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1.
Cutaneous muscles drive the texture-modulation behavior of cephalopods by protruding several millimeters out of the skin. Inspired by cephalopods, a self-morphing, stretchable smart skin containing embedded-printed electrodes and actuated by Twisted Spiral Artificial Muscles (TSAMs) is proposed. Electrothermally actuated TSAMs are manufactured from inexpensive polymer fibers to mimic the papillae muscles of cephalopods. These spirals can produce strains of nearly 2000% using a voltage of only 0.02 V mm−1. Stretchable and low-resistance liquid metal electrodes are embedded-printed inside the self-morphing skin to facilitate the electrothermal actuation of TSAMs. Theoretical and numerical models are proposed to describe the embedded printing of low-viscosity Newtonian liquid metals as conductive electrodes in a soft elastomeric substrate. Experimental mechanical tests are performed to demonstrate the robustness and electrical stability of the electrodes. Two smart skin prototypes are fabricated to highlight the capabilities of the proposed self-morphing system, including a texture-modulating wearable soft glove and a waterproof skin that emulates the texture-modulation behavior of octopi underwater. The proposed self-morphing stretchable smart skin can find use in a wide range of applications, such as refreshable Braille displays, haptic feedback devices, turbulence tripping, and antifouling devices for underwater vehicles.  相似文献   
2.
碳纳米管(CNT)具有优异的电学性能,为了更好地将其应用于纺织品加热领域,采用加捻CNT薄膜的方法制备膜卷纱,并通过预喷涂导电聚合物聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐) (PEDOT:PSS)溶液的方式进一步优化CNT膜卷纱的电热性能;随后分析PEDOT:PSS喷涂浓度对CNT薄膜及其膜卷纱的结构和导电性能的影响,以及施加不同电压条件下CNT薄膜及其膜卷纱的温度变化。结果表明:随着PEDOT:PSS质量分数从0.01%增加至1.4%,所喷涂的CNT薄膜电导率由344.2 S/cm逐渐增大至668.9 S/cm;当PEDOT:PSS质量分数为0.07%时,所制备的CNT复合膜卷纱具有优异的电热性能,当在其两端施加电压时,温度可到达214 ℃,响应时间为5 s,发热温度是其未加捻薄膜的1.6倍,具有较好的应用潜力和开发价值。  相似文献   
3.
林清宇  王祝  冯振飞  凌彪  陈镇 《化工进展》2022,41(11):5709-5721
随着工业技术不断发展,传统换热管的传热方式已经无法满足高热流密度下的热量输运要求。扭带插入物是一种能够有效提高换热管传热效率的强化传热元件,以其结构简单、加工容易的特点受到了很多学者的关注和研究。管内流体的传热性能及熵产往往作为评价换热管性能的重要参数,因此扭带结构与流动工质对这些参数的影响成为近年来研究的重点。本文主要综述了近十年来不同结构扭带对管内传热与熵产影响的研究进展。首先,将文献中研究的扭带按照几何结构进行分类,阐述和分析了不同类型扭带对换热管的传热、熵产以及综合性能的影响,试图找出几何结构与换热管传热性能以及熵产之间的联系。其次,介绍了扭带与纳米流体复合传热技术的研究进展。最后,归纳了研究人员为达到传热性能最大化以及熵产最小化而建立的传热和熵产模型,并对模型的优缺点进行了评价。  相似文献   
4.
内插松弛扭带波节管的流动与传热特性的数值模拟   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
采用RNG k-ε数值模拟方法研究一种新型内插松弛扭带波节管(CLT)的流动与传热特性。将数值模拟结果与自建实验台的实验结果进行了对比验证;比较了CLT和内插松弛扭带光管(SLT)的传热性能差异;考察了CLT中扭率和余隙比对流动和传热特性的影响规律。研究结果表明CLT相比于传统的SLT,传热性能最多提高1.17倍,综合传热性能的绝对数值最多增加0.15。CLT的综合传热性能随着扭率的增加而增加,而增加的幅度却逐渐减小,高Reynolds数时减小的程度更加显著。同时,综合传热性能随着余隙比的增大而降低并且降低的幅度也逐渐减小,在低Reynolds数时明显降低,而在高Reynolds数时略微降低。综合考虑,低Reynolds数时应该选择余隙比低的扭带,而高Reynolds数时则应选择余隙比高的扭带。  相似文献   
5.
《石油化工》2015,44(8):969
利用Pro/e软件建模得到扭带模型,采用Fluent软件对换热管内的流场进行模拟,研究了扭率(Y)分别为12.0,8.5,5.0的扭带在管内的阻力特性和强化传热特性。实验结果表明,选择网格数为8.13×106的扭带模型较适宜。插入扭带管的管内压降大于光管的管内压降,随雷诺数(Re)的增大,管内压降增大,且Y越小管内压降越大。插入扭带后,随Y的减小,达西摩擦因子(λ)不断增大。Y越小,管内流体的二次流流速越大,温度场与速度场协同的程度更好,换热效果得到强化。所建立的拟合曲线λ=3.328Re-0.286Y-0.394和Nu=0.115 4Re0.707 7Pr0.333Y-0.078 75(Nu为努赛尔数,Pr为普朗特数)拟合度高,利用λ,Nu,Re,Y关联式可进行扭带选型。  相似文献   
6.
In this study, a numerical investigation for the fluid flow field analysis using different configuration dimple parameters in conjunction with an internal type insert in pipe is carried out. The effects of the dimple diameters with a center twisted tape on the flow pattern, pressure drop, friction factor, and heat transfer characteristics are investigated. The influence of the latter device on heat performance and thermal-hydraulic performance evaluation factor (PEF) were carried out in a pipe for fully developed flow with range for fully developed flow with range of Reynolds number (Re) of 1573 and 23 592. Experiments with numerical models are performed using different dimpled dimeters by inserting twisted tapes. The outcomes observe that the qualitative analysis for flow fields such as static pressure, dynamic pressure, velocity magnitude, wall shear stress, and turbulent kinetic energy as well as the quantities analysis for pressure drop, heat transfer coefficient friction factor, and Nu number in dimpled pipe fitted with twisted tape are greater than plain pipe. This is because using these devices cause more secondary flow, swirl flow, and flow mixing that lead to higher turbulence, which, in turn, enhance the overall heat transfer. The results indicated that the lower and higher values of thermal PEF are about 0.78 and 1.6, respectively, at the dimple dimmers of 1 mm.  相似文献   
7.
以去离子水为实验介质,在单面受热流密度条件下,开展了聚变装置偏滤器的过冷流动沸腾强化换热特性实验研究,将内肋强化换热技术与内插扭带结构相结合,利用两者的协同强化传热效应,设计出一种复合换热管。实验参数为:质量流速,992~4 960 kg/(m2·s);压力,04~2 MPa;入口过冷度,8701~11921 ℃;热流密度,1~163 MW/m2。对4种强化换热管(光管、内插扭带管、内螺纹肋管和复合换热管)的管内过冷流动沸腾换热特性和综合性能评价指标(PEC)进行了对比实验。结果表明:与其他3种管道相比,复合换热管的对流换热系数和PEC最高,传热特性最好。研究了复合换热管的扭带扰动比、螺距、压力和质量流速对管内两相流动对流换热系数的影响规律,发现对流换热系数与螺距、质量流速呈正比,与扭带扰动比、压力呈反比。最后对比了4个现有的过冷流动沸腾换热经验公式,并在无量纲模型基础上,增加了扰动比和螺径比(t/Dh)进行修正,利用非线性拟合方法提出了适合复合换热管过冷流动沸腾的努塞尔数新公式。  相似文献   
8.
To investigate the heat transfer characteristics of a car radiator involved nanofluids, we used GAMBIT & FLUENT softwares and calculated the effective physical parameters using some famous models as a single‐phase mixture. Carbon nanotubes and boron nitride nanotubes have been used in less than 1% volume concentration in flat and twisted tubes. Our results show that nanofluids application in a twisted tube gives a great enhancement in the thermal performance in comparison of the flat tube.  相似文献   
9.
提出一种新型的正反两个方向交替扭转的扭带模型,并基于ANSYS FLUENT软件在层流状态下(Re=400~18 00)对换热管中插入新型扭带的换热特性、流体阻力特性和综合性能指标进行数值模拟研究。对y=3.0,4.5,6.0三种扭率下的无缺口正反扭转扭带与传统单一方向扭带进行对比研究,并对扭率y=3.0的无缺口正反扭转扭带和带有三角、半圆及方形缺口的正反扭转扭带进行了对比计算。研究结果表明:插入不同扭率的扭带,换热管的努赛尔数Nu、摩擦系数f与综合性能PEC值均随着扭率的减小而增大;相同扭率下无缺口的正反扭转扭带在强化换热效果和综合性能表现上要优于传统扭带;扭率为3.0时,无缺口的正反扭转扭带比带三种缺口的正反扭转扭带换热效果好,而缺口的存在可以大幅度地降低插入扭带产生的摩擦阻力,且缺口的面积越大,摩擦和换热效果降低越多。  相似文献   
10.
《云南化工》2019,(9):30-32
通过数值模拟对内置偏心多螺旋扭带换热管的传热特性进行了计算与分析,结果表明:换热管的对流传热强度随着扭带数量的增加而提高,随着扭带扭率的减小而提高。流动阻力损失相对于空管有很大程度的提高。传热性能评价指标在湍流时普遍较低,故多螺旋扭带换热管的使用应考虑流动阻力损失的影响。  相似文献   
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