个体化人工骨外形的三维建模技术及应用

由于人体骨骼外形复杂且存在个体化差异,给人工骨的实际生产制造带来很大困难。为了满足不同患者的个体化需求,以成人股骨为研究对象,在个体患者CT断层扫描图像的基础上,应用计算机辅助几何设计的理论,结合计算机图型学和计算机图像处理技术,并运用医学图像软件、逆向工程软件及实体建模等计算机辅助软件,实现了缺损人工骨的个体化外形建模。结果表明,所获得的三维模型,误差很小,可以满足建模要求。期望能为进行后续有限元分析及实现个体化制造奠定基础。     

碳纤维材料双层索的非线性共振特性

为了指导碳纤维材料双层索网抗风和抗震设计,采用连续化理论研究了其共振特性.在考虑温度影响的基础上,建立了碳纤维材料双层索在外激励作用下的振动控制方程,采用Galerkin原理及KBM法求得了双层索的非线性共振近似解及对应的定解.在把碳纤维双层索与钢丝双层索比较的基础上,讨论分析了温度、外激励、谐调参数、外阻尼等因素对双层索非线性共振的影响.     

Al2O3颗粒增强铝基复合材料激光加热辅助切削的切削特性

利用YAG激光对Al2O3颗粒增强铝基复合材料加热，进行车削试验，通过对切削过程中的三向切削力、刀具磨损、切削表面参与应力及表面组织成分的分析，利用组织错配理论建立了颗粒增强金属基复合材料切削的物理模型，阐述了颗粒增强铝基复合材料激光加热辅助切削的内部作用机理，利用物理模型解释了复合材料激光加热辅助切削过程中切削力下降，刀具磨损降低，表面机械性能提高的主要原因。     

间接空冷自然通风冷却塔抽力计算公式

在电厂冷却塔的设计中,根据塔内外空气密度差计算塔内抽力应用较广泛,但缺少理论依据,且计算结果存在较大误差,Kroger算法考虑了相关作用因素的影响,计算精度较高,但计算形式复杂。以间接空冷自然通风冷却塔为模型,通过实验和数值模拟对比了塔内抽力密度差模型和Kroger模型的准确性,指出了后者计算抽力结果更准确的原因,其影响因素主要包括:冷却塔高度、环境大气温度及循环水进口温度。分析结果表明:当环境大气温度和循环水进口温度条件不变时,随冷却塔高度的增加,密度差模型较Kroger模型的相对误差随之增大,则计算的换热量误差亦增大。同理,在其他2个条件不变时,随环境大气温度的升高或随着循环水进口温度的降低,相对误差增大。分析结果为自然通风冷却塔抽力计算公式的适用范围以及不同条件下计算方法的选择提供了理论依据。     

人工骨支架内部微结构两相流数值模拟

人工骨仿生支架内部微孔结构关系到支架能否替代自然骨,植入骨生长因子、成骨细胞等活性物质,促进骨组织的生长。利用Fluent软件,对中心为球体,边缘为圆柱体的单元微结构进行了细胞和营养液的两相流数值模拟,分析了中心球半径R及连通孔径d对系统压力、流速及细胞相体积分数的影响规律,为人工骨支架微结构的优化及仿形研究奠定了基础。结果表明中心球半径R对系统压力影响很小,较大的连通孔径d比较适合细胞的增殖与粘附;最大流速在0.011m/s-0.018m/s范围内,d恒定时,随着的R的增加,流速分布很均匀,但是值却稍微有些降低。R恒定时,随着连通孔径d增大,流速分布越均匀,速度值也越大。     

乌兹别克斯坦巨厚盐层水平井钻井技术

乌兹别克斯坦浩乌扎克油田鲁克钻井项目集大位移井钻井以及巨厚盐膏层钻井两大技术难题于一身，国内油田尚无类似条件下成功钻井的先例，也无借鉴事例，存在着一系列亟待解决的技术难题。分析了巨厚盐层水平井的技术特点，通过对井眼轨迹优化技术、井身结构优化技术、井眼轨迹控制技术、巨厚盐层井壁稳定技术、大位移井降摩阻技术和复杂事故预防处理技术研究，形成了一套巨厚盐层较大位移水平井钻井技术，实现在垂深近400 m 厚的纯度极高的盐层、盐膏层中进行定向造斜作业和稳斜段轨迹控制，盐层、盐膏层中控制井段长度达到1000 m，钻成了173G 较大位移水平井，井底水平位移1500 m，水平段长度686 m，该井的成功完钻为同类地层较大位移水平井的钻进提供了经验。     

考虑温度变化的单层索网幕墙结构非线性振动

考虑温度变化及几何非线性影响，采用连续化理论导出了单层索网幕墙结构非线性振动方程。通过Galerkin方法，将偏微分程转化为常微分方程，并采用L P法及KBM法对常微分方程进行了求解。以中关村文化商厦平面索网幕墙结构为实例，讨论分析了温度变化、振幅、初始位移、外激励等因素对单层索网幕墙结构非线性振动的影响。算例表明，温度变化对单层索网幕墙结构非线性振动影响较大；单层索网幕墙结构非线性振动呈现“硬弹簧”特性。     

直接空冷系统流动特性的多尺度模拟研究

为分析大型火电机组直接空冷系统的复杂流动特性,提出了一种多尺度同步模拟方法:针对小尺度空冷凝汽器单元区域,采用正交分解方法(POD)建立关于空气速度场、湍动能和湍流耗散率的低维模型并进行求解;在空冷单元与空冷岛的跨尺度界面上,将低维POD解保留的小尺度传输信息作为边界条件,实现对大尺度区域流动和传输特性的数值模拟.以二维空冷凝汽器单元与空冷岛组成的多尺度物理模型为例,对该方法进行了验证.结果表明:所提出的多尺度同步模拟方法能够实现空冷系统空气流动特性的跨尺度关联,揭示出不同尺度湍流涡的相互作用机制;与传统数值模拟技术相比,显著节省了计算时间和计算资源,且所得模拟结果精度较高.     

新型径向流动全钒液流电池单元数值模拟北大核心CSCD

全钒液流电池因其选址自由、效率高、寿命长以及安全性高等特点,广泛应用于大规模储能领域,然而现有电池结构单一,无法满足储能领域高速发展的需求。为提高全钒液流电池电化学性能,采用数值模拟方法,针对新型径向流动全钒液流电池单元,建立电池单元内部电化学反应与热质传递耦合作用数学物理模型,获得了不同电解液进口数量下新型电池单元内部多物理场耦合输运特性分布规律,包括电解液速度场、压降、离子浓度以及电极电势的分布规律。结果表明,电池电解液进口数量的增加,可以有效改善电解液在多孔电极内的输运性能,提升多孔电极内部离子浓度分布均匀性,削弱离子浓度极化现象,提高电极电势,增强电池性能。同时,在多孔电极入口处设置电解液分配管,可以有效减小电解液流动阻力,提升电解液分配均匀性,进一步提升电池性能。仿真模拟的研究结果可为全钒液流电池结构的优化设计提供参考。     

实践基地的建设及运行管理模式探讨

叙述普通高等教育如何探寻特色发展是高等学校亟待解决的重要课题,介绍以产业链实践基地建设为突破口,探索运行管理模式,以企业为主,学校为辅,双重管理,拓展特色办学,是实现本科教育的跨越式发展的有效途径。