超声空化对细微流道中固体颗粒的运动特性研究

针对细微流道中的多相流调控问题,研究超声空化效应对微流道内固体颗粒运动特性的影响。利用Fluent有限元技术对空化气泡溃灭的过程进行模拟,得在超声声压作用于近壁区的气泡时,气泡凹陷、破壁、溃灭的演变过程,并对其周围流场的速度矢量分布进行研究,仿真结果显示,空化气泡溃灭能够产生射向壁面的高速微射流,其最大速度达到28m/s,进而确定细微流场观测实验的最优参数;利用高速摄像机对细微流道中气泡的演变过程进行观测实验,并与仿真实验结果进行对照,观测实验结果表明,利用超声空化效应能够实现对固体颗粒向流道壁面运动的有效引导,为实现细微流道的流场调控、提高加工精度等问题提供理论支持。     

纳米颗粒团聚双峰分布机制研究

利用全自动激光粒度分析仪,对无水乙醇作为分散剂的纳米羟基磷灰石微粒的团聚过程及规律进行了研究,对纳米颗粒团聚时产生的双峰分布现象进行了研究。研究表明,纳米颗粒自身结构是纳米颗粒团聚时出现双峰现象的根本原因,纳米颗粒悬浊液中所存在的一定程度的能量起伏、质量起伏和Brown运动及热运动是产生双峰现象的重要条件;在纳米颗粒团聚过程中存在软团聚和硬团聚2种团聚形式。     

纳米颗粒跟踪技术检测参数的研究

目的:纳米颗粒跟踪分析(NTA)技术利用激光散射光斑捕捉纳米粒子的运动轨迹,NanoSight300 (NS300)采用NTA技术进行粒径和浓度的检测,通过设置不同的NS300参数,研究各参数对NTA检测结果的影响。方法:以聚苯乙烯球、外泌体和脂质体为研究对象,通过对参数speed(进样速度)、camera level(显微镜亮度)和threshold(颗粒纳入分析的阈值)分别进行不同设置研究其对检测样本粒径和浓度的影响,并对同一参数不同设置条件下的检测结果进行t检验。结果:NTA技术检测浓度范围为1x107-1x109 particles/mL;speed值增加时会使检测粒径减小;threshold值增大时会使样本的浓度增大且粒径减小或对两者均无影响。结论:NS300参数speed、camera level和threshold会对NTA技术检测结果产生影响,因此在对样品进行检测时需选择一致的参数从而使研究结果更准确。     

多单元聚焦超声加热场的仿真计算和体模实验研究

本文运用计算机仿真和体模实验方法研究了由四个压电圆片振子构成的自聚焦超声场声压分布特点,研究结果表明：该超声场具有较好的深部聚焦特性,焦点位于自聚焦几何中心附近,直径约5mm;该装置可在短时间（20s)内将焦点温度由室温20℃加热至42－45℃范围（最高温度达59℃,每单元超声功率为40W）,适用于深部肿瘤的热疗。     

颗粒团聚对低浓度纳米流体热性质和热过程的影响

添加纳米颗粒的悬浮液正在成为迅速开发应用中的新型功能流体,并被命名为"纳米流体".颗粒在液体中的随机布朗运动和颗粒表面的吸附促成了颗粒团聚成簇,改变了悬浮液的均匀性,引起悬浮液物性的变异,影响了热过程的特性.提出以纳米颗粒团聚统计平均尺度的团簇表观特征量的解析计算方法,计算简易,物理含义清晰易懂.将悬浮液视作悬浮的开放型多孔结构,成功地按有效介质理论预测团簇分布不均匀的特性影响,这对有意识地筛选纳米流体的匹配具有实际指导意义.     

球面聚焦超声辅助汽雾冷却系统换热特性研究

基于超声雾化理论和超声聚焦理论,提出了一种应用于精密磨削加工中的球面聚焦超声汽雾冷却系统,在使用超声雾化作为冷却方式的同时,利用聚焦超声将汽雾汇聚到指定的换热位置,以提高汽雾的利用率。利用Fluent软件数值模拟和平面热源条件下稳态换热试验分析了聚焦汽雾和聚焦超声对聚焦超声汽雾冷却系统换热特性的影响。结果表明,当试件位于汽雾焦区时,聚焦汽雾的换热性能最佳,试件表面温度最低;同时,聚焦超声有助于强化中心区汽雾换热,进一步提高聚焦超声汽雾冷却系统的换热能力。     

碳化钛颗粒增强钢基复合材料超声振动辅助划痕仿真及试验研究

碳化钛(TiC)颗粒增强钢基复合材料具有较高的强度、硬度和耐磨性,在精密航空航天零件中广泛应用。由于材料中TiC硬质颗粒的存在,导致了加工表面质量差、刀具磨损严重等问题,超声振动辅助加工被尝试用于解决该问题,但在超声振动辅助条件下针对该材料的去除机理尚不明确,参数优化缺乏理论指导,通过开展超声振动辅助划痕仿真及试验研究,探究该材料在超声振动辅助条件下的去除机理和表面创成机制。首先基于TiC颗粒大小、形态、分布特征以及颗粒和基体的材料特性建立了材料的有限元仿真模型,然后分析了单颗金刚石超声振动辅助划痕过程中材料去除特性以及表面创成机制,并开展了验证试验。结果表明：仿真模型的划痕力预测值与试验值误差小于16%;在划擦过程中,TiC颗粒受到的最大应力为拉应力,基体受到的最大应力为压应力;与传统划痕相比,超声振动辅助划痕过程中单颗金刚石与工件间歇性分离,划痕力呈现周期性变化,平均划痕力降低16%-50%;在超声振动辅助条件下,由于单颗金刚石对TiC颗粒的锤击作用,基体材料塑性变形更大,更多的颗粒与基体脱粘变成切屑,导致划痕表面形成更大的空腔,此研究可为后续加工过程中工艺参数选择提供指导。     

油溶性CuO纳米颗粒的抗磨性能研究

利用四球摩擦磨损实验机考察了油酸铜修饰CuO纳米颗粒作为润滑油添加剂的抗磨性能,并用扫描电子显微镜（SEM）和X-射线光电子能谱（XPS）等对钢球磨损表面进行了分析。摩擦磨损试验结果表明,当添加质量分数仅为0.025%时,油酸铜修饰CuO纳米颗粒作为润滑油添加剂即能够明显提高基础油的抗磨能力。SEM及XPS分析结果表明,油酸铜修饰CuO纳米颗粒作为润滑油添加剂在摩擦过程中形成了一层富含Cu2O和Fe2O3的化学反应膜,正是这层膜的存在使得其表现出良好的抗磨性能。     

微纳米颗粒设计的超临界沉析技术(二)

为克服有些物质在超临界流体中溶解度很小或根本不溶解而无法采用RESS技术的问题，1989年，Gallagher等提出了超临界抗溶剂（Supercritical Anti—Solvent，简称SAS）沉析技术。利用超临界抗溶剂沉析技术进行固体颗粒微纳米化的基本原理是将溶有需要微纳米化的固体溶质溶于某一溶剂（根据溶质性质的不同，溶剂可以是无机的或有机的）中形成溶液，选择一种超临界流体（通常为超临界CO2）作为抗溶剂，     

新型超声声场测量方法研究

针对目前超声声场的一些测量方法存在的问题,设计加工了一种结构简单、操作方便、精确度较高的新型三坐标超声声场测量系统。利用该测量系统对声场分布进行测量,并将测量结果与有限元仿真分析对比,二者的符合程度较好,验证了该新型测量方法的可行性。     

聚焦超声治疗系统中超声图像去噪方法研究

利用超声成像实现手术导引治疗是聚焦超声治疗系统的重要环节.由于超声图像受散粒噪声影响往往像质较差,如何有效实现超声图像的去噪是后续处理和分析的关键.在此基于小波域隐马尔可夫树模型,将贝叶斯估计和同态滤波思想有机结合,提出一种新的医学超声图像去噪方法.测试结果表明此方法能有效去除噪声,同时保留原始图像的细节边缘.     

Performance of the LDA Volumetric Flow Rate Standard Under Severely Disturbed Flow Conditions

Flow meters in thermal power plants are operated at high temperatures and pressures and often encounter disturbed flow profiles. This leads to an increased measurement uncertainty, limiting the safe operating range of flow rates and thus, the plant's power output. To respond to this shortcoming, the laser optical flow rate standard (LFS) was developed. The LFS is designed to allow the on-site calibration of industrial flow meters in power plants at high temperatures and pressures. It makes use of the laser Doppler anemometry (LDA), as a fundamental and non-invasive method, to measure the velocity field simultaneously with two LDA systems. The volumetric flow rate is then determined by means of integration. Here, we present flow rate measurements for a fully developed pipe flow and for six pipe diameters downstream of a disturbance generator. The mean deviation in flow rate between the two LDA systems was 0.05%, with a mean deviation from the gravimetric reference flow rate of 0.12%. The highest deviations from the reference were 0.21% and 0.31%, for the first and second system respectively.     

液压小流量的计算机测量

本文针对液压小流量测量的困难,提出采用液位开关加计算机数据采集的原理,成功解决这了一种问题。经过实际应用证,达到了测试目的,简化了操作效果良好。     

考虑负载扰动的电液转向系统控制研究

针对农机的电液伺服转向系统,为了克服转向力对系统的影响,提高在各种路况下的跟踪精度,设计了一种基于负载力观测器的前馈和最优状态反馈控制复合控制策略。先采用Luenberger观测器对负载力进行在线估计,然后用线性二次型调节器（LQR）得到系统线性最优反馈控制律,最后把观测到的负载力前馈到系统输入来消除负载力的影响,提高伺服系统精度。仿真和试验结果表明,所设计的负载力观测器能迅速地跟踪实际值,基于观测器的前馈和最优状态反馈复合控制策略具有较高的跟踪精度和抗负载干扰能力。     

用涡轮流量计测量多相流流量

对涡轮流量传感器进行了理论分析,给出了涡轮流量计仪表常数的计算方法,讨论了获得较大固有仪表常数K0时涡轮传感器结构参数(如叶片数、涡轮半径、口径等)的优化组合问题,通过多相流动实验,总结出K0与流动密度之间的实验关系,由此给出用涡轮流量计测量多相流的半理论半经验公式,并在油井多相流量测量中得到了实际应用,符合较好.     

力干扰下的电液位置系统自适应鲁棒控制

在建立整个电液位置伺服系统的非线性方程中，由于未考虑到外界的未知干扰和建模过程中参数的变化，即液压缸黏性阻尼系数、液压缸总泄漏系数、液压油弹性体积模量会随外负载、工作温度等不同条件发生变化，模型的准确性会受到影响。通过自适应的方法让相应的参数实时变化，提高整个系统的稳定性。通过干扰观测器补偿外界的未知状况，从而提高整个系统的鲁棒性。通过对设计的控制器进行试验，实现对干扰的抑制。试验结果显示，该控制器对电液位置伺服系统的鲁棒性有明显的提高。     

随机干扰下汽车电控悬架车身高度控制研究

空气悬架汽车在对其车身高度进行动态切换的过程中会严重受到随机干扰所带来的不良影响,为了解决这个问题,通过与空气弹簧的模型结合而建立整车模型,从而对随机干扰下汽车电控悬架车身高度的调节和控制进行研究。其中神经网络PID自适应高度调节控制器是利用单神经元自调整增益算法来设计的,并通过仿真软件对控制器的性能进行验证。根据仿真结果可验证所设计的控制器能够有效改善随机干扰对汽车电控悬架车身高度调节过程中产生的震荡,并使得车辆的稳定性和舒适性得到了提高。     

压力信号干扰抑制的质量流量数据融合研究

质量流量测量精度受压力的影响,且随着压力的增大其测量精度变差。采用多个质量流量传感器进行多处测量,对质量流量测量数据进行自适应加权融合。在此基础上,为了消除压力对流量测量值的影响,采用BP神经网络进行压力干扰抑制的质量流量数据融合研究。研究结果表明,BP神经网络质量流量融合值的精度较自适应加权融合值的精度大大提高,且附加动量法获得的BP网络融合精度最高,自适应学习速率调整法次之,梯度下降法最差。     

四旋翼轴距对下洗气流聚合及抗风扰能力的影响

旋翼轴距对下洗气流的聚合流动有重要影响。依据下洗气流形成过程,研究下洗气流与涡团挤压效果和涡干涉下洗气流低压聚合效应,并定义了旋翼下洗气流聚合度。采用Realizable k-ε湍流模型与滑移网格计算方法,并进行风速试验验证,探究多旋翼下洗气流间的聚合流动特性并分析下洗气流在不同聚合程度下的抗风扰能力。结果表明:多旋翼间隙内近地涡团的压缩是下洗气流间发生聚合现象的关键特征,下洗气流聚合现象使下游气流速度分布更加均匀,提高气流流动的稳定性。悬停状态下,旋翼距径比为1.1至1.4范围时,旋翼距径比越高,聚合程度越低。气流聚合现象有利于抵抗前飞来流的干扰,但前飞速度超出某一临界值时,下洗气流向下的流动形态被破坏,聚合现象对来流风扰的抵抗作用被削弱。