仿生食品工程学的研究

仿生食品工程学是食品工程学与仿生学相结合的新生学科。在大量仿生学的发展度应用的文献基础上，研究了仿生食品工程学的发展，并介绍了仿生食品工程学建立的意义、特性和目前研究的主要内容度其发展现状。     

基于仿生学和GC-IMS技术分析市售不同酒曲清香型白酒的风味特征

该研究基于仿生学和气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）技术对市售不同酒曲（大曲、小曲和麸曲）清香型白酒的色泽、滋味和风味品质以及挥发性风味化合物组成及相对含量进行解析。仿生学分析结果表明,大曲清香型白酒色泽更透明,酸味偏高而鲜味偏低,芳香类物质含量较高而有机硫化物含量较低。GC-IMS分析结果表明,大曲、小曲和麸曲清香型白酒中共鉴定到17种挥发性化合物,包括酯类9种、醇类5种和醛类3种,醇类和酯类物质是酒体的主要贡献成分,且酯类物质相对含量在大曲清香型白酒中显著偏高（P<0.05）。借助偏最小二乘判别分析（PLS-DA）确定了8种变量投影重要性（VIP）值>1且P<0.05的显著差异化合物,其中,异戊酸乙酯和乳酸乙酯对大曲清香型白酒的贡献较大,丙酸乙酯、异戊醇、糠醛、戊酸乙酯和异丁醇对小曲清香型白酒的贡献较大,乙醇对麸曲清香型白酒的贡献较大。由此可知,较之小曲和麸曲清香型白酒,大曲清香型白酒风味品质更佳。     

基于仿生学改进的粒子群算法

针对标准粒子群算法收敛速度慢和易陷入局部最优的局限性,提出了一种基于仿生学改进的粒子群算法。即通过在标准粒子群公式中加入负梯度项,使算法更加符合鸟群觅食的实际规律,同时使算法的全局和局部搜索能力得到了平衡。仿真对比结果表明,改进的粒子群算法减小了陷入局部极值的可能性,能够提高最优解的精度和优化效率。     

陆域机动平台越障技术的发展现状与发展趋势分析

探索复杂地形等任务对陆域机动平台的越障性能提出了更高的要求.通过查阅大量文献,对目前已有的越障方案加以总结、分类,对每种类别的越障方案进行举例说明.分析目前陆域机动平台越障技术的发展思路,对其发展趋势进行了预测,得出了仿生学原理在未来陆域机动平台越障技术研究中的重要意义.     

具有感觉反馈的仿生假手人机交互研究

仿生假手是一个典型的生机电一体化系统.针对现有假手缺乏感觉反馈的问题,研究了具有双向信息传输能力的生机电一体化假手人机交互系统.采用压力传感器阵列检测肌肉压力分布信号,通过压力分布图的构建,基于主成分分析的特征提取和基于KNN分类器的特征识别方法实现了人手多运动模式的解码.基于假手力传感器,采用电刺激方式实现了假肢接触力向人体的感觉反馈.实验表明,基于肌肉压力分布信号的手部多运动模式识别方法具有较高的正确率,采用具有感觉反馈的交互控制系统可提高假手的抓取能力.     

甲醇/水混合溶液在蝴蝶翅表面的润湿行为

使用视频光学接触角测量仪和扫描电子显微镜研究了甲醇/水混合溶液在蝴蝶翅表面的润湿行为,根据Cassie方程分析了甲醇对蝴蝶翅表面的润湿机理。结果表明,蝴蝶翅表面具有较强的疏水性(蒸馏水接触角为134.0°～159.2°)和疏甲醇性(45%甲醇溶液接触角为91.3°～128.5°)。甲醇溶液在32种蝴蝶翅表面润湿和铺展的临界体积分数分别为50%和70%。在黄钩蛱蝶(Polygonia c-aureum)翅表面,当甲醇体积分数<45%时,液滴在纳米级结构上的体相力大于表面力,液体填满纳米级缝隙,而在微米级结构上体相力小于表面力,液滴由微米级结构支撑,翅表面不发生润湿;当45%≤甲醇体积分数<65%时,液滴在纳/微米级结构上的体相力均大于表面力,液滴塌陷;当甲醇体积分数≥65%时,翅表面发生润湿,由复合接触转为湿接触。     

基于仿生设计的风力机叶片腹板力学性能分析

借鉴仿生学理论,对比树叶叶脉与风力机叶片腹板,以DTU 10 MW风力机叶片腹板为研究对象,建立了一种非规则仿树叶脉络分布的腹板模型,并采用有限元方法对仿生腹板与原始腹板进行静力学、模态及谐响应分析等力学性能比较。结果表明:仿生腹板较原始腹板更具柔性,吸收更多结构变形能,同时可节省二分之一材料;随着模态阶数升高,两种腹板固有频率差距越来越小;仿生腹板尖端位移、速度及加速度均小于原始腹板,仿生腹板在结构响应方面有较大优势,具有更好的抗共振性能。     

水翼法推进机理及操纵技术研究

研究了水翼法推进机理和操纵技术。通过海龟运动实时状态监测,分析了水翼法推进运动特性,从水动力、流场等角度探讨了水翼法推进机理和多元协调操纵方式,建立了水翼推进水动力表达式。为研究水翼运动时流场演变及作用机理,利用Fluent软件进行了水翼运动流体动力学数值模拟,分析了流场和水翼几何参数的变化对推进作用的影响,得出了水翼运动轨迹的形态特征。研制了模块化仿水翼推进载体,进行了载体运动性能试验研究,探讨了载体运动的操纵技术。试验结果验证了水翼法推进的可实现性和仿水翼操纵技术的可行性。