实验表明固有频率和扭纵幅值比的仿真结果与实验结果变化趋势一致。分别对TC4钛合金和C/C碳纤维进行纵扭超声振动铣削和传统铣削实验对比,结果显示相对于传统铣削,在纵扭超声振动铣削加工中两组材料表面粗糙度值Ra分别下降78%和47%。纵扭复合非均匀介质超声振动铣削系统结构简单紧凑、振动幅值和方向可控性较好,采用纵扭超声振动铣削能有效提高工件表面加工质量。     

基于第2代小波和Hilbert-Huang变换的轴承故障诊断

将第2代小波算法和Hilbert-Huang变换相结合并应用于滚动轴承的故障诊断中。该方法首先构造并运用自适应冗余第2代小波对轴承振动信号进行消噪,并通过仿真分析验证了该算法的优越性;其次,对消噪信号进行HHT分析,通过EMD将信号分解为包含不同特征尺度的模态函数,针对低频成分进行Hilbert边际谱分析,从而提取故障特征。仿真及试验结果表明了该方法的有效性和实用性。     

基于流态化技术的振动流化床气固两相流动分析

在对基于流态化技术的振动流化床气固两相流动的欧拉（Euler）方法的双流体模型研究的基础上,利用专业流体力学分析软件Fluent对褐煤颗粒床层进行数值模拟．研究振动、风速、褐煤颗粒粒度等参数对振动流化床床层中褐煤颗粒均匀流化的影响．实验结果表明：振动及气流的交互作用,可有效抑制褐煤颗粒在床层中的返混现象,使得振动流化床褐煤颗粒干燥均匀;选择双流体模型,将Fluent用于振动流化床气固两相流动数值模拟,是一种行之有效的数值模拟方法．     

An ensemble local means decomposition method and its application to local rub-impact fault diagnosis of the rotor systems

Targeting the shock characteristics of the vibration signal of a rotor system with local rub-impact fault, a local rub-impact fault diagnosis method of rotor system based on ELMD (ensemble local means decomposition) is proposed in this paper. The local mean decomposition (LMD) is a newly self-adaptive time-frequency analysis method, by which any complicated multi-component signal could be decomposed into a set of product functions (PFs) whose instantaneous frequencies in theory have physical significance. Unfortunately, mode mixing phenomenon which makes the decomposition results devoid of physical meaning is common when LMD is performed in practice. Targeting this shortcoming, the filter bank structure of white noise by LMD is obtained by numerical experiments, and then an improved method based upon noise-assisted analysis, ensemble local mean decomposition, is put forward. In ELMD, firstly, different white noise is added to the targeted signal; secondly, LMD is used to decompose the noise-added signal into product functions (PFs); finally, the ensemble means of corresponding PF components derived from LMD is regarded as the final decomposition result. The analytical results from simulation signal and experimental rotor local rub-impact signal demonstrate that the ELMD approach can be used to overcome the mode mixing of the original LMD method effectively.     

新型带限位元件的非线性隔振器设计及应用

针对传统的隔振器在解决负荷随转速变化的静压泵支撑基础的过度倾斜问题,采用理论分析和数值计算的方法,根据实际工程应用对象和避免共振的技术要求,设计了一种新型带限位元件的非线性变刚度隔振器,对其隔振效率进行了仿真分析和理论推导。通过试制新型隔振器并进行了安装测试实验,结果表明,新设计的隔振器隔振效率略高于原隔振器,静压泵的支撑基础基本处于水平位置,提高了系统的稳定性,且静压泵支撑基础的水平误差可通过调节隔振器的限位间隙来保证,具有实际工程应用价值。     

航空航天薄壁框体零件的高效加工工艺分析

分析航空航天薄壁框体零件的高效加工工艺。针对目前所出现的薄壁零件加工问题,分析其变形原因和有效控制措施,以此得到航空航天薄壁框体零件的高效加工工艺。采用数控高速加工工艺,粗加工一时效处理一半精加工一精加工的工艺原则,“小切深,快刀走”的走刀方式,合理计算精加工余量,能有效提高加工效率,实现薄壁框体零件的高效加工。数控高速加工工艺不但可以提高航天航空薄壁框体零件的加工效率,还可对零件加工变形问题进行有效控制,实现其零件的高效加工,可推广使用。     

A dynamic surface topography model for the prediction of nano-surface generation in ultra-precision machining

Materials induced vibration has its origin in the variation of micro-cutting forces caused by the changing crystallographic orientation of the material being cut. It is a kind of self-excited vibration which is inherent in a cutting system for crystalline materials. The captioned vibration results in a local variation of surface roughness of a diamond turned surface. In this paper, a dynamic surface topography model is proposed to predict the materials induced vibration and its effect on the surface generation in ultra-precision machining. The model takes into account the effect of machining parameters, the tool geometry, the relative tool–work motion as well as the crystallographic orientation of the materials being cut. A series of cutting experiments was performed to verify the performance of the model and good correlation has been found between the experimental and simulation results.     

基于有限元法的水泥搅拌楼主楼模态分析

主楼工作中同时受到静载荷和动载荷的作用,在力学分析时除要进行静力学分析外,还要进行动力学分析。基于有限元法采用ANSYS软件对水泥搅拌楼主楼进行了模态分析,得出了主楼固有频率和各阶主振型,为该设备的进一步优化设计提供了依据。     

20CrMn钢双辊薄带振动铸轧第二相粒子析出行为研究

在自主研发的双辊薄带振动铸轧机上进行了20CrMn钢的振动、非振动铸轧对比实验。对所得铸轧板坯进行了拉伸测试、断口形貌观察、粒子能谱分析,结果显示振动能抑制大尺寸粒子的形成从而促进小尺寸粒子的均匀析出,进而提升铸轧板坯的力学性能。结合初步的第二相粒子动力学分析,提出振动对铸轧板坯中第二相粒子析出的影响机理为：振动对熔池区钢液的扰动作用使合金元素分布均匀,从而抑制其在钢液凝固阶段因局部富集而以大颗粒结晶相析出,并促进其在轧制阶段脱溶析出为小尺寸第二相粒子;合金元素分布于对基体有明显强化效果的小尺寸第二相粒子中,提高了合金元素的使用效率,极大地强化了铸轧板坯的综合力学性能。     

基于量子计算的独立分量分析算法及应用

将量子优化原理应用于独立分量分析中,提出了量子独立分量分析算法(quantum independent component analysis,简称QICA),针对3组特定信号进行了混合与分离的仿真实验,得到了较好的分离效果。将该算法用于齿轮箱振动信号的源分离及其故障诊断中,实验结果表明,该算法用于齿轮箱振动信号分离可以明显增强故障信息,降低齿轮箱故障诊断难度。