壁面厚度对一体化小腿假肢应力分布的影响

一体化假肢是以聚合物为材料从接受腔到假腿一体成型的新型下肢假肢 ,它比传统型假肢更经济、美观、轻便 ,具有较大的应用前景。如同传统假肢 ,应力分析对于一体化假肢的构型设计和优化具有重要的意义。由于假肢中的应力大小及分布与其所用材料的力学特性密切相关。本文的工作是基于一实验用内骨架一体化小腿假肢的真实几何构型 ,考虑残端软组织和骨 ,建立一体化小腿假肢的三维有限元模型 ;在保持假肢的几何形状不变的前提下 ,建立三个不同壁面厚度的一体化小腿假肢的三维模型 ,应用有限元分析方法 ,计算这些模型在模拟 Heel Off步态时相的载荷作用下的应力分布 ,分析壁面厚度对一体化小腿假肢应力分布的影响 ,为一体化小腿假肢壁面厚度的设计标准提供参考。结果表明 ,可以通过适当增加壁面厚度来减小一体化假肢的应力及软组织表面的压力。

壁面厚度和材料对微通道内H_(2)/空气燃烧特性影响的数值模拟

通过数值计算对二维平板微燃烧器内H_(2)/空气的预混燃烧特性进行研究,讨论了壁面厚度和材料对火焰位置、外壁面温度、燃烧效率、热循环比和散热损失比的影响.结果表明:平板的热导率越高、平板厚度越大,火焰的稳定性就越好,吹熄极限和偏斜极限就越大;平板厚度越大、热导率越高,火焰位置越靠近燃烧器的上游,且平板外壁面温度分布更加均匀,燃烧效率和热循环比更高;燃烧器的散热损失比受到火焰温度的影响,并随着火焰温度的升高而降低,但是当进气速度达到偏斜极限时,燃烧效率和火焰温度开始下降,从而导致燃烧的散热损失比开始急剧下降.

锅炉水冷壁壁面高温腐蚀及壁管横向裂纹泄漏试验研究

考虑到锅炉水冷壁壁面高温腐蚀会导致壁管产生裂纹而出现泄漏事故,为了得到影响锅炉水冷壁壁面高温腐蚀的因素,提出锅炉水冷壁壁面高温腐蚀及壁管横向裂纹泄漏试验研究。针对锅炉水冷壁高温腐蚀区存在的横向裂纹进行失效分析,通过宏观观察,材质分析和无损检测,研究分析锅炉水冷壁管横向裂纹的产生原因,再根据锅炉水冷壁壁面高温腐蚀实验原理,确定气氛条件,通过试样块的制备,设计了锅炉水冷壁壁面高温腐蚀实验方案,测试了气氛条件和温度对锅炉水冷壁壁面高温腐蚀的影响。结果表明,锅炉烟气的H_(2)S含量越多、温度越高,壁温波动导致的热疲劳应力和高温的共同作用下,锅炉水冷壁的壁面腐蚀越严重,从而使壁管产生横向裂纹而发生泄漏。

管壁厚度对平行流换热器性能的影响

根据已有的实验数据,建立扁管的（当量直径为0.199~1.923mm）三维数值模型,分析平行流换热器中管壁的轴向导热及扁管的内外壁温差对换热的影响程度。结果表明：Re数较低时（Re=185）,忽略管壁的轴向导热对Nu数的影响很大,使Nu数值偏小,偏差最高达50%以上;Re数较高时（Re=8 166）,用扁管的外壁温度代替内壁温度,同样也会使Nu数值偏小,偏差高达55%以上。故平行流换热器中管壁厚度对换热的影响不能忽略。

高黏流体液滴形成机理研究

制药业是我国重点发展的领域,滴丸制剂是制药业发展中的一种制备类型,高品质滴丸的研发引起了众多制药企业的兴趣。本文通过数值计算的方法对滴丸(高黏液滴)的形成进行研究,探讨滴丸形成的机理,研究滴头壁厚、液体入口速度、液体密度、表面张力及黏度等参数对滴丸形成的规律,研究发现:颈缩线断裂是形成滴丸的主要原因;壁面厚度对滴丸形成过程中液体浸润有一定的影响;随着入口速度和液体表面张力的增加,滴丸体积随之增加。然而随着液体密度和黏度的增加,滴丸体积逐渐减小。

内骨架一体化小腿假肢的生物力学研究

一体化假肢是以聚合物为材料从接受腔到假腿一体成型的新型下肢假肢 ,它比传统型假肢更经济、美观、轻便 ,具有较大的应用前景。目前的相关研究主要集中在设计与制作及少量的临床研究方面。由于一体化假肢与传统型假肢在结构上的差异 ,有必要对其进行应力分析。本研究的目的是开展内骨架一体化假肢的生物力学研究 ,本研究基于内骨架一体化小腿假肢的真实几何构型 ,建立三维有限元模型 ,计算该模型在模拟HeelOff步态时相的载荷作用下的应力分布 ;在保持该模型的几何形状不变的情况下 ,建立了三个不同壁面厚度的一体化小腿假肢的有限元模型 ,分析壁面厚度对一体化小腿假肢应力分布的影响 ;通过分别赋予模型四种不同高分子聚合物的材料力学特性值 ,分析不同材料的一体化假肢的应力分布特点 ;分别对模型施加与正常步态的五个典型时相对应的载荷 ,分析一体化小腿假肢在各步态时相的应力分布特点。本研究结果对一体化假肢设计有指导价值。

液体火箭液氧贮箱增压与结构耦合分析

一部分增压气体带入的能量通过与壁面热交换传递给贮箱壁面,传热过程快慢与增压气体流场和贮箱结构密切相关,而贮箱增压计算与结构设计分开进行,造成设计过程繁琐且周期较长,因此贮箱增压与结构耦合分析对于贮箱的设计具有重要意义。从现有文献来看,研究人员主要采用零维整体模型与一维分层模型分析增压过程,但以上两种模型仍存在不能展示箱内物理量的径向及局部分布等缺点,造成增压计算与结构耦合分析难以开展,计算流体力学技术将弥补这方面的不足。本文基于VOF(Volume of Fluid)方法建立了液氧贮箱的二维轴对称非稳态模型,对贮箱增压过程进行了数值模拟,固壁区的传热采用热阻试算法计算,通过与贮箱遥测数据进行比对,验证了模型的正确性。模型计算得到了气枕压力、和贮箱壁面温度的变化规律,并对壁面厚度和温度、增压气体温度和流量及其之间的作用规律进行了优化分析,结果显示增压气体温度、流量、壁面温度与厚度有强烈的耦合关系,结论可为贮箱结构设计提供理论依据。

微圆管壁面材料和厚度对甲烷催化着火的影响

对负载Pt催化剂的微圆管内CH_4的催化着火进行了非稳态和稳态模拟,重点研究了壁面材料和厚度对CH_4催化着火所需预热温度(表征着火温度)、着火时间、系统稳定时间以及极限着火条件的影响。非稳态研究结果表明:CH_4催化着火所需的预热温度与壁面条件无关,但着火时间和系统达到稳定状态所需的时间受壁面条件的影响较大,壁面热容量(mc)越大,着火及系统稳定时间越长;当壁面导热系数较小时,CH_4的催化着火发生在微圆管出口处,反应峰值区域随时间逐渐向进口移动,当壁面导热系数较大时,着火发生在进口处,且峰值反应位置不变。稳态结果显示,壁面轴向上热量的回流(大的导热系数和适当的壁面厚度)可以有效地拓宽甲烷的极限着火范围。

微小型通道几何参数对甲烷燃烧的影响

利用Fluent6.3对微小型通道内的甲烷空气预混燃烧及传热进行了数值研究,得到了矩形截面通道几何参数对燃烧性能的影响。结果表明,随着通道高度的增加,火焰前沿的位置不断向下游移动,并且沿通道中心线的温度分布梯度和反应速率不断降低。通道间距0.6 mm,壁厚从0.1 mm增加到0.2 mm时,壁面和反应后区域流体温度普遍下降;但当壁面厚度较大(≥0.3 mm)时,壁厚对流体及壁面温度的影响非常小。通道间距1.0 mm时,随着壁面厚度的增加,流体及壁面温度都越来越小。