模拟生物组织冻结过程计算分析

以冷冻外科为应用背景,用变时间步长法数值求解模拟生物组织（土豆泥）中的一维冷冻过程,当冷刀壁面温度随时间线性变化时,可得到冷冻外科手术时模拟生物组织中各时刻的温度场分布和相变界面的移动速率。并进一步分析了冷刀壁面保持恒定降温速率时,不同介质初始温度和冷刀壁面初始温度对相变区发展过程的影响。     

生物组织冻结过程中的应力分析

为了预测生物组织低温保存过程中所受到的机械损伤 ,建立了一维球对称模型 ,模拟计算了降温过程相变界面随时间的移动 ,壁面温度随时间的变化 ;组织内温度分布不均引起的热应力随时间变化及其在壁面的分布。主要考虑了降温速率的影响 ,当降温速率低于某一值时 ,降温速率越高 ,组织内部所受热应力越大 ;降温速率超出这个值 ,组织内的热应力不再随降温速率变化     

冷冻靶降温过程的数值分析

利用CFD软件的传热和Boussinesq模型分析了系统的传热规律,研究了不同降温方式影响靶丸冷冻过程中的温度分布,得到了慢速降温中降温速率对温度分布的影响,并研究了阶梯降温技术对靶丸温度场的影响。结果发现:阶梯降温中,靶丸外表面最大温差的最大振幅值由降温段的降温速率和时间决定;当降温耗时与稳定段耗时之比大于2.3可使得靶丸外表面最大温差获得最小振幅值。     

经历常温降至-196℃再回温混凝土温度场试验研究

通过不同形状和尺寸的混凝土试件经历常温降至-196℃再回温的作用,探讨混凝土内温度在降温和回温过程中的变化规律以及降温回温作用速率、试件的形状和尺寸等对其的影响。结果表明,混凝土内温度在降温回温过程中呈现出显著的滞后性且降温与回温过程存在较大的差异,反映出混凝土在超低温环境下仍具有明显的热惰性,但与高温时不尽相同。混凝土内温度的变化以及与作用温度间的温差受降温回温作用速率和试件尺寸的影响明显且呈现非线性关系。在常温至-196℃温度作用范围最小边长不小于100 mm试件的内外最大温差可达100℃,并且在降温过程中混凝土内温度低于反转温度时,其温度变化速率将达到甚至超过降温作用速率,但混凝土内各处温度变化的回温速率始终低于作用速率。这些试验结果可为（LNG）储罐类混凝土结构设计提供参考。     

冷冻外科中一维相变问题的数值解

用变时间步长法求解了冷冻外科手术时模拟生物组织中的一维相变问题。计算方法经与文献比较,简便可行。运用本文的计算方法计算并讨论了不同边界条件下,相变区的温度场分布和无量纲相界面降温速率随Ｓｔｅ数的变化,计算分析表明,相变区的温度基本呈线性分布,无量纲相界面降温速率随Ｓｔｅ数增大而降低,所得结论可对冷刀设计和冷冻外科手术提供帮助。     

靶丸材料及氘氚冰层分布对冷冻靶温度场的影响

冷冻靶靶丸氘氚(DT)内冰层均匀性直接影响到惯性约束聚变(ICF)点火成功率,衡量冰层均匀性的重要指标为靶丸表面温度均匀性。本文利用CFD软件对球腔内的温度场与速度场变化进行模拟,包括恒定冷臂温度下的稳态工况和非稳态降温过程,研究了不同烧蚀层材料以及冰层形貌下的冷冻靶丸传热特性和温度场分布。结果表明,高导热性烧蚀层材料对于提高冷冻靶温度场均匀性具有积极作用,当材料的导热系数高于400 W/(m·K)时,该球形冷冻靶靶丸外表面温差已小于0.01 mK。在非稳态降温过程中,比热容和导热系数大的高密度碳(HDC)材料的靶丸外壁面温差比碳氢聚合物靶(CH)靶丸约减少81%。     

货物参数对冷藏运输箱温度场影响的数值模拟分析

目的 获取冷藏运输箱在保鲜运输过程中风速结合货物参数对运输箱内温度变化影响的一般规律。方法 以装载荔枝的冷藏运输箱为研究对象，采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics)方法建立装载荔枝的考虑荔枝呼吸热和箱体热辐射的冷藏运输箱数值模型，获得箱内温度分布和变化情况。结果 随着箱内进风口风速的增大，荔枝的降温幅度较大，温度变化最显著的位置在每筐堆叠间隙处。当风机风速大于8 m/s时，箱内降温速率变化不显著。在荔枝预冷温度低于10 ℃时，可以提高箱内温度均匀性。在运输2 h内，载质量越大，运输箱内荔枝的平均温度降幅低于1 ℃，但温度均匀性变好。结论 在保鲜运输过程中，风速对运输箱内温度变化有着较大影响，增加货物堆叠时的间隙有利于提高传热效率。提前预冷货物，箱内温度的均匀性变好，增加载质量会增大箱内的热负荷，但是对箱内整体温度变化的影响较小。     

新型蓄冷材料Al2O3-H2O纳米流体初始冻结温度分析

纳米流体作为功能性材料在强化传热方面运用较广,但作为蓄冷剂时对其初始冻结温度的研究较少。本文选用500nm粒径的Al2O3颗粒,设定三种不同降温速率(1、5、10 ℃/min),配置了三种不同质量分数(0.01％、0.05％、0.1％)的Al2O3-H2O纳米流体,研究初始冻结温度和降温速率以及纳米流体质量分数之间的关系,试验分为九组,每组进行60次,记录初始冻结温度的数据得到其概率分布。结果表明:初始冻结温度值概率分布近似为高斯分布;增大降温速率会使冻结过程中流体初始冻结温度降低;而在不同降温速率下,初始冻结温度与纳米流体质量分数未呈现相同的变化趋势,随着降温速率的增大,初始冻结温度随纳米流体质量分数的增大由减小逐渐转变为增大,异质结晶对初始冻结温度的影响程度逐渐大于溶液黏度的影响程度。     

薄壁低温容器加注过程降温及热应力特性研究

通过FLUENT软件计算一定加注流量下液氮容器加注过程内部流场与温度场变化情况;采用单向流固耦合方法基于ANSYS软件平台构建热-结构模型进行壁面热应力分析。研究表明:数值计算结果与实验数据吻合良好,模型能够有效预测低温加注过程中容器壁面的降温特性和热应力变化与分布规律;底部加注时液体累积过程相对稳定,随液位增长对应不同高度处壁面温度相继降低至接近液体温度后趋于稳定;目标容器最大热变形出现在排气口与上封头区域,最大变形量达3 mm左右;容器壁面外侧一般经历先拉伸后压缩的热应力变化过程,热应力集中区域与加注液面位置保持一致,最高达到近30 MPa,出现在底部封头区域。     

可控升降温恒温槽的研制及性能测试

为了满足规范对升降温速率的要求,研制了一种新型可以控制升降温速率的恒温槽。恒温槽采用循环冷却制冷和压缩机制冷两种方式实现分段降温。测试结果表明,恒温槽最快降温速率超过3℃/min,能够在0.5~1.0℃/min的范围内以设定速率匀升降温,且在恒温状态下温场均匀性优于0.02℃,稳定性优于0.02℃/10 min,在升降温过程中温场均匀性优于0.3℃。     

蒸发器结霜对直冷式冷藏箱性能影响的试验分析

针对采用线性无油直流压缩机的单门直冷式冷藏箱,试验分析蒸发器结霜对箱内温度波动幅度及开机率的影响,结果表明:蒸发器表面结霜会使箱内平均温度升高约1℃,蒸发器与箱内温度波动幅度均减小;调整至相同的箱内温度,蒸发器结霜可以使开机率降低0.9%~2.5%,从而降低系统能耗。     

纸张表面的喷墨扩展分析

借助墨滴观测仪和工业显微镜,获取了墨滴在撞击纸张前后的状态及数据。在测量喷墨记录点亮度数据的基础上,分析了纸张表面的喷墨记录点扩展。定义了喷墨记录点内外边缘对应的反射系数,并验证了其可行性。讨论了影响喷墨记录点大小、形状、模糊度的因素,计算了不同承印材料的墨滴扩展比。     

基于Web的产品信息发布技术研究

与传统的产品宣传手段相比,基于Web的产品信息发布系统以其独有的优势正成为目前国内外企业推广产品的主要方式。阐述了基于Web的产品信息发布系统的概念和特点,对客户机/服务器模式和浏览器/服务器模式的优、缺点进行了比较。概述了XML、Flash、Cult3D和Viewpoint等网络产品信息发布相关技术的发展现状、特点及应用,对今后基于Web产品信息发布方式的方向进行了展望。     

原料粒度组成对铝电解惰性阳极性能的影响

为了改善金属相在金属陶瓷惰性阳极中的分布以改善阳极材料的性能,对国内外通常采用的镍铁尖晶石粉末制备惰性阳极的工艺进行了改进,原料不是完全采用细粉,而是采用粒度级配,大小不同的颗粒配合起来使用.研究发现,采用粒度级配制得的试样性能比不采用粒度级配制得的试样性能要好.尤其重要的是对于一定规格的试样采用合适的粒度级配,金属相Ag在陶瓷基体中分布呈明显的网状分布,金属相分布状态的优化有利于试样各方面性能的提高.     

纳米TiO2掺杂贵金属Pt抑制蓝藻的生长

制备并研究了纳米TiO2和Pt掺杂纳米TiO2对蓝藻生长的影响。结果表明,在太阳光照射下,Pt掺杂纳米TiO2能够破坏蓝藻藻囊;与纳米TiO2相比,Pt掺杂纳米TiO2能够更有效地使蓝藻内叶绿素含量、光合速率和呼吸速率以及超氧化物岐化酶（SOD）活性降低,超氧自由基增多;当Pt掺杂量为1％时,掺Pt纳米TiO2对蓝藻的抑制效果最好。     

基于SIMPACK的一系悬挂阻尼对车辆运行品质影响研究

建立了某高速列车动力学模型及该列车一系悬挂阻尼三维结构原理图,基于该结构研究了列车一系悬挂阻尼常见的失效形式,并仿真分析了一系悬挂阻尼发生故障对车辆运行品质的影响。研究结果表明:一系悬挂阻尼常见故障主要由骨架密封磨损严重、O型圈老化严重、油液乳化等引起;当每辆车1个或每辆车2个一系悬挂阻尼发生故障,车辆横向及垂向平稳性受影响较小,其指标恶化率小于5%,但对舒适性有一定影响,舒适性指标恶化率最高可达15%;当车辆一系悬挂阻尼全部发生故障,其运行品质存在显著恶化,而舒适性恶化最为严重,其指标恶化率达186%。     

Studies on the effect of solvents on self-assembly of thioctic acid and Mercaptohexanol on gold

In this article we investigated the effect of solvents (CCl₄, CH₃CN, DMF, ethanol, ethanol-H₂O and H₂O) on self-assembly of Thioctic acid (TA) and Mercaptohexanol (MCH) on gold by cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Electrochemical characteristics of TA and MCH self-assembled monolayers (SAMs) formed in different solvents were evaluated by inspecting the ions permeability (interfacial capacitance C and phase angle Ф_1 Hz) and electron transfer capability (current density difference Δi and charge transfer resistance R_ct). Experimental results indicated that the ability of solvents availing the ordering of SAMs was: for TA, CCl₄ > ethanol > CH₃CN > ethanol-H₂O > DMF; for MCH, H₂O > ethanol-H₂O ≈ CCl₄ > ethanol ≈ CH₃CN > DMF. Through relating the C, Ф_1 Hz, Δi and R_ct of SAMs (TA and MCH) with parameters of solvent (polarity E_T^N, solubility parameter δ and octanol/water partition coefficients logP_ow), it was found that solvents with bigger logP_ow (smaller E_T^N and δ) availed the ordering of TA-SAMs but the effect of solvents on MCH self-assembly was complex and MCH-SAMs formed in H₂O (the biggest E_T^N, δ and the smallest logP_ow) and CCl₄ (the smallest E_T^N, δ and the biggest logP_ow) were more ordered than in other solvents.     

纳米TiO2掺杂贵金属Ag抑制蓝藻的生长

制备了纳米TiO2和Ag掺杂纳米TiO2,研究了二者对抑制蓝藻生长的影响。结果表明,在太阳光照射下,Ag掺杂纳米TiO2能够破坏蓝藻藻囊;与纳米TiO2相比,能更有效地使蓝藻内叶绿素含量、光合速率和呼吸速率以及氧化物岐化酶（SOD）活性降低,超氧自由基增多;当Ag掺杂量为1％时,掺Ag纳米TiO2对蓝藻的抑制效果最好。     

基于图像法分析孔隙特征对加气充填砼性能的影响

通过对不同孔隙特征的加气充填混凝土试样沿发气方向进行切割和截面图像提取,采用Matlab对试样截面图像进行分析和统计计算,分别对各组试样的孔隙特征进行了表征;测试了试样各养护龄期的比强度、吸水率、体积膨胀率、冻融后的抗压强度损失率和质量损失率,以分析孔隙特征对加气充填混凝土力学性能和抗冻性的影响。结果表明:采用图像法对加气充填混凝土截面照片进行信息采集,通过Matlab的统计计算,可实现对该加气充填混凝土宏观孔和细观孔的信息提取与表征;大于5.00mm的孔隙占比越大,平均孔径差值c越大,反映出联通孔的相对数量越多,则试样的比强度越低,吸水率越大,体积膨胀率越小,抗冻性越差,反之,试样的比强度越高,吸水率越小,体积膨胀率越大,抗冻性越好;以两种细度混合的铝粉膏作为引气剂可以有效降低该加气充填混凝土连通孔的相对数量。     

星载抛物面天线反射器太阳辐射热流分析

太阳辐射是在轨抛物面天线反射器产生变形并导致其电性能下降的重要因素。针对天线轨道位置的时变性及抛物反射器的几何特点,讨论了太阳辐射光线与轨道面的夹角、进出地球阴影区的时刻等参数。根据抛物面方程以及太阳光辐射向量,运用几何方法分析抛物面天线的自遮挡作用,并给出了相应的判据,同时利用坐标变换实现天线反射面的对地指向不变。该方法实现对在轨抛物面天线反射器的太阳辐射热流的实时分析,为准确分析反射器的热变形或热颤提供条件。