石墨烯热电器件栅控特性研究

为了获得一种稳定可控的能源,提出一种栅控石墨烯热电器件。通过对石墨烯通道的载流子输运机理的分析,获得了温度和栅压对通道电阻的影响。依据半经典Mott公式推导了石墨烯塞贝克系数的表达式,同时给出了石墨烯的电导率和热导率模型。最后通过有限元分析(FEA)建模获得不同栅压条件下的器件温度,当栅极电压V_B=0 V时,石墨烯热电器件热端和冷端温度差为30 K;当V_B=6 V时,最大温差达到50 K;当V_B=30 V时,最小温差只有10 K。结果表明,栅压对热电器件的性能有明显的调控性。该研究可为石墨烯热电器件的设计提供理论参考。     

纳米时栅位移传感器电场分布与误差特性研究

针对现有纳米测量技术量程小和测量环境要求苛刻等不足,提出研究一种以高频时钟脉冲作为计量基准的新型纳米位移传感器,利用差动平行电容极板构建的交变电场进行精密测量.为了优化传感参数并提高测量精度,对纳米时栅传感器在不同参数条件下的电场分布与误差特性进行了研究.首先根据其测量特征,利用ANSYS软件建立二维仿真模型,对不同参数条件下传感器的电场分布进行分析;再通过实验验证,找出不同参数与误差特性之间的关系;最后根据仿真和实验结果,对传感参数进行优化设计.实验表明:在200 mm测量范围内,传感器精度达到±300nm.为纳米时栅优化设计和精度提高提供了可靠的理论依据和技术支持.     

大容量电力电子装置中板式水冷散热器的优化设计

为提高水冷散热器的散热能力、控制其温度均匀性,在散热器外形尺寸及流量一定的条件下,从理论上对层流范围内平板式水冷散热器的三个通道参数(通道数、散热片高度、散热片占空比)与散热器量纲一散热热阻的变化关系进行了推导。提出可根据这些变化关系来对任意尺寸平板式水冷散热器的各通道参数进行优化选择,在工程设计上具有很好的指导意义,仿真和试验结果证明了方法的有效性并表明:小通道尺寸的平板式水冷散热器对于解决大热流密度器件的散热更为有效,散热效率更高;在同样的参数情况下,流量增大则散热器效率降低,应综合考虑散热器流阻和流体平均温升的控制要求来选择流量。     

基于流场调控的商用车动力舱多目标优化

针对某商用车动力舱的扬尘、散热及驾乘热舒适性差等问题,提出了基于CFD数值仿真+叠加优化的动力舱流场调控优化方法.对原车动力舱内流场进行仿真分析,指出减小气流阻力、增大进风量是改善动力舱性能的基础.对散热器、冷却风扇以及护风罩进行叠加优化以实现对动力舱流场性能调控优化,结果表明:优化后进风量增大70.9％,进风温升比原...     

某型无人机进气道扩压器设计与优化

依据喷气发动机喉道扩压段设计方法,通过给定的设计参数,初步设计扩压段方案,采用CFD方法对扩压段性能进行仿真分析。通过调整喉道位置和面积、出口面积等参数;优化扩压段结构参数。研究调整扩压比、改变喉道位置对进气道性能的影响规律,通过仿真分析验证该方法设计的扩压段的有效性。     

溢流微通道热沉优化设计

在微型冷却器装置中采用短微通道比采用长微通道具有更高的热传递效率。为了实现高传热系数,文中设计了内部结构为溢流形式的微通道结构。该研究的目的是确定一个参数集,以便优化微通道器件内部的热分布。文中使用ANSYS 软件对溢流形式微通道结构的参数进行了优化分析。实验测量结果与仿真结果吻合良好。     

欠压脱扣器电磁性能分析及优化

电磁铁是欠压脱扣器的一个重要部分,现对其电磁性能进行分析。通过示波器测试欠压脱扣器在不同阶段下的电压和电流。基于电磁场有限元软件建立了电磁铁的模型,在考虑模型涡流效应情况下,对其吸合、保持和释放阶段进行动态仿真分析,然后将仿真结果与示波器测试波形对比,发现误差在9%以内,验证了仿真分析的合理性。最后通过对电磁铁磁感应强度的分析,以保持阶段的电磁吸力为目标,对动铁心做锥形优化,确定了最优参数尺寸,为电磁铁的优化设计提供了一定的参考依据。     

基于等离激元热电子效应的光电晶体管制备及其特性

为了解决典型宽禁带半导体光电探测器件的工作波段限制材料禁带宽度的问题,对基于表面等离激元热电子效应的光电晶体管进行了制备和光电性能研究,提出一种采用重掺杂的硅片作为背栅极、二氧化硅(SiO_2)氧化层作为绝缘层,且能利用等离激元热电子效应的光电晶体管,有望实现响应光谱的调控。利用热退火方法在绝缘层表面修饰金纳米颗粒,并结合射频溅射、物理掩模和真空热蒸镀的方法实现了热电子效应铟镓锌氧化物(IGZO)光电晶体管。器件的光学和电学性能测试结果表明:修饰金纳米颗粒的光电晶体管在658nm红光入射下产生明显的光电响应,外加90V栅极偏压时,光电流提升约为2.2倍。金纳米颗粒修饰的等离激元热电子结构有效调控了该型晶体管的响应光谱范围,不受材料禁带宽度的限制,而且晶体管的背栅调控进一步放大光电流,提高了器件的量子效率。     

仿真技术在微型生物颗粒采样器设计中的应用

本文对气溶胶微生物颗粒采样器进行气体流场分析,选型优化。借助CAD技术构建三维模型,使用计算流体动力学技术对进气通道几何尺寸、气孔大小、采样风速等参数进行仿真分析。对不同采样器三维模型进行仿真分析,优化出最优几何流道形状。运用CAD/CAE技术建立微生物颗粒采样器三维模型和流体域模型,分析其不同结构尺寸对气体流场情况的影响,为实际物理模拟试验中存在的流体力学问题提供解决办法和思路。     

某型号摩托车发动机冷却水套设计及改进研究

针对某型号摩托车发动机冷却水套模型,采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析方法对该冷却水套的冷却性能进行分析,分析结果表明现阶段的此款水套设计存在排气口侧温度偏高,流速偏低,缸体和缸头位置压差大,压损严重的问题。通过理论计算表明缸体和缸头水套间的通道大小对其附近的流场影响很大,直接影响冷却性能。在此基础上对现有模型进行仿真优化,计算并调整靠近排气口的通道孔尺寸和位置,仿真结果表明修改后的水套实现了流速均匀,水套内温度分布均匀合理,进出口最大压差下降,压损得到改善,避免了水套内流动死区的存在;且分析改进后水套模型的散热性能和阻力系数表明优化方案满足初始散热要求,并能降低冷却水套内流动阻力损失,降低水泵的耗功,提高发动机的动力输出。