板栅和极板的电学仿真分析

充分考虑铅酸蓄电池内部欧姆电阻极化和电化学极化的影响,根据欧姆定律、塔菲尔方程和拉普拉斯方程进行数学简化处理,建立极板对的电学仿真模型,并利用有限元分析软件开发了不同结构板栅和极板的电场分析,增设正、负极活性物质与电解液之间界面的接触电导率,对拉网、冲孔结构的板栅和极板进行不同放电倍率模拟,得到板栅、铅膏及电解液层的电势和电流密度分布图。不同倍率放电模型与实际建立的数学模型和相应的数值分析结果具有高度相关性,非常有助于指导板栅结构的优化设计。

豆浆通电加热过程有限元解析与验证

在通电加热加工充填豆腐的过程中,豆浆内部的温度分布对豆腐质构均匀性有很大的影响。研究豆浆通电加热过程中内部温度的分布及变化,有利于豆腐加热凝固系统的研发。对通电加热槽内豆浆的连续通电加热过程进行有限元二维模拟,并进行了实验验证。结果表明,通电加热过程中豆浆的电导率与温度之间呈线性关系;升温速率随着温度的增加而增加;豆浆内部温度分布比较均匀,靠近加热槽壁的豆浆温度较低,且随着加热时间从50 s增加到300 s,豆浆的最大温差从3℃增大到20.2℃。模拟结果和实验结果之间的均方根误差为1.86%,利用有限元模拟很好地预测了通电加热过程中豆浆内部的温度分布和变化。

用矢量电位有限元法改进新型感应钢包炉包壳结构的设计

本文提出了计算感应钢包炉金属包壳中的涡流场的矢量电位有限元法．利用这一方法计算了新一代感应钢包炉的包壳中的涡流分布以及由此产生的涡流损耗．并在此基础上分析了感应钢包炉包壳结构中由径向磁场产生的涡流损耗随包壳分瓣数的变化规律，给出了合理的包壳分瓣数与包壳的几种改进方案．

励磁线圈磁场约束金属射流变形的作用机理研究

为探究励磁线圈磁场对金属射流变形的作用机理,提出了励磁线圈脉冲磁场作用下,金属射流中感应电流密度、磁感应强度及电磁力密度分布的理论模型,建立了励磁线圈约束金属射流的有限元模型,进行了电磁-温度-结构多物理场耦合分析,最后进行了试验验证。结果表明,励磁线圈磁场能够对金属射流进行有效约束,电磁力做功和欧姆热效应的累积,引起金属射流发生有效变形,使金属射流整体更加均匀,进而可延缓金属射流劲缩部分断裂的过程,增强破甲弹对目标的侵彻穿深能力。

基于有限元模型的欧姆加热预煮鸡蛋凝固过程解析

针对传统的鸡蛋预煮方法升温条件不可控,蛋清、蛋黄凝固状态难以控制等问题,该研究通过试验明确了蛋壳导电性能,在此基础上建立并验证了欧姆加热预煮鸡蛋过程的有限元模型,研究了欧姆加热预煮鸡蛋过程中鸡蛋内部的温度分布,分析了欧姆加热对鸡蛋凝固过程的影响,明确了电场强度和摆放方向对鸡蛋内部升温速率与温度分布的影响。结果表明:欧姆加热条件下,蛋壳可近似视为绝缘体;欧姆加热预煮鸡蛋是壳外溶液在欧姆效应下温度升高,通过热传导作用来实现的;建立了欧姆加热预煮鸡蛋的有限元模型并进行验证,温度模拟值与实测值之间的相对均方根误差均小于5%;鸡蛋长轴沿垂直电极板方向摆放,有利于改善鸡蛋内部加热均匀性;可以通过控制欧姆加热条件确定鸡蛋的凝固状态,达到控制鸡蛋蛋清、蛋黄凝固时间及状态的目的。研究结果可为开发基于欧姆加热的鸡蛋预煮装置提供参考。

液态食品连续欧姆加热的数值模拟

为研究液态食品欧姆加热过程的温度场和速度场分布,实验采用有限元数值计算的方法,对圆柱状加热室中自来水和豆浆的连续欧姆加热过程进行三维稳态数值模拟,分析不同截面加热室速度场和温度场,以及不同流速对加热室的温度分布的影响。加热室中心温度模拟计算结果与参考文献值对比,自来水和豆浆的误差分别为2.32℃和2.65℃,数值模拟很好地预测了自来水和豆浆加热过程中的速度场和温度场。

基于MEMS的压阻式一体化矢量水听器

随着水下探测技术的发展,为满足水听器更精准的定位和更远距离的探测要求,提出了一种基于微电子机械系统(MEMS)的压阻式一体化矢量水听器。设计了一套能够将硅纤毛与二氧化硅悬臂梁相集成的工艺方案,以期解决长期以来由于纤毛二次集成带来的一致性误差。对水听器的性能进行有限元仿真分析,通过应力仿真得出理论上能够将其灵敏度提高约11.3 dB,模态分析表明其具有更宽的工作频带,证明该方案能够有效优化水听器的性能。介绍了该方案的具体工艺流程及重点工艺步骤,完成了一体化矢量水听器的制备。通过扫描电子显微镜(SEM)进行形貌观测,得到悬臂梁长为247μm、宽为121μm、厚为3.3μm,与设计指标基本一致,验证了工艺设计的合理性。对压敏单元进行电阻测试,得到了线性度很高的I-V特性曲线,说明其欧姆接触良好。分别对4个悬臂梁上的压敏电阻进行电阻测试,阻值均为(7 000±50)Ω,表明电阻的一致性很好,符合矢量水听器的设计需求。

金属包层渐变平板光波导的边缘元分析

采用将边缘元法和欧姆损耗微扰法相结合的办法,研究了任意折射率分布的金属包层平板光波导的传输特性和损耗特性,并由此计算了几种典型任意折射率分布波导的复传播常数.数值结果与文献中用不同方法得到的数据准确吻合,证实了该方法是有效的,具有广泛的适用性.

“纯电阻元件”与“线性元件”概念讨论

中学及大学教材上总是将“纯电阻元件”及“线性元件”这两个概念同时介绍,使得这两个概念含糊不清.通过本质分析及实例研究,试图划清这两个概念的界限,希望对今后的教材编辑有所帮助.

惯导平台长时间通电有限元热分析

长时间通电会造成惯导平台腔内温度场发生较大变化,鉴于惯性仪表对环境场的敏感性,温度的变化将极大影响平台的性能。通过某型气浮惯导平台长时间通电温度场变化有限元热分析,建立了通电时间与平台各部件温度场模型、平台腔内温度场模型以及台体耦合的热弹性结构模型,得到了温度场分布的量化结果,分析了平台台体的热应力分布情况。在温度数据的处理过程中,利用Matlab构建数据模型,预测了各部件及腔内的温度变化趋势,并通过对比试验数据,验证了仿真结果的正确性,为后续研究提供了理论基础。