检索结果-内蒙古大学图书馆

汽车工程 2007年第10期29卷 873-875页

作者：陈小东詹樟松长安汽车工程研究院重庆401120

应用计算流体动力学技术,选用可实现k-ε模型和非平衡壁面函数,建立一款长安轿车的外表面及其外流场模型(采用12mm和8mm两种网格尺寸),对其进行流体动力学仿真,求得气动阻力与升力系数,并和风洞试验结果做了对比。结果表明,采用细网格... 详细信息

应用计算流体动力学技术,选用可实现k-ε模型和非平衡壁面函数,建立一款长安轿车的外表面及其外流场模型(采用12mm和8mm两种网格尺寸),对其进行流体动力学仿真,求得气动阻力与升力系数,并和风洞试验结果做了对比。结果表明,采用细网格模型的仿真结果较为精确,气动阻力系数与试验值的误差仅为4.4%。

关键词：汽车空气动力学计算流体动力学仿真风洞试验

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高速电主轴内置电机空气摩擦损耗研究

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电机与控制应用 2014年第10期41卷 20-25页

作者：高思煜丁辉程凯富宏亚哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 数字制造装备与技术国家重点实验室湖北武汉430074

为研究高速电主轴内置电机空气摩擦损耗随电机转速的变化规律,采用解析和计算流体动力学两种方法对不同转速工况下的内置电机空气摩擦损耗进行了理论分析。结果表明,基于解析计算得到的空气摩擦损耗与采用计算流体动力学方法仿真的结果... 详细信息

为研究高速电主轴内置电机空气摩擦损耗随电机转速的变化规律,采用解析和计算流体动力学两种方法对不同转速工况下的内置电机空气摩擦损耗进行了理论分析。结果表明,基于解析计算得到的空气摩擦损耗与采用计算流体动力学方法仿真的结果基本一致。通过电机空载试验,采用损耗分离法得到不同转速下内置电机的空气摩擦损耗,试验数据和仿真分析结果相吻合,表明对高速电主轴内置电机空气摩擦损耗解析与仿真的方法是有效的。

关键词：高速电主轴内置电机空气摩擦损耗计算流体动力学仿真

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轿车车身外流场的CFD仿真与实验验证

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重庆交通大学学报（自然科学版） 2011年第3期30卷 470-475页

作者：江洪唐鹏重庆工业职业技术学院重庆401120

基于CFD数值仿真,选用Realizableκ-ε湍流模型和非对称壁面函数,建立一款轿车的外流场模型,对该款车的外部流场情况进行分析,并和风洞试验结果做了对比。结果表明:CFD仿真计算得出的风阻系数与实验测定值误差在5%左右,可满足工程需要... 详细信息

基于CFD数值仿真,选用Realizableκ-ε湍流模型和非对称壁面函数,建立一款轿车的外流场模型,对该款车的外部流场情况进行分析,并和风洞试验结果做了对比。结果表明:CFD仿真计算得出的风阻系数与实验测定值误差在5%左右,可满足工程需要。测试点与实验值有一定误差,但趋势基本吻合。

关键词：汽车空气动力学计算流体动力学仿真风洞试验

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高性能金刚石薄膜的制备、摩擦学性能及其在内孔表面的应用研究

高性能金刚石薄膜的制备、摩擦学性能及其在内孔表面的应用研究

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作者：王新昶上海交通大学

学位级别：博士

机械、化工等领域中许多耐磨减摩器件的工作表面为内孔表面,比如拉拔模具、喷嘴和阀门等工具和器件,在应用过程中其内孔表面的磨损非常严重,寿命短,损耗大,严重制约了生产效率和产品质量的提高,难以保障长期运行过程中关键装备的工作稳... 详细信息

机械、化工等领域中许多耐磨减摩器件的工作表面为内孔表面,比如拉拔模具、喷嘴和阀门等工具和器件,在应用过程中其内孔表面的磨损非常严重,寿命短,损耗大,严重制约了生产效率和产品质量的提高,难以保障长期运行过程中关键装备的工作稳定性和可靠性,一种创新技术就是在耐磨减摩器件内孔表面采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,简称CVD)技术沉积高性能金刚石薄膜,这对于大幅度延长耐磨减摩器件的使用寿命,显著提高生产效率和改善相关产品的质量,满足极端工况下关键装备高可靠性和长寿命方面的要求,具有十分重要的意义,必将有力促进相关领域技术瓶颈的突破,取得显著的社会经济效益。然而,相对于外表面,内孔金刚石薄膜涂层技术具有特殊性,在内孔表面尤其是小孔径、超大孔径和复杂形状内孔表面沉积金刚石薄膜的工艺难以实现;此外,现有常规金刚石薄膜膜基结合力低、表面粗糙度高等问题也严重制约了内孔金刚石薄膜涂层技术的产业化应用。本文采用适用于产业化内孔金刚石薄膜沉积的热丝CVD(Hot filament CVD,简称HFCVD)方法,围绕金刚石薄膜在内孔应用的关键技术,即针对不同类型内孔应用制备具有针对性的高性能金刚石薄膜、高性能金刚石薄膜的摩擦学性能、内孔沉积金刚石薄膜的温度场和气场分布、金刚石薄膜在不同类型内孔表面的制备及产业化应用等,主要完成了以下研究工作:1.高性能HFCVD金刚石薄膜的制备及性能表征。选用甲烷、丙酮、甲醇、乙醇四种碳源,探讨了碳源对常规微米金刚石(Micro-crystalline diamond,简称MCD)薄膜制备及性能表征的影响规律及机理,研究结果表明,采用甲烷可以提高薄膜质量,采用丙酮可以获得较高的形核密度、形核尺寸及生长速率,同时保证较好的薄膜质量;在上述研究基础上,选用丙酮碳源开发了两类基于无毒硼掺杂的复合金刚石薄膜制备新技术,其中硼掺杂-常规微米复合金刚石(Boron doped and undoped micro-crystalline compositediamond,简称bd-ucd)薄膜具有优异的附着性能和极高的表面硬度,其表面纳米硬度达到了84.354gpa,而硼掺杂-常规微米-细晶粒复合金刚石(borondoped,undopedmicro-crystallineandfinegrainedcompositediamond,简称bd-um-fgcd)薄膜则具有优异的附着性能、较低的表面粗糙度(ra值约为104.71nm)和良好的表面可抛光性,此外其表面纳米硬度也达到了72.657gpa。2.面向内孔应用的hfcvd金刚石薄膜的冲蚀磨损性能及机理研究。采用气动颗粒冲蚀磨损试验机,系统研究了金刚石薄膜的冲蚀磨损性能,并结合赫兹碰撞等理论对其冲蚀磨损机理进行了深入分析。基体对金刚石薄膜冲蚀磨损性能的影响取决于薄膜和不同基体材料间附着性能的差异;在一定的薄膜厚度范围内,mcd和硼掺杂金刚石(boron-dopeddiamond,简称bdd)薄膜的冲蚀磨损性能表现出随薄膜厚度单调递增的趋势,但是当薄膜厚度过大时,mcd薄膜非常容易脱落,此外,当薄膜厚度接近最大剪应力深度时,薄膜冲蚀磨损性能也会显著下降。对比研究结果表明,相比mcd薄膜,硼掺杂可有效改善薄膜的冲蚀磨损性能;细晶粒金刚石(finegraineddiamond,fgd)薄膜冲蚀磨损性能最差;由于底层硼掺杂的作用,bd-um-fgcd复合薄膜具有较好的冲蚀磨损性能;bd-ucd复合薄膜则具有最佳的冲蚀磨损性能。当冲蚀速度ve=160m/s,冲蚀角度αe=30°时,mcd薄膜的稳态冲蚀磨损率为0.71mg/kg,冲蚀磨损寿命为110min,bdd薄膜的稳态冲蚀磨损率为0.62mg/kg,冲蚀磨损寿命显著提高到215min,fgd薄膜的稳态冲蚀磨损率为0.74mg/kg,冲蚀磨损寿命仅有95min,bd-ucd复合薄膜的稳态冲蚀磨损率降低到0.57mg/kg,冲蚀磨损寿命显著提高到220min,bd-um-fgcd复合薄膜的稳态冲蚀磨损率为0.74mg/kg,冲蚀磨损寿命显著提高到205min。从碳源角度分析,采用甲烷沉积的金刚石薄膜具有较高的纯度和较少的缺陷,因此表现出较好的冲蚀磨损性能。3.面向内孔应用的hfcvd金刚石薄膜的摩擦磨损性能及机理研究。分别采用球盘旋转式标准摩擦磨损试验机以及基于内孔线抛光机设计的新型磨损试验方法,系统研究了不同金刚石薄膜在标准试验条件下的摩擦磨损性能(标准摩擦磨损性能)及其在模拟应用的试验条件下的摩擦磨损性能(应用摩擦磨损性能)。对比研究结果表明:与mcd薄膜相比,硼掺杂可显著改善金刚石薄膜的应用摩擦磨损性能,提高薄膜在应用摩擦磨损试验条件下的寿命;fgd薄膜在应用摩擦磨损试验条件下的寿命极短,但是表现出非

关键词： HFCVD金刚石薄膜内孔应用碳源硼掺杂摩擦学性能计算流体动力学仿真

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压电式按需滴化微喷射生物3D打印技术的研究与优化

压电式按需滴化微喷射生物3D打印技术的研究与优化

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作者：时佳东北大学

学位级别：博士

生物打印,是一种广泛应用于生物制造的快速成型技术。根据由计算机辅助设计获得的虚拟设计数据,生物打印可用于按层制造三维实物。目前按需滴化微喷射生物打印是一种非常前沿的生物打印技术,具有高输出和性价比高的特点。与传统的细胞... 详细信息

生物打印,是一种广泛应用于生物制造的快速成型技术。根据由计算机辅助设计获得的虚拟设计数据,生物打印可用于按层制造三维实物。目前按需滴化微喷射生物打印是一种非常前沿的生物打印技术,具有高输出和性价比高的特点。与传统的细胞种植技术相比,按需滴化微喷射生物打印可以打印三维组织结构,为细胞提供更适于生长的环境,并且可以直接在指定的空间位置打印多种细胞类型和生物材料。为了实现器官制造,生物墨水中的细胞必须被稳定地打印在指定的位置上,并且具有足够的活力和增殖能力,从而实现复杂的生物结构和功能。然而,这些目标仍是按需滴化微喷射生物打印技术发展中待解决的问题。本文基于压电式按需滴化微喷射生物打印技术,采用计算流体动力学数值仿真、机器学习和多目标优化方法解决这些问题,主要研究内容包括:(1)基于计算流体动力学仿真,分析按需滴化微喷射生物打印过程中的剪切力及其对细胞活力和细胞增殖的影响:通过建立压电式按需滴化微喷射生物打印喷头的数值仿真模型和实施的实验,研究了在打印过程中喷嘴内部剪切力的产生及其对细胞活力和细胞增殖率的影响。该模型利用压电效应原理和计算流体动力学分析了电压脉冲中剪切力的分布和变化,并由实验验证。除此之外,该模型还用于开展剪切力的参数化研究,包括施加的电压、生物墨水粘度和喷嘴直径。仿真结果表明,剪切力随着电压和生物油墨粘度的增加以及喷嘴直径的减小而增大。基于剪切力的模拟结果,开展细胞实验表明,随着剪切应力的增加,细胞活力和细胞增殖率均降低,其中剪切力对细胞增殖率的影响大于对细胞活力的影响。基于该模型,按需滴化微喷射生物打印过程中产生的剪切力能够与工程特征(例如打印参数)和细胞特征(例如细胞活力和细胞增殖)相关联。该模型可用于通过优化打印参数降低按需滴化微喷射生物打印过程中的剪切力,从而改善细胞活力和细胞增殖能力。(2)基于机器学习的用于精确按需滴化微喷射生物打印的细胞注射控制:基于机器学习的细胞喷射控制(LCIC)方法的新型机器学习方法被证明可以有效控制按需滴化微喷射生物打印过程,取代试验过程,同时自动消除星形液滴。LCIC方法由压电式按需滴化微喷射生物打印的仿真模型和基于人工神经网络算法的全连接层神经网络组成。仿真模型考虑了逆压电效应,用于代替重复实验来收集数据;仿真数据用于训练全连接层神经网络;之后利用众所周知的全连接层神经网络分类性能自动优化打印参数。LCIC方法的测试精度为90%。实验表明,LCIC方法显著削弱了压电式按需滴化微喷射生物打印过程中的星型液滴现象,大幅提高了打印效率,所得结果满足打印复杂人造组织制造精度的要求。LCIC方法可以进一步用于优化按需滴化微喷射生物打印喷头的结构和加强细胞行为。(3)通过机器学习进行按需滴化微喷射生物打印的多目标优化设计:为了提高打印精度和打印稳定性,我们提出了基于全连接神经网络的按需滴化微喷射生物打印参数的多目标优化设计方法。多目标问题包括两个目标函数。一个是用全连接神经网络构建的,用于建立形成星形液滴的模型。另一个目标函数用于减小液滴直径和提高液滴速度。本文引入了具有自适应学习速率的混合多次子梯度下降束方法(HMSGDBA),将多次子梯度下降束方法(MSGDB)与自适应动量预估(Adam)算法相结合,搜索多目标优化问题的帕累托最优集。通过与MSGDB算法的对比研究证明了 HMSGDBA的优越性。实验结果表明,使用该方法优化打印参数后,打印过程可以稳定产生单液滴,液滴速度从0.88 m/s增加到2.08 m/s。该多目标优化方法可以提高打印精度和稳定性,有利于实现精确的细胞阵列和复杂的生物学功能。该多目标优化设计方法可用于指导细胞打印实验平台的搭建。

关键词：按需滴化微喷射生物打印星形液滴计算流体动力学仿真全连接层神经网络多目标优化

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基于CFD的气体静压高推力轴承仿真研究

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计算机仿真 2020年第7期37卷 219-223页

作者：毛宁宁雷中舵孙雅洲哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

气体静压轴承能实现高精度而在超精密设备中备受青睐,但承载力和刚度较低长期限制着其进一步发展。针对提高气体静压轴承的承载力和刚度,基于CFD方法定量分析了气体静压止推轴承4种表面结构对其承载力和刚度的影响。基于通用曲线法编写... 详细信息

气体静压轴承能实现高精度而在超精密设备中备受青睐,但承载力和刚度较低长期限制着其进一步发展。针对提高气体静压轴承的承载力和刚度,基于CFD方法定量分析了气体静压止推轴承4种表面结构对其承载力和刚度的影响。基于通用曲线法编写人机交互界面计算气体静压轴承的承载力,与有限元分析结果基本吻合。运用正交试验方法分析了均压槽的长度、宽度、深度及气膜厚度对气体静压轴承的承载能力的影响程度,在兼顾稳定性的前提下优选了均压槽几何尺寸。研究结果表明,在气体静压轴承表面圆周方向和直径方向开设优选参数的均压槽能提高承载力49.71%,同时能够大幅度改善刚度。

关键词：气体静压轴承计算流体动力学仿真承载力均压槽小孔节流

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基于CFD的气敏特性测试室气体均匀性仿真分析

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传感器与微系统 2023年第8期42卷 30-34页

作者：陆文佳吴才章李博河南工业大学电气工程学院河南郑州450001 河南省计量测试科学研究院河南郑州450000

开发高性能的气体传感器,必须确保合格的传感器响应测试。而大多数发生在传感器表面的化学/物理过程都受到测试室内气体分布均匀性的影响。通过计算流体动力学(CFD)仿真,设计了一种气敏特性多通道测试室。首先,对测试室结构建立三维模... 详细信息

开发高性能的气体传感器,必须确保合格的传感器响应测试。而大多数发生在传感器表面的化学/物理过程都受到测试室内气体分布均匀性的影响。通过计算流体动力学(CFD)仿真,设计了一种气敏特性多通道测试室。首先,对测试室结构建立三维模型并采用滑移网格处理;然后,采用kω-SST和SAS湍流模型计算不可压缩条件下的Navier-Stokes方程;最后,经后处理,获得室内空气龄、流速场均匀性综合信息。结果表明:当孔径比β=0.67时,传感器表面流量覆盖率为90.41%,流速阶梯性变化对传感器稳定性影响小于4.06%,相较于其他的孔径比,对响应时间的稳定性提升了230%,为实际的测试室开发提供了理论依据。

关键词：分布均匀性计算流体动力学仿真孔径比覆盖率

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农用柴油发动机冷却风扇优化设计