热泡式喷墨的建模与分析

喷墨过程的数值建模是建立在一维热传导公式，温度-压强关系式和能量、物质转换关系的平衡的基础上的。一维热传导公式用来考虑气泡和它周围液体之间的能量交换以及气-液交界层的温度分布。温度-压强关系式和能量转换关系用来考虑气泡的增长和破裂过程。气泡产生的初始温度、初始压强以及控制电压等参数都在本模型中进行分析，分析的结果为设计喷墨打印机提供了最基础的资料。     

气泡式喷墨打印机及其发展

介绍了气泡式喷墨打印机的工作原理以及两种典型的喷墨头结构，分析了气泡式喷墨打印机的特点，并对气泡式喷墨打印机的发展进行了探讨。     

传热与流动的数值计算与彩色图象显示

本文介绍了在应用计算机进行传热与流动过程数值模拟与彩色图象显示方面的一些初步结果,其中包括一维稳态热传导、一维不稳态热传导、二维稳态热传导、二维充分发展通道内的传热与流动、扩散火焰的发展以及流体中夹带颗粒运动的数值分析与显示等。     

涡流冷壁推力室传热模型分析计算

研究发动机燃烧室温度优化控制问题,由于燃烧室温度控制较难,为了预估新型涡流燃烧冷壁火箭发动机的壁面温度,根据发动机内部流动和传热分析,对组合化学平衡、辐射传热和热传导特性,提出了一维传热模型.采用模型对以氢氧为推进剂的涡流燃烧室进行了传热过程和影响因素的仿真分析,获得了稳定状态下的壁面温度,以及燃烧室压力、氧化剂喷注速度、燃烧室长度等参数对壁温的影响关系,仿真结果与实验一致.证明模型为涡流燃烧发动机设计提供了重要工具,对进一步的实验研究有指导意义.     

求连续搅拌釜式反应器控制系统数学模型的计算机程序

信号流图是一种表示复杂控制系统中各变量间关系的很好的方法。利用 MASON 增益公式可以求得信号流图中输入变量与输出变量间的关系—即输入节点到输出节点的总传输。本文通过连续搅拌釜式反应器控制系统来探讨在计算机上实现 MASON 增益公式的方法,利用这种方法编制的 FORTRAN 程序可以用来求解信号流图两点间的总传输或数学关系式。程序在HP-1000机上调试通过。     

佳能BJC—210s彩色喷墨打印机印象

“灼热的烙铁头使墨水从注射器针头喷出来了。”1977年,佳能公司的研究人员在一次试验中偶然发现的这个现象造就了我们今天的喷墨打印机。加热超高密度的喷嘴束使墨水产生气泡,气泡膨胀之压力将墨水挤出喷头印到纸上,这就是喷墨打印机的工作原理。BJ是英文Bubble Jet(气泡喷射)的缩写,也是佳能公司为其所有的喷墨打印机启用的爱称。BJC—210s就是佳能公司最新推出的一款面向家用的彩色喷墨打印机。     

凹球面换能器在多层生物组织中的温度场仿真

高强度聚焦超声(HIFU)治疗肿瘤是目前临床治疗的一种有效方法,治疗过程中组织内的温度测量相当重要。分析了凹球面自聚焦换能器的声场特点,采用差分法求解Pennes方程,得到凹球面换能器的声场在多层生物组织中形成的温度场,通过实验仿真,得出不同初始声压、吸收系数和热传导率等参数在多层组织内的声场和温度场的分布情况,结果表明初始声压和热传导率对焦域内温升的影响较大,该研究便于理论与临床应用相结合。     

“打”出自然的色彩“CanonBJC—600彩色喷墨打印机

佳能公司作为办公设备的专业生产厂家,也是喷墨打印技术的先驱。自从1977年佳能BJ喷墨打印技术发明以来,至今已有近20年,BJ喷墨的内涵日益丰富,并臻于完美,这种完美表现在其产品的多样化、打印精度的提高、机器性能的稳定、适宜的产品价格以及完善的服务体系。 气泡喷墨技术掀起的革命 “灼热的烙铁头使墨水从注射针头喷出来了”。1977年,佳能研究员在一次试验中偶然发现的这个现象,成为了今天受到举世瞩目的BJ(气泡喷墨)记录技术之开端。从发现原理至今,已历时18年。此项     

包裹有机链的银纳米粒子一维二维阵列的分子模拟研究

通过含贵金属纳米粒子的一维、二维有序阵列,可以制备纳米线和纳米膜。利用Materials Studio软件构建了由87个银原子内核化学吸附22根含苯不对称硫醚链(TTOE)形成的含银纳米粒子,在不同的间距条件下构建一维和二维阵列模型。首先考察了模型中链及苯环间相关关系受温度及阵列参数的影响情况。相关性由相关性判据界定。经分析,选用了平行次序参数大于0.6、垂直次序参数小于-0.3以及苯环质心间距小于1.0nm的一组判据。相关性分析结果表明,当温度升高至600K时,所有11个模型中链及苯环间相关性几近消失,说明较高温度下,此纳米粒子及其阵列可能不太适合作为纳米电子器件使用。在升温过程中,间距为4.8nm的一维纳米粒子阵列相关性保持较好,而二维则出现在较大间距情况下。其次,考察了模型中TTOE链平均头尾距(可视为链长,反映链伸展情况)受温度及阵列参数影响情况。模拟结果表明,较低温度下链的平均头尾距随纳米粒子间距减小而增加,而在较高温度下链则呈现出不同的伸展情况,转换区间在(500～600)K之间,这与链及苯环间相关性几近消失的区间相一致。产生这一现象应该是链包裹层能量效应和空间效应共同作用的结果。     

考虑压缩比和进口温度的多级压缩总能耗分析

炼厂加氢反应多为高温高压过程,多级压缩被广泛运用在加氢系统中来提高氢气压力以满足反应条件。为减少压缩功耗,通常多级压缩采取单级压缩比相等,级间加冷却器使其接近等温过程,并未考虑气体进口温度的影响。为减少压缩过程能耗,本文综合了多级压缩过程压缩功的计算公式,多级压缩过程压缩比调整的经验公式和操作温度的经验设置,以三级压缩为例,运用公式和图解关系对多级压缩过程的操作参数和压缩功消耗,冷却公用工程以及总能耗之间的关系进行分析。以包含压缩功耗换热在内的总能耗最小为目标函数,建立非线性数学规划模型,选取实际系统中的两个三级压缩过程进行优化分析,得到了多级压缩过程操作参数在可行范围内,一、三级压缩比变小,各级入口温度适当调节以优化总能耗的结论。     

Numerical Simulation of growth and collapse of a bubble induced by a pulsed microheater

A three-dimensional numerical analysis of the growth and collapse of a bubble on a microheater is presented. SIMULENT code, which solves the full Navier-Stokes equations with surface tension effects, is used in these simulations. A volume of fluid (VOF) interface tracking algorithm is used to track the evolution of the free surface flow. A one-dimensional heat conduction model is used to consider the energy transfer between the bubble and the surrounding liquid, as well as the temperature distribution in the liquid layer. Details of the velocity and pressure distribution in the liquid during the growth and collapse of the vapor bubble are obtained. Numerical results for the growth and the collapse of the bubbles are compared with those of experiments under similar conditions. Comparisons show that the volume evolution of the vapor bubble is well predicted by the numerical model.     

Anti-diffusive methods for hyperbolic heat transfer

The hyperbolic heat transfer equation is a model used to replace the Fourier heat conduction for heat transfer of extremely short time duration or at very low temperature. Unlike the Fourier heat conduction, in which heat energy is transferred by diffusion, thermal energy is transferred as wave propagation at a finite speed in the hyperbolic heat transfer model. Therefore methods accurate for Fourier heat conduction may not be suitable for hyperbolic heat transfer. In this paper, we present two anti-diffusive methods, a second-order TVD-based scheme and a fifth-order WENO-based scheme, to solve the hyperbolic heat transfer equation and extend them to two-dimension, including a nonlinear application caused by temperature-dependent thermal conductivity. Several numerical examples are applied to validate the methods. The current solution is compared in one-dimension with the analytical one as well as the one obtained from a high-resolution TVD scheme. Numerical results indicate that the fifth-order anti-diffusive method is more accurate than the high-resolution TVD scheme and the second-order anti-diffusive method in solving the hyperbolic heat transfer equation.     

激光等离子体空泡动力学特性研究

从理论模型、实验、数值模拟三方面综合研究了液体粘度和激光能量对激光空泡产生、成长、溃灭特性的影响。理论方面,建立了一个有所改进的空泡动力学模型;实验方面,利用两套基于光纤耦合光偏转法的实验装置,研究了空泡脉动、冲击波以及射流的细节过程;数值模拟方面,采用有限差分法进行数值计算,分析了所提出模型的优越性。研究结果可为水下激光加工、激光医疗、空化空蚀相关流体力学的研究提供一定的理论和实验支持。     

能量传导模型及在医学图像分割中的应用

提出了一种基于水平集框架的能量传导模型ECM(energy conduction model)用于对医学图像进行分割.该模型通过对图像中的灰度分布和空间中的温度场分布进行对比,有效定义了图像能量和图像能量的传导方程,并通过模拟热量传递的过程对方程进行求解.ECM模型的优点在于,它在描述图像灰度分布的全局特征的同时,有效地捕捉到图像局部区域的灰度对比度变化,因此它能够对灰度分布不均匀和含有噪声的图像进行精确分割.基于水平集函数本身的拓扑可变性,该方法还能够实现同一图像中的多目标分割.使用该方法对模拟和真实的医学图像进行了分割实验,实验结果表明了该方法的有效性和可靠性.     

金属加热的数学模型与控制

本文以温度四次方关系为辐射传热的边界条件,对传统的热传导方程进行简化与线性化, 提出了动态边界的传热方程,建立了金属加热过程的动态数学模型.通过大量试验,证实了该 模型的可行性,并用电子计算机对各种钢锭加热过程实现了自动控制.     

Finite element of the heat conduction equation with temperature dependent coefficients

A finite element formulation is derived for the equation of heat conduction with temperature dependent conductivity and heat capacity. The derivation of the finite element model is based on a variational formulation of the heat conduction equation which, together with generalized coordinates, yields an equation of similar form to Lagrange's equation in mechanics. The obtained equation is of special interest for applying the finite element method to solve problems with temperature-dependent properties.     

Enthalpy based modelling and design of asymptotic observers for chemical reactors

This article proposes to consider the basic thermodynamics based formulation of the energy balance equation for chemical systems with a limited number of simplifying assumptions. The objective is to show, via the design of one typical mass and energy balance state observer, how such design can be modified by considering the proposed thermodynamically based model formulation. The objective is also to emphasise the difference and the links between the energy balance-based temperature equation largely used in process control. The design of the asymptotic observer is illustrated with two examples: one CSTR in liquid phase and another one in gaseous phase.     

基于Matlab的板式换热器动态特性建模与仿真

为了正确预测板式换热器的动态特性，在合理假设的基础上，根据流道和换热平板的质量、能量守恒方程，建立了无量纲动态仿真数学模型。考虑了流体沿流动方向的导热扩散特性、换热平板的金属蓄热以及沿径向的导热对出口温度瞬态响应的影响。基于Matlab的数值计算基础，对无量纲动态仿真数学模型的空间维变量的一阶导数项采用向后差分，二阶导数项采用中心差分，然后采用Matlab的ODE求解器进行求解，得到了阶跃扰动和频率扰动下的出口温度的响应曲线。     

HPS整流管芯片散热效率计算仿真研究

针对传统散热效率计算方法存在计算时间过长、计算效率过低以及计算误差偏高等问题,提出了一种新的散热效率计算方法———基于傅里叶导热方程的散热效率计算方法。通过对高功率半导体整流管芯片进行分析,引用傅里叶导热方程计算出整流管芯片的传热热阻,根据传热热阻随着温度的变化,获取高功率半导体整流管芯片散热系数。根据高功率半导体整流管芯片散热系数,构建高功率半导体整流管芯片散热模型,利用建立的模型分析转速、冷气流入口的压力和速度以及冷却孔的分布等对转子温度场的以及散热效率的影响,优化散热路径,完成高功率半导体整流管芯片散热计算。实验结果表明,所提方法有效减少了计算时间,提高了计算效率,与此同时,降低了计算误差,使计算结果更为准确。