恒定产冷量半导体制冷器的实验研究

分析了影响半导体制冷片产冷量与制冷效率的因素,设计出一种与制冷空间相分离的制冷器,并进行了恒定产冷量制冷实验,得到半导体制冷器在不同制冷功率、外界环境和制冷器安装位置等条件下的实验数据。利用Matlab数学软件对实验数据进行整理分析,得到不同条件下的温度曲线,并提出优化设计理念。该实验研究为半导体制冷系统的优化设计提供了实验依据。     

FDM 3D打印机半导体制冷温控设计及其冷却实验研究

针对熔融沉积(fused deposition modeling,FDM)3D打印过程中打印大斜率小截面结构时,因散热不良引起的层错位和坍塌问题,对传统FDM 3D打印机PID温度控制方案中存在的问题进行了分析,将半导体制冷技术应用于3D打印过程温度控制之中,设计开发了一种功率可调型半导体制冷系统,对不同散热条件下发生层错位和坍塌问题的角度范围进行了测量和对比。研究结果表明,所设计的半导体制冷系统冷端温度最低可达3.1℃,其热端温度可控制在65℃以下,改善了大斜率小截面结构3D打印过程的散热条件;采用该制冷系统后打印试样发生层错位和坍塌的角度范围比无散热条件时发生上述问题的角度范围减小了50%以上,比普通风扇冷却条件下发生上述问题的角度范围减小了25%以上。     

基于斯特林散热的半导体制冷器温度控制系统

针对传统半导体制冷器(TEC)温度控制系统极限低温能力差的问题,设计了一种基于斯特林制冷机散热的半导体制冷器温度控制系统。系统使用小型斯特林制冷机对半导体制冷器热端制冷,采用24位高分辨率ADC对高精度K型热电偶进行温度采集,设计比率法电路配合高灵敏度热敏电阻进行冷端补偿,结合单神经元PID算法对半导体制冷器进行温度控制。实验结果表明:该温度控制系统极限低温可达-113℃,较大地提升了半导体制冷器的低温发生能力,温度控制误差范围在±0.05℃以内,系统的稳定性与可靠性良好。     

PLA材料在FDM过程中翘曲变形的优化

翘曲变形是熔融沉积成型(FDM)过程中经常出现的问题。影响精度变化的主要因素是打印喷头温度、打印速度以及成型室温度。基于有限元仿真软件ANSYS,采用生死单元技术,对3D打印过程中的不同参数进行了对比模拟,得到了最优的打印参数为:打印喷头温度为200℃,打印速度为30 mm/s,成型室温度为35℃。对以后的3D打印提供了参数选择依据。     

半导体制冷温控系统的设计及误差分析

简要叙述了半导体制冷原理,介绍一种半导体制冷器温度控制系统的设计,给出了设计原理和电路图。系统设计完成后对其进行了温度试验测试,测试结果证实温度控制误差小于±0.8℃,测试结果表明,该控制系统完全可实现对半导体制冷器的双向精确恒温控制。最后对整个控制系统进行了误差分析,提出了解决措施。     

连续碳纤维复合材料3D打印的成型工艺研究

连续碳纤维复合材料3D打印的成型质量与成型性能受到三维成型过程中温度、速度、层高等多工艺条件及复合材料本身、打印喷头等多物理参数的影响,合理工艺参数的选择是高质量碳纤维三维成型的保证。针对碳纤维长纤复合材料连续性与各向异性的特点,研究了连续碳纤维3D打印的系统构成与工艺模型,分析了三维成型过程中不同工艺参数与成型结果间的影响关系,通过3D打印实验验证理论分析的正确性。研究为连续碳纤维复合材料3D打印合理工艺条件的选择提供了依据。     

半导体制冷温控系统的设计

叙述半导体制冷原理,介绍一种半导体制冷器温度控制系统的设计;通过开关电源提供可调电压,温度传感器获得感应电压,半导体制冷来调节温度。试验结果表明：设计的温度控制系统完全符合对温度稳定性的要求。     

半导体制冷器制冷性能的综合影响因素探讨及其优化设计分析

对于半导体制冷器优化研究的目的在于使其制冷性能最优化.本文通过对半导体制冷器的结构尺寸及热电材料相关物性参数进行了较系统的研究,推荐出了最佳理论设计值.同时,采用数值分析与解析求解相结合的方法,综合讨论了在稳态条件下,优值系数、最优结构尺寸、冷热媒温度、电流、介质端面对流换热强度等参数变化对热电制冷器制冷性能的改善影响,以及各性能参数之间的相互制约关系.结论对于实际热电制冷系统的优化设计以及系统性能的提高提供了理论依据.     

半导体制冷片对电子元件降温效果的试验研究

就半导体制冷器对CPU等电子元件的降温效果进行了试验研究。通过模拟试验分别得到了CPU在传统风冷散热装置和接入半导体制冷片时的温度数据,并对比分析了CPU输入电压以及制冷片电压对降温效果的影响。结果显示,接入半导体制冷片后,CPU的工作温度大为降低,降温幅度达到15～25℃,可以很好地满足高频电子元件的温度要求;同时发现CPU的降温效果与制冷片电压并不成正比关系。     

一种提升半导体制冷性能的模糊控制系统

依据半导体制冷芯片工作特性曲线可知,其最大制冷量和最高制冷效率所对应的工作电流不一致,而目前半导体制冷芯片均以一个恒定电流而工作,所以不可能使其一直处于最佳工作状态。为了提升半导体制冷性能,设计出一种模糊控制系统,该系统根据半导体制冷片冷热端面的温度情况,自动调节制冷芯片的电流,使其始终处于最佳工作状态。实践证明:该系统不仅能提升半导体制冷性能,还能对半导体热功耗进行有效管理,提高半导体制冷器的使用寿命。     

3D打印燃气轮机天然气喷嘴的流场仿真分析

开展3D打印天然气喷嘴流场仿真研究,为小型化燃气轮机控制技术的提升奠定基础。利用Solidworks、ANSYS ICEM CFD软件进行3D打印天然气喷嘴模型建模和网格划分,基于FLUENT仿真完成不同压力工况下稳态天然气喷射流场的数值模拟计算。在天然气喷嘴外流场中形成的几何回流区会随着供气压强的增大而消失,中心回流区会随着工况压力的增大而逐渐向下游区域移动;天然气喷嘴的体积流量会先随着供气压强的增大而增大,供气压强大于0.15 MPa时体积流量逐渐饱和趋于平缓;质量流量随着压力工况的增大而呈线性增大;在距离喷嘴出口70mm处的不同压强工况下的不均匀度小于0.37。从仿真上研究天然气的分布以及气流的流动特性为3D打印喷嘴安全稳定运行及合理组织流场提供参考依据,为3D打印技术在燃气轮机制造中的应用提供了理论基础。     

熔融沉积制造高能效工艺参数优化方法

为降低熔融沉积制造过程中能量消耗,提高能量利用率,针对熔融沉积制造参数优化问题进行了研究。建立了熔融沉积制造过程能量效率函数,以喷嘴温度、成型层高、空走速度和打印速度为优化变量,以最大能量效率为优化目标,利用田口法设计正交实验,得出能量效率较高的工艺参数组合。在此基础上,利用BP神经网络建立能效优化模型,采用自适应小生境遗传算法对模型求解。研究结果表明,要实现熔融沉积的高能效制造,需在较高的喷嘴温度和成型层高的情况下,采用较低的空走速度和打印速度。     

Manufacture of the Transceiver Housing for an Active Phased Array Antenna with Built-In Cooling Channels by Selective Laser Melting

Russian Engineering Research - A cooled transceiver housing of an active phased array antenna is produced by 3D printing from aluminum, on the basis of selective laser melting (SLM). The housing...     

基于支持向量回归的熔丝制造3D打印能效优化模型

基于响应面法和支持向量回归模型对熔丝制造3D打印能效进行预测与优化。首先,利用田口方法设计六因素三水平正交试验,通过响应面法分析得出对加工能效影响较为显著的3个因素即层高、打印速度和热床温度;然后,通过支持向量回归方法建立加工能效预测模型,并与BP神经网络方法进行对比,结果表明支持向量回归方法建模预测性能更优;最后,建立以加工时间和能效为目标的优化模型,利用NSGA-Ⅱ、MOEA/D、SPEA2和MOPSO 4种算法分别对模型进行求解,分析比较4种算法的Pareto前沿,结果表明NSGA-Ⅱ算法在求解此问题时综合表现最佳,对比NGSA-Ⅱ算法求得的优化结果与试验结果可知,NSGA-Ⅱ算法具有有效性和合理性。     

小型半导体制冷恒温控制系统的实验研究

构建了一种新型的基于半导体制冷的小型恒温控制系统，利用该系统对影响半导体制冷效果的关键因素进行了实验研究，并且给出了优化导体制冷效果的改进意见，在开环实验测定系统控制参数的基础上，利用单片机半导体制冷进行了闭环自动控制实验，室温下，加负载，控制温度范围为6－7℃，系统在航天、医疗以及民用的小冷量制领域都可得到广泛的应用。     

基于ANSYS的载重货车驱动桥壳的结构强度与模态分析

运用三维CAD软件UG建立了某型载重货车驱动桥壳三维几何模型,将其进行简化并导入ANSYS软件中,建立了有限元模型。运用ANSYS软件对桥壳进行了4种典型工况下的静力分析,得出相应的应力与变形分布图,分析结果表明,桥壳的强度和刚度满足设计要求;利用ANSYS软件对桥壳进行了模态分析,得出了桥壳六阶模态的振型和固有频率,分析结果表明桥壳的结构设计合理。上述静力分析和模态分析的结果可以为新产品的开发和结构优化设计提供重要的参考依据。     

聚醚醚酮3D打印成形工艺的仿真和实验研究

为解决高性能医用聚醚醚酮（polyethoretheretherketone,PEEK）零件复杂结构难以加工的问题,采用基于熔融沉积原理的3D打印方式,辅以高温成形腔体结构,通过模拟仿真和工艺实验,开展PEEK的快速成形系统工艺研究。仿真结果表明：采用接近PEEK玻璃化温度的高温成形腔体环境,可以明显地减小PEEK试样的翘曲变形；采用较小内径的喷嘴,有利于PEEK丝材的熔化和熔融挤出稳定性。实验数据表明：喷嘴内径0.4 mm和打印层厚0.1 mm的设置条件下,PEEK试样的最高平均拉伸强度可达到74.74 MPa,接近传统注塑成形零件的拉伸性能。     

某航天电子设备金属3D打印相变机壳设计

相变材料在相变过程中可以储存和释放大量热量,且相变过程近似等温。利用相变材料的这一特性可以实现对物体的温度控制,尤其适用于外部环境恶劣、热耗变化大、对温度稳定性要求较高的电子设备。某航天电子设备具有短时工作、功率密度高的特点,利用合适温度的相变材料来增加系统热沉是解决其散热问题的一种重要手段。文中基于相变控温技术完成了某航天电子设备相变机壳的热设计,同时利用金属3D打印技术实现了相变装置与复杂结构机壳的共形设计。研究结果表明,金属3D打印相变机壳在温度指标、重量指标、加工实现和研制周期方面具有明显的优势。     

3-CUR解耦并联3D打印机结构优化与动力学分析

以熔融沉积成形3D打印机为研究对象,指出现有3D打印机存在的不足,阐述其输出运动特性,提出将解耦并联机构应用于3D打印机。选取3-CUR解耦并联机构作为3D打印机机械本体,论述其合理性,给出其输入输出间的映射关系,得到机构的运动雅可比矩阵和满足空间连续打印的驱动角范围。以灵巧度为目标,进一步优化了机构的驱动角范围,再以打印空间为优化目标,基于遗传算法得到机构参数的最优值。建立机构输入输出的误差模型,分析机构定位精度并进行误差补偿,最后基于牛顿-欧拉方法建立机构的动力学模型并进行验证,为样机设计提供理论依据。