检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2023年第10期44卷 60-70页

作者：郭淼曹雪李越赵纪元冯清娟北京信息科技大学自动化学院北京100192

细胞培养装置可用于细胞生物学、空间生物技术和航天医学的研究。设计并制作了一种流加式细胞自动培养装置,可适用于空间、地面微重力环境下的细胞体外自动培养,定期给细胞培养板提供不同试剂定时定量的输入,满足空间细胞培养所要求的... 详细信息

细胞培养装置可用于细胞生物学、空间生物技术和航天医学的研究。设计并制作了一种流加式细胞自动培养装置,可适用于空间、地面微重力环境下的细胞体外自动培养,定期给细胞培养板提供不同试剂定时定量的输入,满足空间细胞培养所要求的小型化、方便组装和高可靠性的要求。整体装置采用模块化的设计方法,利用Solid Works软件分别构建基础组件、试剂供应组件和培养组件三维模型,并使用Solid Works软件中Flow Simulation模块对细胞培养装置与细胞培养板连接的关键部件—针板,进行有限元分析和流体仿真结构优化,观察其内部通道的速度场和压力场,采用圆角替换直角的方法优化通道。仿真结果表明,该装置切实可行,能满足细胞培养装置所需条件,优化后的针板通道内流体稳定性更强,流速及压力分布更均匀。在地面环境中,优化后的针板在低、中、高流速下,流体在横向通道内的速度均匀度分别提升了95%、96%、94%,在纵向通道内的速度均匀度分别提升了68%、70%、72%。实验结果表明,流体在优化后针板通道出口流量更接近入口处泵的设定输出流量,设计的装置可用于空间生物技术研究。

关键词：细胞培养装置流体动力学仿真流速结构优化

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基于OpenFOAM的微型螺旋游动机器人流体动力学仿真研究

基于OpenFOAM的微型螺旋游动机器人流体动力学仿真研究

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作者：肖震申广州大学

学位级别：硕士

随着微纳米科学技术的不断发展,微纳米机器人得到了广泛的关注和快速的发展。微型机器人的应用领域非常广阔,可用于航海、农业、通信、航空航天、家庭和医疗等许多方面。尤其是在医疗方面,微型机器人在靶向药物输送、活体组织抽取、局... 详细信息

随着微纳米科学技术的不断发展,微纳米机器人得到了广泛的关注和快速的发展。微型机器人的应用领域非常广阔,可用于航海、农业、通信、航空航天、家庭和医疗等许多方面。尤其是在医疗方面,微型机器人在靶向药物输送、活体组织抽取、局部放射治疗以及在眼内、心血管、内耳等器官的微创手术中有巨大的应用潜力。除微纳米制造和组装外,微型机器人应用的另一个工程难点是高效运动和精准控制。本文聚焦于流体中的微型螺旋机器人,采用数值方法对不同结构参数下微型螺旋机器人的流体动力学响应进行了仿真,分析了各参数对微型螺旋机器人推进力和推进效率的影响,期望能够为优化微型螺旋机器人的驱动方式提供参考。本文首先基于CFD开源软件Open FOAM对螺旋推进模型进行数值模拟,对螺旋推进模型在不同转速下的不同推进速度进行验证,通过与实验数据进行对比分析,误差在合理区间内,验证了该模型以及平台的有效性。对螺旋板推进器自推进原理进行了分析,针对螺旋板推进器游动的推进性能,建立螺旋板推进器运动动力学模型,对螺旋板推进器进行仿真研究,在此基础上,对螺旋板推进器的几何和运动学参数与推进力和推进效率之间的关系进行了探讨,为螺旋游动机器人螺旋尾的几何设计提供了参考依据。其后,基于计算流体力学,利用Open FOAM对螺旋游动机器人的运动特性进行了仿真研究,对不同头形以及相同头形的不同短长轴比与推进力和推进效率关系进行探讨研究,为非牛顿粘弹性流体下螺旋游动机器人类型选择提供参考。最后对非牛顿粘弹性流体下螺旋游动机器人进行流体动力学仿真,探讨非牛顿流体下德博拉数与推进力关系,并比较了牛顿流体和非牛顿流体下转速与推进力与推进效率关系。丰富了非牛顿流体下螺旋游动机器人流体动力学仿真理论基础。

关键词： OpenFOAM 微螺旋游动机器人流体动力学仿真非牛顿流体螺旋板推进器

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风场中轨道吊结构流体动力学仿真初探

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港口装卸 2010年第4期 6-8页

作者：秦昊曹爱国李振雄彭彬文上海宏岸港口机械有限公司

基于《起重机设计规范》中的结构风载荷计算方法及计算流体动力学理论,运用有限元软件AN-SYS/CFX,对轨道吊结构进行风载荷计算,为风场中结构的真实承载计算提供了可行的方法,所获得的风场流动矢量及结构表面压强梯度计算结果,可为新产... 详细信息

基于《起重机设计规范》中的结构风载荷计算方法及计算流体动力学理论,运用有限元软件AN-SYS/CFX,对轨道吊结构进行风载荷计算,为风场中结构的真实承载计算提供了可行的方法,所获得的风场流动矢量及结构表面压强梯度计算结果,可为新产品研发提供一定的参考依据。

关键词：风场轨道吊流体动力学仿真风压

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国外固体推进流体动力学仿真研究进展

国外固体推进流体动力学仿真研究进展

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中国宇航学会固体火箭推进24届年会

作者：杨月诚徐剑峰第二炮兵工程学院西安 710025

介绍了以CSAR为代表的固体推进流体动力学仿真研究进展,其中包括使用非结构网格对多相流进行模拟,时间加速方法的改进,粒子湍流的大涡模拟,以及一种新的直接数值模拟方法。计算结果表明了这些新算法不但有效,而且能运用于固体推进流体... 详细信息

介绍了以CSAR为代表的固体推进流体动力学仿真研究进展,其中包括使用非结构网格对多相流进行模拟,时间加速方法的改进,粒子湍流的大涡模拟,以及一种新的直接数值模拟方法。计算结果表明了这些新算法不但有效,而且能运用于固体推进流体动力学仿真当中,并大大提高了人们对于整个系统的仿真能力。

关键词：固体火箭发动机数值模拟大涡模拟固体推进时间加速方法流体动力学仿真

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超声作用下碳化硅CMP流场特性分析

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金刚石与磨料磨具工程 2025年第1期45卷 102-112页

作者：王泽晓叶林征祝锡晶刘瑶啜世达吕博洋王栋中北大学机械工程学院太原038507 先进制造技术山西省重点实验室太原038507 埃克塞特大学环境科学与经济学院工程学系埃克塞特EX44QF英国

针对目前碳化硅抛光效率低、表面质量差等加工难题,采用超声辅助CMP(UCMP)加工工艺对其表面进行光滑无损化抛光。为探究超声辅助对CMP流场的影响,以超声振动下的抛光流场特性为研究对象,基于可实现k−ε模型对超声作用下的抛光流场特性... 详细信息

针对目前碳化硅抛光效率低、表面质量差等加工难题,采用超声辅助CMP(UCMP)加工工艺对其表面进行光滑无损化抛光。为探究超声辅助对CMP流场的影响,以超声振动下的抛光流场特性为研究对象,基于可实现k−ε模型对超声作用下的抛光流场特性进行分析,并采用有限元分析方法探究不同超声频率、超声振幅、液膜厚度对抛光流场内速度、压力的影响,且开展CMP和UCMP对照试验。结果表明:超声频率对抛光液流场有明显地促进作用,随着超声频率从20 kHz增大到40 kHz,流场最大速度从324.10 m/s增大到698.20 m/s,最大压力从177.00 MPa增大到1580.00 MPa;与CMP相比,UCMP后碳化硅晶片可获得更好的抛光质量与更高的材料去除率,其表面粗糙度R_(a)、材料去除率R_(MRR)分别为3.2 nm和324.23 nm/h。

关键词：超声辅助碳化硅流体动力学仿真化学机械抛光

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新型无阀微泵扩张微流道中流体动力学特性的仿真分析

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工程设计学报 2005年第4期12卷 223-226页

作者：王伟刘世炳陈涛左铁钏北京工业大学激光工程研究院北京100022

对新型收缩/扩张型无阀微泵泵腔结构中扩张微流道内流体的流动特性进行CFD仿真分析,得到扩张角度、雷诺数(R e)等参数对微流道中流体阻力损失系数的影响.仿真结果显示,对于任一确定的扩张角度和雷诺数,都对应一个最小阻力损失系数,但对... 详细信息

对新型收缩/扩张型无阀微泵泵腔结构中扩张微流道内流体的流动特性进行CFD仿真分析,得到扩张角度、雷诺数(R e)等参数对微流道中流体阻力损失系数的影响.仿真结果显示,对于任一确定的扩张角度和雷诺数,都对应一个最小阻力损失系数,但对于不同的扩张角度,阻力损失系数随雷诺数的不同呈明显的非线性依赖特征;扩张角度较小时,阻力损失系数随雷诺数的增大而减小,而当扩张角度较大时,阻力损失系数随雷诺数的增大而增大.

关键词：扩张微流道流体动力学仿真流体阻力损失系数

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考虑泄漏和温度效应的黏滞阻尼器性能演变研究

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振动与冲击 2024年第8期43卷 169-177页

作者：杨孟刚曹恺悦李新胡尚韬中南大学土木工程学院长沙410075 中船双瑞(洛阳)特种装备股份有限公司河南洛阳471000

黏滞阻尼器作为一种广泛使用的被动减振/震装置,其力学性能在全寿命周期内会发生演变。为探究其力学参数改变模式,揭示其性能演变机理,以油液泄漏和温度效应为主要影响因素开展了试验及仿真研究。首先,对不同漏油程度和环境温度下的黏... 详细信息

黏滞阻尼器作为一种广泛使用的被动减振/震装置,其力学性能在全寿命周期内会发生演变。为探究其力学参数改变模式,揭示其性能演变机理,以油液泄漏和温度效应为主要影响因素开展了试验及仿真研究。首先,对不同漏油程度和环境温度下的黏滞阻尼器分别开展了滞回试验研究和黏温关系分析;其次,对黏滞阻尼器进行了流体动力学仿真,获得其性能演变规律;最后,建立了漏油与温度联合作用下黏滞阻尼器性能演变的力学模型,并对其进行了验证。研究结果表明,油液泄漏将导致滞回圈出现零力平台段,且平台长度与漏油比例成正比;温度升高会导致阻尼系数的减小,从而影响阻尼力峰值;所建立的性能演变模型能够较为精确地反映黏滞阻尼器力学性能的改变。

关键词：黏滞阻尼器油液泄漏温度效应性能演变模型滞回试验流体动力学仿真

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基于CFD仿真的跳台滑雪空中飞行姿态优化及其验证研究

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摩擦学学报 2023年第10期43卷 1151-1164页

作者：廖章文周义翔于经伦张胜年魏书涛张成蛟姜峰华侨大学制造工程研究院福建厦门361021 脆性材料产品智能制造技术国家地方联合工程研究中心福建厦门361021 华侨大学机电及自动化学院福建厦门361021 上海体育学院上海200438 三六一度(中国)有限公司福建厦门361009 南通大学安全防护用特种纤维复合材料研发国家地方联合工程研究中心江苏南通226019

跳台滑雪的空中飞行阶段姿态及稳定性决定了飞行的距离.本文作者以跳台滑雪的人/板系统为研究对象,探究其在空中飞行阶段所受到的空气阻力以及保持平衡所需要克服的力矩问题.结合空中飞行过程中人/板系统姿态的主要参数,即雪板间相对倾... 详细信息

跳台滑雪的空中飞行阶段姿态及稳定性决定了飞行的距离.本文作者以跳台滑雪的人/板系统为研究对象,探究其在空中飞行阶段所受到的空气阻力以及保持平衡所需要克服的力矩问题.结合空中飞行过程中人/板系统姿态的主要参数,即雪板间相对倾角、身体与雪板夹角以及V型夹角进行仿真分析,采用正交试验方法,获取不同因素角度下的总升阻比、滑雪板升阻比、身体力矩以及滑雪板力矩.仿真结果表明主要参数的耦合关系对人/板系统的总升阻比、滑雪板升阻比、身体力矩以及滑雪板力矩均会产生影响,并能间接的影响到运动员空中飞行过程中的气动特性以及姿态稳定性.通过分析得到人/板系统的最优组合为雪板间相对倾角为120°,身体与雪板夹角为26°,V型夹角为32°.最后利用视频解析法验证了本研究结果的可靠性.

关键词：跳台滑雪流体动力学仿真正交试验设计位姿视频解析法

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面向液力变矩器负载的泵轮动态转矩估计模型

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同济大学学报（自然科学版） 2015年第8期43卷 1219-1225页

作者：王安麟章明犬郭威同济大学机械与能源工程学院上海201804

为解决传统液力变矩器泵轮转矩静态模型与其实际载荷特征的非关联性问题,实现液力变矩器在初始配置设计中与发动机的动态性能匹配,提出面向液力变矩器负载特征的泵轮动态转矩估计模型.在对现有液力变矩器模型分析的基础上,得出一元束流... 详细信息

为解决传统液力变矩器泵轮转矩静态模型与其实际载荷特征的非关联性问题,实现液力变矩器在初始配置设计中与发动机的动态性能匹配,提出面向液力变矩器负载特征的泵轮动态转矩估计模型.在对现有液力变矩器模型分析的基础上,得出一元束流理论模型比质量弹簧阻尼系统模型更全面,其泵轮动态转矩考虑了液力变矩器的载荷特征,以此提出液力变矩器泵轮转矩模型的载荷波动项概念;通过基于控制变量法的载荷波动项解析,与全面流体动力学仿真试验结果的比较,证明了面向液力变矩器负载特征的泵轮动态转矩估计模型的有效性.该模型对液力变矩器在关联整机载荷特征的动态初始配置设计中具有较好的指导作用.

关键词：液力变矩器一元束流理论泵轮动态转矩流体动力学仿真

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多声道超声波流量计算与流场剖面识别智能算法

多声道超声波流量计算与流场剖面识别智能算法

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作者：秦龙辉浙江大学

学位级别：博士

作为一种洁净能源,天然气的开发利用对缓解能源危机、应对气候变化、促进可持续发展具有重要意义。近年来,世界各国都在大力发展天然气产业,天然气占全球一次能源消费总量的比重也在逐步上升。我国是一个能源消耗大国,能源结构的战略性... 详细信息

作为一种洁净能源,天然气的开发利用对缓解能源危机、应对气候变化、促进可持续发展具有重要意义。近年来,世界各国都在大力发展天然气产业,天然气占全球一次能源消费总量的比重也在逐步上升。我国是一个能源消耗大国,能源结构的战略性调整,以及"西气东输"、"川气东送"、"海气登陆"等重大工程的实施,加快了天然气管网的建设,推进了天然气产业的发展。然而,作为天然气管网的基础传感部件,高性能流量计的发展却相对滞后。目前,我国的天然气计量领域长期被国外产品垄断,不仅给我国流量计量行业带来巨大冲击,而且严重危及国家能源信息安全。因此,开发具有我国自主知识产权的高精度气体流量计己迫在眉睫。本论文以广泛应用于天然气计量的超声波流量计作为研究对象,针对影响其计量精度的关键因素——流量计算算法进行研究,并通过对不同流场中的剖面进行识别,提高气体超声波流量计在多种复杂工况下的计量精度。在流量计算算法中,传统的超声波流量计大多采用基于高斯正交积分的权重系数法,其中精度最高、使用广泛的为Gauss-Jacobi法和OWICS法。该类算法计算简便、适用范围广,但由于源于理想流场剖面的假设、权重系数固定、只适用于特定声道等原因,造成超声波流量计在复杂流场下计量精度低、安装要求高、且易受流场类型影响的现状。在使用过程中,往往需要加装整流器等流场调制装置,且对前后直管段长度有严格要求。近几年,有学者提出将神经网络等智能算法应用于超声波流量计算,根据不同流场自适应地调节声道的权重系数,取得了较好的效果。因此,智能流量计算被认为是未来多声道超声波流量测量的重要发展趋势。然而,现有神经网络等智能算法应用于超声波流量计时还存在三大问题:1)精度仍不够高。虽然相比于传统高斯法,神经网络在精度上已经有较大提升,但由于参数较多,且对网络精度影响大,多数情况下网络的泛化能力得不到充分发挥。2)设计过程复杂。智能网络的结构和内部参数需要人为确定,但缺少统一标准,只能依赖设计者经验或反复尝试确定。3)难以应用于未知工况。一种神经网络只能应用于一种训练过的工况,而实际使用中的流场多种多样,大量的训练又面临着应用时无法确定未知工况属于哪种流场的问题。本文针对这三大问题开展研究工作,分别提出了相应的创新解决方法:1)提出利用遗传算法对神经网络进行优化,确定最优的网络结构和参数,充分发挥网络泛化能力,提高流量计算精度;2)引入近几年新提出的极限学习机(ELM)算法,解析计算出输出层权值等参数,减少训练时间,简化设计过程,解除智能算法在超声波流量计算中应用时的诸多限制;3)提出基于多级支持向量机的流场剖面识别智能算法,间接实现流场可视化的同时,对未知工况进行流场剖面自动识别,方便智能网络的应用。最后,基于由四声道气体超声波流量计搭建的实验平台,对该优化算法、极限学习机和剖面识别算法进行了综合应用与实验验证。结果表明,相比较于传统方法,本论文提出的流量计算与剖面识别算法具有明显优势。论文的主要研究内容如下:1)基于遗传算法优化的高精度流量计算神经网络针对传统神经网络应用于超声波流量计算时存在的诸多问题,利用遗传算法的最优搜索能力,寻找具体流场状况下的最佳神经网络结构和训练方法,并对网络参数进行优化。再利用优化后的神经网络对超声波流量计在具体流场状态下进行训练。训练后的网络将包含各个声道速度与最终流量之间的映射关系,以及被测流体内部的流场信息。应用于超声波流量计时,可取得较高的流量计算精度。同时,可以解决传统神经网络应用时存在的易陷入局部极小值、网络结构难以确定、精度依赖于设计者经验等问题。2)基于极限学习机的神经网络优化算法不同于传统误差反传算法(BP),极限学习机算法(ELM)主要针对单隐含层神经网络,输入层权重与阈值随机产生,而输出层权值通过解析计算得到。将该方法应用于多声道超声波流量计的流量计算,具有多方面优势:第一,解决传统神经网络训练时,由于使用误差反传、反复迭代算法而造成训练过程缓慢的问题。第二,解决传统神经网络和支持向量机的多参数确定问题,简化设计过程。传统神经网络对学习率、训练函数等参数较为敏感,支持向量机核函数及参数的选择,也缺乏统一的准则,只能凭借经验、实验对比、或交互校验等方式确定。极限学习机需要确定的参数只有一个,即隐含层神经元数,因此大大简化了设计过程。第三,提高流量计算精度。该方法避免了参数配置不当引起的网络精度下降,而且可以降低网络陷入局部极小值的风险。因此,利用极限学习机可以提高神经网络的效率和精度,促进神经网络方法在超声波流量计中的应用。3)超声波流量计流场识别智能算法鉴于目前的神经网络难以应用于未知流场类型,本论文提出了一套基于多级支持向量机的流场剖面智能识别算法,通过测量到的多声道速度,对不同管型、安装位置和角度的流场进行自动识别,获得被测流场信息,间接实现流场

关键词：多声道超声波流量计流量计算算法剖面识别算法高斯积分方法遗传算法神经网络极限学习机支持向量机流场可视化流体动力学仿真

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