混合增强的微流控通道进展

以微尺度过程强化为特征的微流控技术具有传质传热效率高、反应速率快、反应器尺寸小、可控性高以及易于放大等特点,被广泛应用于各个方面。其中,在流体混合领域,微流控技术所采用的微通道能够增强多相流体之间的传质,实现样品的快速混合,从而强化反应过程。常用的增强混合的方法可分为改变各通道结合处的通道类型(如从T型变到同轴流动聚焦)、改变通道内部结构(如从普通微通道变为含内部挡板微通道)以及改变流体的流形(如从层流变为泰勒流)三种。本文主要介绍了近年来微尺度过程强化技术在微流控通道设计方面的研究进展,分析了不同类型微流控通道的设计及原理,简述了不同类型微流控通道的混合增强效果,并介绍了微流控通道在制备纳米颗粒等功能材料方面的应用。未来,精细化、集成化且制造简单的微流控装置将会在过程强化中得到更充分的应用。

PWM高速开关阀特性分析

运用数字仿真和实验相结合的方法,研究了PWM高速开关阀的开关特性、静特性和谐波特性.对开关阀的开关运动过程进行了理论分析,建立了阀开关特性的数学模型;系统地研究了阀芯位移的静特性,对影响静特性从而影响整个系统性能的脉宽调制频率f_c,阀结构特性参数t_1,t_2,t_3,t_4等进行了讨论;分析了开关阀控制系统输出伴有稳态纹波的机理。

微泵膜片在静电驱动下的计算机模拟

对微泵膜片在静电力驱动下产生的形变和由此引起的微泵腔体体积的变化进行了计算机模拟分析，得出了膜片厚度、形状和静电驱动电压对微泵胶体体积变化的影响，以及膜片振动的固有频率与膜片厚度之间的关系．研究结果为微泵结构的设计优化提供了依据．

用于微型涡轮机的节流孔式静压气浮轴承实验

对用于厘米级微型涡轮发动机的径向静压气浮轴承展开了实验研究,分析了长径比、节流孔径、气膜间隙及供气压力等对承载力、刚度和耗气量的影响.提出了这些设计参数的优选方法,并结合直径11 cm的某微型喷气发动机,给出了与之匹配的径向静压气浮轴承设计方案:工作面直径15 mm、长度17.5 mm、节流孔径0.35 mm、气膜间隙25μm.此方案在供气绝对压力2.5 kPa时,双轴承支撑能力为13.72 N,耗气量小于1.0 g/s,有效地满足了微型涡轮发动机要求.

自由变形技术在RAE2822翼型优化设计中的应用

采用自由变形技术实现对RAE2822跨声速翼型表面的参数化,采用试验设计方法对设计参数进行计算流体力学数值模拟样本训练,最后采用Kriging代理模型和MIGA、NLPQL优化算法进行优化分析,将得到的优化变量进一步进行计算流体力学分析获得最后的优化结果。计算结果显示,自由变形参数化方法简单易行,可实现直接对网格的变形;优化的结果相比于原始翼型,升阻比增加了57. 2%,从而证明了本文方法的可行性和有效性。

集成微流体测控芯片的研制

设计、研制了集成有微泵、微沟道、微流量传感器、温度传感器的微流体测控芯片.采用有限元软件ANSYS模拟分析了将其作为冷却芯片时微沟道的散热作用,分析确定了芯片上各元件的结构.该集成芯片为硅-玻璃结构,在硅片上,利用ICP法刻蚀无阀微泵泵体和微沟道;在7740玻璃片上,以溅射、剥离法制作微流量和温度传感器;图形精确对准后硅/玻璃以静电键合方法封接.无阀微泵采用压电元件驱动.测试结果表明:集成芯片具有冷却功能,循环水的流速最大可达25.4mm/s.

一种流体驱动器—合成喷驱动器

本文介绍了一种流体驱动器—合成喷驱动器的基本原理和广泛的应用前景 ;利用量纲分析方法找出了影响合成喷驱动器工作核心—涡形成的无量纲变量 ,定性分析了它们对涡形成的影响 ,为设计合成喷驱动器指出了方向。

基于MEMS的静电微泵建模与仿真

对MEMS中应用广泛的静电微泵进行有限元建模分析.对于涉及多能量域下多场耦合的静电微泵建模,在仿真过程中进行了合理简化.其中在静态分析中,利用圆型薄板的小挠度变形理论和微机电系统中的静电力驱动理论来模拟静电—结构耦合过程;在泵膜的模态分析、谐响应分析以及非线性瞬态分析中,把腔内的流体当作附加质量作用在泵膜上,近似代替流场对泵膜的影响,从而减小计算量,提高了仿真效率.

基于硅结构的微流体控制系统

基于硅结构的微流体控制系统 (μFCs)是微机电系统 (MEMS)中的一个重要分支 ,可广泛用于生物、医学、化工、电子等领域。主要综述了微流体控制系统中的微流体传感器、微型泵、微型阀的工作结构原理及其国内外研究现状 ,同时还探讨了集成微流体控制系统的研究现状。

MCS－8098单片机在高速开关阀电液控制系统中的应用

将ＭＣＳ－８０９８单片机应用于电液高速开关阀控制系统中，作为数字型控制元件，利用其内部Ａ／Ｄ和高速输出ＨＳＯ单元，实现了对系统的数据采集、脉冲宽度调制（ＰＷＭ）和脉冲频率调制（ＰＦＭ）控制．通过实验证实了ＭＣＳ－８０９８单片机与高速开关间接口的方便灵活性和对系统ＰＷＭ／ＰＦＭ控制的有效性．

台阶式篦齿密封特性的实验研究

用实验方法研究了台阶式直齿和台阶式斜齿在不同的齿尖厚度与密封间隙比、齿数和流向的条件下,泄漏量随篦齿前后压力比的变化规律;总结提出了计算篦齿泄漏系数的经验公式。

基于MC9S12XS128模数混合式比例控制放大器的实验研究

针对数字式比例控制放大器和模拟式比例控制放大器在实际工程应用中的不足,提出一种基于MC9S12XS128单片机的模数混合式比例控制放大器。其控制算法通过模数混合PID控制器来实现,单片机对模数混合PID控制器中数字电位器的值进行调节并记忆存储。利用Tina仿真软件,对模数混合式比例控制放大器电路进行了仿真。该电路已进行了实物测试。从仿真研究和实验测试可得,所设计的基于MC9S12XS128模数混合式比例控制放大器符合设计要求。研究结果为模数混合式比例控制放大器的设计开发提供了依据。

一种新型无阀微泵的研究

研究了一种适用于微流体系统的新型无阀微泵．以单晶硅片为材料并采用微机电系统（MEMS）技术制备微泵的泵腔以及扩散口和喷口，选用弹性模量较小的聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为泵膜，利用扁平振动马达作为驱动部件，研制出一个尺寸为12mm×12mm×6mm的无阀微泵．分别对微泵的振动频率和输出流量进行了测试，结果显示：驱动电压对微泵的频率和流量均有显著影响；当驱动电压在14～3．0V范围的时候，频率和电压成线性关系；流量随着背压的增加而减小，在零背压下，当电压为1．5V时，微泵的流量达到最大值158laL／min．

基于FPGA的RFID读写器设计

阐述了RFID技术原理,以及应用于RFID技术的EPC Class 1规范。给出了基于单片机和FPGA的EPCClass 1读写器数字系统设计方案,以及整个读写器系统设计方案。重点论述了FPGA的应用,包括电源控制与单片机通信,以及实现对标签读写操作的编码和解码实现,同时给出相应关键程序的代码。

总线型大流量三相电动调节阀控制策略研究

本文构建了适用于大流量三相电动调节阀的双闭环控制模型,提出了以阀位增量为输入量的速度发生器的数学模型和模糊参数自整定PID的速度控制策略。

一种多路流体关节机构的研究

根据大型光电经纬仪提出的温度控制要求,研制了多路流体关节机构。介绍了机构研究背景,说明了该机构的组成及工作原理,并通过计算摩擦阻力矩验证了机构的可行性,最后通过实验验证设计的合理性。实验结果表明,当用添加青铜的聚四氟乙烯制作的密封隔环进行密封时,能做到不泄漏,造成的摩擦阻力矩仅为1.666 N.m。该机构工作可靠,实现了流体由静到连续转动的传输,结构紧凑,设计巧妙,完全可以满足大型高精度光电设备的使用要求。

ZnO元件油中长时间泄漏电流特性

本文提出了对ZnO元件试验前种类的选择原则,闸述了ZnO元件浸入油中长期工频老化的机理,研究了ZnO元件油中泄漏电流特性,提出了寿命估算的方法,还分析了影响油中工频稳定性的诸因素。

螺旋槽动压型口环密封动力特性研究

泵叶轮口环密封的动力特性与口环间隙内部流动特性乃至泵的运转稳定性密切相关,流动特性的改善可通过口环密封面造型来实现,为此,提出一种针对小间隙的“密封坝+螺旋线槽”微造型口环密封结构以期获得更优的口环密封动力特性。研究表明:层流模型和湍流模型计算得到的口环密封动力特性和密封性能在基本规律上具有较好的相似性,只是在参数变化的趋势和幅度上存在一定的差别,分析认为湍流模型能够更充分地反映微间隙、微结构对流动特性的影响;螺旋槽产生的动压效应和泵送效应随转速的升高、径向间隙的减小而增强;与光滑口环相比,螺旋槽口环能明显提高液膜最大压力值,且随动环偏心距的增大提升幅度更显著;可见螺旋槽造型能使口环转子获得更好的对中性,减少磨损,延长使用寿命。

冷轧带钢接触式板形仪研制及其工业应用

研制了一套适用于冷轧带钢的接触式分片内孔压磁式板形仪,并将其应用于1050HC冷轧机。利用有限元建模,对新型检测辊的结构型式、信号传输和处理方法等进行优化设计,并对板形检测信号进行合理补偿,弥补实际工况对板形检测信号的干扰误差。工业应用验证了该板形仪结构合理,使用周期长,检测信号稳定不失真,检测精度很高,为冷轧带钢板形闭环控制奠定了基础。

汽车悬架MR阻尼器的磁流变液沉降性改善研究

磁流变液沉降稳定性是影响现有汽车悬架用磁流变(MR)阻尼器使用寿命的关键因素之一。以商用成品磁流变液为基础,在理论指导下,通过实验研究改善其在磁场作用下的沉降性能。首先对磁场作用下影响磁性颗粒在磁流变液中沉降性能的主要因素进行理论分析;然后以市场现有磁流变液(MRF)产品MRF-450为基础,通过微观结构及导电导磁性能分析,对制备条件和配方进行改进;最后对改善后的磁流变液进行性能测试。力学性能测试结果表明其在改善沉降性的同时保证了力学性能,基于导电原理的稳定性测试结果显示其在MR阻尼器中静置24周后的沉降率仅为1.5%,相比传统MRF-450降低19.6%。