圆微通道内压力驱动流的流动电位及动电效应

采用流动Navier-Stokes方程和双电层电位的Poisson-Nernst-Planck方程建立压力驱动圆形微通道内电解质溶液流动的数学模型,根据电流平衡条件求得流动电位场。应用有限元法分析了离子浓度、压力梯度及通道特征长度对流动电位的影响规律。在此基础上,进一步分析流动电位引起的动电效应对微流动的影响。结果表明:随着压力梯度的增大或离子浓度的减小,流动电位增大;随着特征长度的增大,流动电位先是急剧增加然后逐渐减小;动电效应阻滞作用随着特征长度或离子浓度的减小而增大,与驱动压力无关;低离子浓度溶液在较小特征长度通道中流动会出现局部"回流"现象,其根本原因是流体剪切力方向发生了改变。     

硅基PZT压电驱动MEMS光开关的设计与优化

采用压电多层悬臂梁理论分析模型，研究了一种新型PZT压电复合多层膜悬臂梁驱动光开关的机械性能，探讨了结构参数与悬臂梁机械性能的关系及影响光开关机电性能的因素。提出了一种新的硅基PZT压电复合膜悬臂梁驱动光开关的制作方法。给出了25V工作电压下优化的器件结构，并对理论分析结果与压电复合多层膜悬臂梁的有限元耦合场分析结果进行了比较。     

蚀刻过程的流体力学分析

文章在PCB蚀刻理论的基础上，对蚀刻过程进行了流体力学分析，分析了不同纵横比线间药水流动情况，以及纵横比与药水流动、扩散层厚度变化的关系等，并通过试验进行了验证，可为业界精细线路蚀刻制作提供一定价值的参考和借鉴。     

镍基高温合金纳秒激光脉冲制孔再铸层形成过程数值模拟

镍基高温合金纳秒脉冲激光制孔过程中,会沿孔壁形成一层再铸层,严重影响合金的使用寿命。考虑了熔体内热对流和热传导作用,以及反冲压力、表面张力、热毛细力等因素的影响,建立了镍基高温合金纳秒脉冲激光制孔的三维数学模型。开展了脉冲能量为24mJ时,各脉宽参数下纳秒脉冲激光制孔的数值模拟研究。模拟结果与实验吻合较好。结果表明再铸层是由热和力共同作用下形成的。制孔过程中,孔壁温度很高,最高温度达到3200K以上,孔壁温度分布不均匀;反冲压力是引起熔体流动的重要因素,反冲压力导致的熔体流动速度很大,脉宽200ns时,最大可达到60m/s;并且由于表面张力的影响,孔壁会出现许多不规则的凹陷和凸起。由于熔体在孔开口处的对流作用,导致再铸层厚度在开口处最大。脉宽对熔体流动和再铸层的形成具有重要影响,脉宽越小,熔体速度越大,流动越剧烈,制孔后形成的再铸层厚度越薄。     

硅基PZT压电驱动微开关的设计和优化

采用压电多层微悬臂梁理论分析模型，研究了一种新型PZT压电复合多层膜微悬臂梁驱动微开关的机械性能，提出了一种新的硅基PZT压电复合多层薄膜微悬臂梁驱动微开关的制作方法。利用有限元分析软件ANSYS7.O对微悬臂梁结构进行了模态分析，探讨了结构参数与微悬臂梁运动特性的关系及影响压电薄膜微开关性能的因素，进一步模拟了0．3V工作电压下微开关的位移。结果表明，经优化后的压电薄膜微开关可进一步应用到集成化芯片系统中。     

基于普适计算的智能家居系统设计与实现

文章基于普适计算思想设计了一款智能家居系统,系统由硬件层、硬件驱动层、功能模块层和应用层4部分构成。该系统选用AT89C51单片机,配合使用温湿度传感器、压力传感器、烟雾传感器等多种传感器,进行温度、湿度、压力、烟雾等数据信息的采集,利用WiFi模块将数据传给单片机,实现相应的控制功能。本系统具有设计成本低、功耗低等特点,能够有效实现智能家居系统的自动化管理。     

相变式自检测压力传感器

提出一种新型压力传感器自检测方法--相变热驱动法.在压力传感器的密封腔中填充相变物质,利用相变物质气化后所产生的巨大压力实现自检测功能.通过控制压力腔中相变物质的填充量与加热电阻的加热功率,可以实现不同量程压力传感器的自检测.基于相变热驱动法研制了一种单晶硅大量程自检测压力传感器,传感器为硅-玻璃-硅三层结构,通过静电键合与热键合技术制备.测试结果显示,自检测电压输出为满量程输出的6.8%,综合精度高于2.1‰.     

相变式自检测压力传感器

提出一种新型压力传感器自检测方法--相变热驱动法.在压力传感器的密封腔中填充相变物质,利用相变物质气化后所产生的巨大压力实现自检测功能.通过控制压力腔中相变物质的填充量与加热电阻的加热功率,可以实现不同量程压力传感器的自检测.基于相变热驱动法研制了一种单晶硅大量程自检测压力传感器,传感器为硅-玻璃-硅三层结构,通过静电键合与热键合技术制备.测试结果显示,自检测电压输出为满量程输出的6.8%,综合精度高于2.1‰.     

硅基PZT压电驱动MEMS光开关的设计与优化

采用压电多层悬臂梁理论分析模型 ,研究了一种新型PZT压电复合多层膜悬臂梁驱动光开关的机械性能 ,探讨了结构参数与悬臂梁机械性能的关系及影响光开关机电性能的因素。提出了一种新的硅基PZT压电复合膜悬臂梁驱动光开关的制作方法。给出了 2 5V工作电压下优化的器件结构 ,并对理论分析结果与压电复合多层膜悬臂梁的有限元耦合场分析结果进行了比较     

硅基PZT压电驱动MEMS光开关的设计与优化

采用压电多层悬臂梁理论分析模型,研究了一种新型PZT压电复合多层膜悬臂梁驱动光开关的机械性能,探讨了结构参数与悬臂梁机械性能的关系及影响光开关机电性能的因素.提出了一种新的硅基PZT压电复合膜悬臂梁驱动光开关的制作方法.给出了25V工作电压下优化的器件结构,并对理论分析结果与压电复合多层膜悬臂梁的有限元耦合场分析结果进行了比较.     

流动激光器喷管的无逆压特性曲线及选型

本文以“无逆压特性曲线”的形式,表示了圆弧型喉部二维跨超音速喷管流动无逆压时各参数间的相互定量关系,为喉部大曲率、快膨胀、无逆压的激光喷管提供了设计指南,配合本文的五参数可调跨超音速喷管型线联合计算程序,可进行这类喷管的计算机选型.在判断其他方法得到的该类喷管喉部流动逆压特性时,本文的特性曲线也可用作参考.     

激光快速成形过程中熔池形态的演化

采用高速摄影技术对激光快速成形过程中液态熔池的形成及其演化过程进行了实时观察。结果发现,以一定速度向前运动的激光束辐照基材时,基材表面开始熔化并形成液态熔池,经过一个较短的时间间隔(约1．0 s)后熔池深度增大至一定值,熔池长度则围绕一恒定值波动。以恒定送粉率向熔池中连续送进金属粉末时,熔池的长度和宽度逐渐减小,熔池寿命缩短。同时熔池后沿不断抬高即熔覆层厚度不断增加,最大熔深处熔池自由表面法向和激光束轴线之间的夹角由几度逐渐增大到20°～30°左右。熔池自由表面发生周期性的变化,实验观察到熔池后沿有周期性的“岛状凸起”出现和消失现象。数值计算结果证实这主要是熔池中熔体在表面张力梯度下引起的强制对流作用的结果。     

工艺参量对同轴送粉喷嘴气体保护效果的影响

为了解决激光直接制造金属零件中同轴送粉喷嘴气体保护效果不佳的问题,采用烟雾流动显示技术对喷嘴保护气体流场进行了研究。系统研究了喷嘴保护气流速率、喷嘴出口距零件表面距离、喷嘴移动速率和侧风速率对气体保护效果的影响。结果表明,随着喷嘴保护气流速率的增加,保护范围先增加后减小;随着侧风速率和喷嘴移动速率的增大,气流轴线偏离喷嘴轴线距离增大;当侧风速率超过喷嘴气流速率50%,距喷嘴出口10mm处,气流完全偏离喷嘴轴线,完全失去对金属熔池的保护。这一结果为选择合适的喷嘴气流参量提供了依据。     

激光熔覆过程中熔池对流运动对熔覆层气孔和元素分布的影响

激光熔覆时熔池对流运动对熔覆层成分和气孔缺陷分布具有较大影响。通过在灰铸铁和45钢两种基体上进行激光熔覆NiCuFeBSi 系合金的工艺试验,对熔池的对流运动形式进行了机理分析与试验验证。结果表明,受熔池强对流运动影响,熔覆层气孔呈均匀弥散化分布趋势;且自熔覆层底部向顶部方向合金元素分布均匀,无缓慢过渡特征。根据YAG 激光光斑能量的高斯分布特征,获得了熔池对流运动的驱动力是熔池温度分布不均形成的熔池表面张力梯度。而且熔池表面张力梯度与激光能量密度,熔池温度,熔体对流运动速度是彼此密切相关的。熔池对流运动机理分析表明,热流密度越高,温度越高,表面张力梯度越大,熔体对流运动速度越大。     

DF/HF化学激光器喷管总压损失的数值模拟

DF/HF化学激光器需要体积庞大的压力恢复系统才能够工作。为了综合考虑激光器和压力恢复系统一体化设计,对DF/HF化学激光器的两种喷管的内流场采用了CFD技术进行了模拟,比较了它们的总压损失的差别和内流场的不同,并讨论了这种不同对整个激光器性能的影响。计算结果表明,细喉道的喷管不但有利于减小激光器增益发生器的尺寸,而且它的总压损失近似于标准喷管,从而不会增加激光器后部压力恢复系统的体积。     

保护箱中激光沉积的粉末流、熔池观测与分析

通过CCD摄像机对保护箱中的同轴送Nb,Ti,Al混合金属粉的喷嘴出口的粉末汇聚情况和沉积过程的熔池形貌进行了实时观察与分析。根据微粒光散射理论对CCD拍摄的粉末流图像进行分析,得出了不同位置处粉末流的分布模型,并结合实验获取了用于激光沉积的同轴送粉喷嘴到沉积表面的适用距离区间。通过图像处理程序对熔池形貌进行提取,分析了工艺参量对熔池形貌的影响;对多层沉积过程中沉积层的熔池形貌特征、熔池波动现象等进行了较详细的分析探讨。通过系统的观测与分析,深入理解粉末流的汇聚与熔池的实时变动行为,有利于更好地控制激光沉积过程。     

温度梯度对激光熔覆层裂纹产生的影响

为了减少激光熔覆技术中因温度梯度大而产生的熔覆层裂纹，在激光熔覆过程中采用预热基体的方法来减小温度梯度。采用ANSYS软件建立45#钢基材上激光熔覆镍基金属粉末的多道搭接温度场有限元模型，通过热电偶测温验证模型的可靠性，利用建立的有限元模型分析熔覆层在熔覆过程中熔覆层边缘的温度梯度变化规律以及基材预热温度对熔覆层温度梯度的影响。结果表明，最大温度梯度位于熔覆层与基体结合界面的边缘，使得此处成为金属熔池凝固的极端条件，导致此处极易产生裂纹；在基材预热为200℃时，可以显著降低熔覆层凝固过程中的温度梯度，温度梯度的降低越明显，越能有效地抑制裂纹产生。通过模拟与实验的结合为实际激光熔覆制造提供了切实可行的参考依据。     

激光光内送粉仰面熔覆工艺研究及优化

利用激光光内送粉熔覆技术,在与水平方向成大于90的仰面基体下表面进行了单道熔覆实验研究。分析了仰角、保护气压力与光粉耦合处粉束直径之间的关系;研究了仰面姿态下熔覆层的宽度、高度以及熔池的流淌下垂趋势受激光功率、扫描速度的影响规律。研究发现,光粉耦合处粉束直径随仰角的增大而变大,随保护气压力的增大而减小。基体仰面与水平姿态下,工艺参数对熔覆层的宽度、高度的影响规律保持了较好的一致性;熔池在重力作用下,激光功率、扫描速度以及仰角的变化对熔覆层高度的影响更加显著;熔道顶点的偏移随激光功率的减小、扫描速度的增大和仰角的增大而逐渐增小。保持送粉量和离焦量不变,利用优化后的激光功率、扫描速度,以及保护气压力,获得了最大仰角达150、且具有较好尺寸精度和组织性能的激光熔覆立体成形件。     

基于水导激光平面缩流喷嘴内流场仿真研究

适用于水导激光加工工艺的毛细带锥角喷嘴,其内部流动状态复杂。为了获得喷嘴内部高度稳定水束,采用有限元流体计算软件模拟分析的方法,进行了适用于水导激光工艺的缩流型喷嘴内流场模拟分析和数值验证,取得了生成高速稳定水束的参量数据。结果表明,随着平面喷嘴入口压力逐渐增加,毛细段长径比值减小,流体进入喷嘴内部与毛细段壁面发生完全分离,无明显的空化现象发生,形成稳定光滑的缩流型水束;喷嘴入口压力为50MPa时,毛细管直径分别为0.128mm,0.07mm,0.03mm的喷嘴内部水束再附壁长度可达毛细管长度90%;锥角管为10°时,经过锥角段的水束会再次附壁。模拟分析所得参量对水导激光缩流型喷嘴选取提供指导。     

三喷管型连续波HF化学激光器性能的数值模拟研究

利用压缩比例（ｃｏｍｐｒｅｓｉｂｌｅｓｃａｌｉｎｇ）方法模拟了三喷管型连续波ＨＦ化学激光器的喷管流场和光腔流场，研究了气体组分质量流量对激光器性能的影响，给出了光腔流场中平均腔压、平均辐射强度的分布以及激光器功率、化学效率的变化规律