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第十二届全国流体力学学术会议

作者：刘琛林建忠欧阳振宇流体传动及控制国家重点实验室(浙江大学) 冲击与安全工程教育部重点实验室(宁波大学)

本文采用浸没边界格子玻尔兹曼法(IB-LBM)对给定表面切向速度的椭圆形Squirmer的推进运动进行数值模拟,研究了雷诺数(Re)、颗粒游动强度(β)和长径比(AR)对椭圆形Squirmer运动稳定性的影响。结果表明,相对于pusher (尾部鞭毛驱动)和中性... 详细信息

本文采用浸没边界格子玻尔兹曼法(IB-LBM)对给定表面切向速度的椭圆形Squirmer的推进运动进行数值模拟,研究了雷诺数(Re)、颗粒游动强度(β)和长径比(AR)对椭圆形Squirmer运动稳定性的影响。结果表明,相对于pusher (尾部鞭毛驱动)和中性Squirmer (表面纤毛驱动),puller (头部鞭毛驱动)的运动稳定性更容易被破坏,并且存在三种运动状态:稳定、振荡和不稳定状态。当Re≤1或β≤1时,puller始终保持稳定;AR较大的puller相对稳定。该研究对药物输运及椭圆形微型机器人的研发有指导意义。

关键词：椭圆形Squirmer 切向速度 IB-LBM 运动稳定性

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协同流动对台阶乳化生成Janus液滴的影响研究

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分析化学 2020年第1期48卷 57-65页

作者：连娇愿郑素霞许忠斌阮晓东浙江大学能源工程学院化工机械研究所杭州职业技术学院浙江大学流体传动及控制国家重点实验室

连续相协同流动可增加台阶乳化的通量和控制灵活性,对液滴微流控有重要影响。本研究搭建了多通道台阶乳化装置制备Janus液滴,研究协同流动对Janus液滴生成的影响。首先,制备并优化多通道台阶乳化芯片,实现了Janus液滴的稳定生成。其次,... 详细信息

连续相协同流动可增加台阶乳化的通量和控制灵活性,对液滴微流控有重要影响。本研究搭建了多通道台阶乳化装置制备Janus液滴,研究协同流动对Janus液滴生成的影响。首先,制备并优化多通道台阶乳化芯片,实现了Janus液滴的稳定生成。其次,通过改变连续相和离散相的流量,研究了其对Janus液滴生成的影响。发现改变两相流量,Janus液滴直径和频率发生相应变化,但其生成稳定性不受影响:当连续相流量增大时,生成的Janus液滴直径减小,频率增加;当离散相流量增大时,生成的Janus液滴直径增大,频率亦增大。在本实验条件下,两组分Janus液滴直径可控制在638～1640μm之间,产生频率可控制在0.02～2.2 Hz之间。在此基础上,制作了三组分液滴生成芯片,并成功制得了三组分液滴。通过改变两相流量发现,三组分液滴直径随流量增加的变化更大,说明协同流动作用对三组分液滴生成的影响更大。本研究采用台阶乳化方法实现了液滴大小可在线调控的二组分和三组分液滴制备,为化学化工和微量分析检测研究提供了依据和方法。

关键词：协同流动微流控 Janus液滴台阶乳化化学化工分析检测

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椭圆形自驱动颗粒和被动颗粒在狭窄通道中的沉降

椭圆形自驱动颗粒和被动颗粒在狭窄通道中的沉降

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：刘琛林建忠欧阳振宇宁波大学机械工程与力学学院压力容器与管道安全浙江省工程研究中心宁波大学机械工程与力学学院冲击与安全工程教育部重点实验室浙江大学航空航天学院流体传动及控制国家重点实验室

自驱动颗粒与被动物体的水动力相互作用广泛存在于自然界及实际应用中,与微生物的捕食、趋触性,微型游动器件的货物输运,靶向药物输运等过程密切相关。本文基于浸没边界格子玻尔兹曼法对椭圆形被动颗粒和给定边界切向速度的自驱动颗粒... 详细信息

自驱动颗粒与被动物体的水动力相互作用广泛存在于自然界及实际应用中,与微生物的捕食、趋触性,微型游动器件的货物输运,靶向药物输运等过程密切相关。本文基于浸没边界格子玻尔兹曼法对椭圆形被动颗粒和给定边界切向速度的自驱动颗粒在狭窄通道中相继沉降的多相流体动力学问题进行了数值模拟。重点研究了不同通道宽度、自驱动强度和长径比对两种颗粒沉降模式、沉降速度、水动力效率等沉降特性的影响。

关键词：自驱动颗粒被动颗粒沉降浸没边界格子玻尔兹曼法

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液压油箱用固液旋流分离器分离效率影响规律

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机械工程学报 2021年第24期57卷 102-113页

作者：张晋尹文龙程昱杰杨起帆李莹祝毅燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制实验室秦皇岛066004 先进制造成形技术及装备国家地方联合工程研究中心秦皇岛066004 浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

颗粒物污染是影响移动装备液压元件及系统性能的主要原因之一,液压油箱考虑去除杂质功能会增加其设计容积,不利于液压系统轻量化设计。应用离心分离的原理,使不同密度的介质在高速旋转的流场中进行分级筛选,可快速去除液压油中大颗粒污... 详细信息

颗粒物污染是影响移动装备液压元件及系统性能的主要原因之一,液压油箱考虑去除杂质功能会增加其设计容积,不利于液压系统轻量化设计。应用离心分离的原理,使不同密度的介质在高速旋转的流场中进行分级筛选,可快速去除液压油中大颗粒污染物,提高液压系统可靠性,提升过滤器使用寿命。由于旋流分离器中流场的流动形式复杂,预测旋流分离器内部的流场特性、颗粒运动轨迹十分困难。因此,研究旋流分离器流场流动规律和污染物旋流分离机理,可以为液压系统污染物分离和去除提供理论基础。针对固液旋流分离器的流场分布规律和污染物分离效率的影响规律展开研究。根据旋流分离理论设计了固液旋流分离器结构,分析旋流分离器不同直径和长度下,固液旋流分离器轴向速度、切向速度的分布规律,通过粒子图像测速法对仿真结果进行试验验证,得到结构参数对分离效率的影响规律。结果表明,当中心的轴向速度为负值、壁面附近的轴向速度为正值时,切向速度越大,越有利于分离液压油中的颗粒。该研究结果可对液压油箱用固液旋流分离器的结构设计提供理论指导。

关键词：旋流分离器速度分布污染物颗粒有限元分析

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海洋观测方法之研究

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海洋学报 2019年第10期41卷 182-188页

作者：陈鹰浙江大学海洋学院流体传动及机电系统国家重点实验室(浙江大学)

本文讨论了海洋观测技术的定义,厘清了其与海洋探测技术和海洋监测技术的关系,并在认识海洋观测数据本质的基础上,从技术性、实时性、经济性和适用性等4个方面,来讨论海洋观测方法。本文研究表明,抓着观测数据的本质保障观测数据的质量... 详细信息

本文讨论了海洋观测技术的定义,厘清了其与海洋探测技术和海洋监测技术的关系,并在认识海洋观测数据本质的基础上,从技术性、实时性、经济性和适用性等4个方面,来讨论海洋观测方法。本文研究表明,抓着观测数据的本质保障观测数据的质量;观测手段特别是平台技术决定观测技术的实时性;实时性反映海洋观测任务的需要及观测技术的水平;经济性决定观测技术的选用;适用性进一步决定海洋观测技术的最佳形式,甚至衍生出新的观测技术。

关键词：海洋观测方法实时性适用性

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基于梯度分类的复杂背景椭圆快速检测方法

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浙江大学学报（工学版） 2018年第5期52卷 943-950页

作者：吴晨睿张树有何再兴浙江大学流体传动及控制国家重点实验室浙江杭州310027

针对复杂背景下椭圆特征由于重叠、缺失、嵌套等原因导致的检测效率低、误检率高的问题,提出基于梯度分类与多边形辨识的椭圆快速检测方法.该方法通过边缘检测算子对采集的图像进行预处理,获取图像边缘的梯度信息.根据边缘灰度梯度与凹... 详细信息

针对复杂背景下椭圆特征由于重叠、缺失、嵌套等原因导致的检测效率低、误检率高的问题,提出基于梯度分类与多边形辨识的椭圆快速检测方法.该方法通过边缘检测算子对采集的图像进行预处理,获取图像边缘的梯度信息.根据边缘灰度梯度与凹凸性将边缘线分为4类圆弧特征,通过对4类圆弧特征的聚类初步确定备选的椭圆集合.利用椭圆内包多边形为凸多边形的特点,对候选椭圆集合进行快速辨识.应用非迭代几何最小二乘法拟合椭圆参数,通过椭圆残差判定与椭圆的去伪过程,获得最终的椭圆特征.实验结果表明,该方法在椭圆检测效率与准确性上较经典算法均有提升.

关键词：椭圆检测圆弧特征边缘梯度多边形辨识最小二乘法

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基于自适应鲁棒控制算法的硬岩隧道掘进机水平方向轨迹纠偏控制

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机械工程学报 2018年第1期54卷 113-119页

作者：邵诚俊廖建峰刘之涛苏宏业浙江大学工业控制技术国家重点实验室杭州310027 浙江大学流体传动及控制国家重点实验室杭州310027

硬岩隧道掘进机在施工过程中掘进轨迹与施工设定轴线无法时刻保持一致,需要轨迹纠偏控制来实现施工的顺利进行。敞开式硬岩隧道掘进机可通过调节左右推进油缸推力对装备的水平方向位姿进行调节。对掘进装备的主驱动-推进-撑靴多系统进... 详细信息

硬岩隧道掘进机在施工过程中掘进轨迹与施工设定轴线无法时刻保持一致,需要轨迹纠偏控制来实现施工的顺利进行。敞开式硬岩隧道掘进机可通过调节左右推进油缸推力对装备的水平方向位姿进行调节。对掘进装备的主驱动-推进-撑靴多系统进行运动学分析和动力学建模,得到掘进机的水平方向纠偏调向模型。为解决模型中的参数不确定项和不确定非线性项,利用自适应鲁棒控制策略设计轨迹纠偏控制器,通过仿真结果可知,设计的控制器能快速、平滑且精确地进行纠偏调控。

关键词：敞开式硬岩隧道掘进机动力学模型轨迹纠偏自适应鲁棒控制

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胶质母细胞瘤多模态磁共振图像自动分割

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浙江大学学报（工学版） 2019年第2期53卷 355-363页

作者：赖小波张学群许茂盛浙江中医药大学医学技术学院浙江杭州310053 浙江大学流体传动与控制国家重点实验室浙江杭州310027 浙江中医药大学第一临床医学院浙江杭州310006

针对大多数传统胶质母细胞瘤(GBM)多模态磁共振(MR)图像分割算法未能将整个肿瘤细分为不同子区域的问题,提出基于混合特征和先验知识的GBM多模态MR图像自动分割算法.配准GBM多模态MR图像,将头部区域方位调整到近似未旋转位置,并利用N4IT... 详细信息

针对大多数传统胶质母细胞瘤(GBM)多模态磁共振(MR)图像分割算法未能将整个肿瘤细分为不同子区域的问题,提出基于混合特征和先验知识的GBM多模态MR图像自动分割算法.配准GBM多模态MR图像,将头部区域方位调整到近似未旋转位置,并利用N4ITK法进行偏置场校正.在提取GBM多模态MR图像局部位置特征、强度特征、纹理特征、对称特征和上下文特征后,应用随机森林分类器初步分割GBM多模态MR图像.考虑GBM肿瘤解剖结构先验知识,移除小区域和中值滤波后得到最终分割结果.以Dice相似性系数作为评价指标,利用所提出的算法对TCGA-GBM和CH-GBM数据库中整个肿瘤进行分割,获得的平均Dice相似性系数分别为0.871、0.882.结果表明,该算法能以较高的准确率分割GBM多模态MR图像,适用于临床GBM多模态MR图像分割任务.

关键词：胶质母细胞瘤(GBM) 多模态磁共振(MR)图像自动分割混合特征先验知识

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纳米颗粒两相流中脉动凝并项的研究

纳米颗粒两相流中脉动凝并项的研究

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中国力学大会（CCTAM 2019）

作者：杨海林石瑞芳林建忠浙江大学流体传动及控制国家重点实验室

为了研究纳米颗粒两相湍流,对Smoluchowski的颗粒基本动力学方程(PGDE)进行雷诺平均,得到数浓度脉动导致的凝并项。由于该项没有现成的理论和模型,封闭该项处理起来比较困难,在过去的研究中往往被直接忽略。本工作从凝并动力学过程导致... 详细信息

为了研究纳米颗粒两相湍流,对Smoluchowski的颗粒基本动力学方程(PGDE)进行雷诺平均,得到数浓度脉动导致的凝并项。由于该项没有现成的理论和模型,封闭该项处理起来比较困难,在过去的研究中往往被直接忽略。本工作从凝并动力学过程导致的数浓度增减着手进行模块化,即在计算中考虑脉动凝并项。通过分析该项的尺度特征,选取了与脉动数浓度强度自关联相关的流场统计物理量进行研究,得到完全封闭的雷诺平均PGDE。采用泰勒展开矩方法(TEMOM)将连续分布函数化为三个待求解的矩及其相应的矩方程,再与N-S方程耦合求解圆湍射流场,得到颗粒的空间演变信息。将脉动数浓度强度的数值结果与实验作对照,发现本文的假设具有一定的合理性。并将考虑与不考虑脉动凝并假设的数值结果进行分析对比,发现在圆湍射流场中远离喷口位置(x?D>10)的地方脉动凝并假设会对结果产生影响,认为数浓度脉动强度会增强凝并作用。

关键词：纳米颗粒两相流颗粒基本动力学方程雷诺平均脉动凝并项矩方法

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基于泵阀联合调节的并联离心泵组高可靠性优化

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排灌机械工程学报 2018年第12期36卷 1205-1210,1221页

作者：赖周年杨帅武鹏吴大转浙江大学化工机械研究所浙江杭州310027 浙江大学流体传动及控制国家重点实验室浙江杭州310027

针对离心泵常见的"大泵小用"问题,在常规多泵PID变频供水系统的基础上,通过优化投入运行的离心泵的数量和适当关小控制阀的方法提出了1种可以在一定程度上改善离心泵偏工况问题的方法.搭建了1套3台离心泵并联泵组试验台,并进... 详细信息

针对离心泵常见的"大泵小用"问题,在常规多泵PID变频供水系统的基础上,通过优化投入运行的离心泵的数量和适当关小控制阀的方法提出了1种可以在一定程度上改善离心泵偏工况问题的方法.搭建了1套3台离心泵并联泵组试验台,并进行了测试.试验结果表明,文中提出的方法能够以增加一定的能耗为代价,在一定程度上改善离心泵的偏工况运行情况,提高离心泵的可靠性.当偏工况情况过于严重时,采用控制阀调节工况点的方法将会大大增加管路阻力,牺牲大量的能源,使得此方法欠缺经济性.当取消控制阀的作用仅保留泵数优化时,文中方法能够同时实现节能和一定程度上改善偏工况程度,但整体偏工况程度依然较严重.实际工程中可结合具体应用中对能耗与可靠性的权重倾向进行合理选择.

关键词：离心泵组泵可靠性泵数优化变频控制泵阀联合调节

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