超声治疗中耦合液对声聚焦影响的研究

本文推导了凹球面聚焦换能器产生的声波经耦合液进入软组织后的声场计算公式，并对不同耦合液、耦合层厚度、温度对声聚焦的影响进行了研究，得到了一些对超声热疗具有指导意义的结果。

光声耦合液的研制方法

为了提高光声成像的质量,本文提出了利用与组织声速匹配的耦合液进行光声成像,并配置了几种适合于组织声速的超声耦合液:调节水温、调节盐水浓度、调节甘油溶度等。这将对光声层析成像技术发展成为新型的无损伤的临床医学诊断方法,特别是对肿瘤进行临床诊断,有重要的应用价值。

杯芳烃衍生物对K^+和电子的耦合液膜传输

在文献的基础上设计了一套电子/阳离子同向耦合传输的新体系,以多硫1,2-二硫醇烯镍的配合物为电子载体,杯芳烃的酯类衍生物为阳离子载体,采用连二亚硫酸钠和铁氰化钾作为还原剂和氧化剂,成功地实现了电子/钾离子同向耦合传输.研究了电子载体和离子载体对耦合传输的影响,并对电子耦合传输的传输机理做了初步的研究.

基于固-气-液耦合的气垫船水下辐射噪声数值分析

气垫船水下声辐射是复杂的船体结构-气垫-周围水体三类介质声振耦合过程,其声传递特性是气垫船声学分析中的难点。本文以某全垫升气垫船为研究对象,结合声固耦合有限元法与解析法,探究气垫船水下辐射噪声传递特性。通过建立固-气-液声固耦合有限元模型,计算机械激励与垫升风机声激励,并以试验固有频率修正数值模型;通过声透射解析公式计算空气螺旋桨、燃气轮机等设备声激励辐射的水下噪声。采用距离左、右舷1 m处线上各点的总声压级作为评价指标。结果表明:气垫船水下辐射噪声为宽带噪声;有限元法计算的水下辐射噪声在低频时集中分布于气垫-周围水体耦合面附近,随着频率的升高,水下噪声增大并逐渐呈不规则干涉状分布;空气螺旋桨等声激励直接辐射水下噪声主要为近场低频噪声,在设备声激励辐射范围内声压平均占比约为40%。本文揭示的水下辐射噪声传递特性对气垫船减振降噪具有重要指导意义。

变量式交流同步机电液耦合器特性分析

为了掌握变量式交流同步机电液耦合器的性能特点,从而提升该装置的设计水平,利用Maxwell软件对该装置进行电磁特性仿真。首先,根据麦克斯韦方程组和有限元理论建立数值模型;其次,针对有限元模型开展磁通密度、磁力线、气隙磁密分布、空载反电势、齿槽转矩模拟,确定电流超前角、柱塞、永磁体厚度对电磁转矩输出结构的影响。结果显示,气隙磁密的谐波分量、空载反电势的谐波分量、齿槽转矩增加了机电液耦合器的振动效应;提高永磁体厚度有利于增大输出转矩;柱塞结构增大了磁阻,在一定程度上制约了输出转矩;电流超前角导致转矩的波动性和整体幅值有所增加。在优化机电液耦合器时,应尽可能提高输出转矩,同时消除谐振和齿槽转矩造成的振动。

烟粉添加对烟草薄片固液耦合涂布效果的研究

为探究烟粉添加对固液耦合涂布效果的影响,本研究通过开展烟粉性能分析,主要探讨了烟粉添加对涂布效果、烟草薄片理化指标的影响。结果表明,烟粉的添加导致涂布液密度、固含量、黏度增加,且黏度增加最快,烟粉添加量对涂布液的影响大于其粒径。烟粉的添加引起烟草薄片抗张强度增加,柔软度和透气度减小。适宜的烟粉添加量应低于9%,粒径为500目左右。

考虑气液耦合作用的柱塞泵三角槽空化特性分析

针对柱塞泵在运转过程中容易产生空化现象,建立了液压油黏度计算方程。方程在考虑黏温特性的前提下进一步增加了气液耦合作用的影响。根据柱塞泵结构特点,建立了柱塞泵内部流体域仿真模型,并通过压力特性试验验证了模型结果的准确性。最后探究了三角槽宽度角和深度角结构参数对柱塞泵空化特性的影响。结果表明,仿真与试验在出口压力均值上的对比误差小于4%,仿真模型可以较好地模拟柱塞泵工作实况;考虑气液耦合作用的黏度模型在配流盘内、外死点处均存在黏度下降;三角槽宽度角和深度角的增加均导致气体体积分数下降,有利于抑制空化现象,且内死点空化现象较外死点更加严重。

柔性连杆与液体晃动耦合交互动力学与控制

建立了轻量化柔性连杆机械臂运载贮液容器时梁液发生耦合交互的动力学模型和振动控制方法。采用新的解析动力学建模方法估计耦合交互系统的频率。对连杆振动和液体晃动耦合振荡抑制采用了一种振荡控制方法。搭建柔性梁运载贮液容器实验台,验证了所得到的动力学模型和频率估计方法仿真结果,所提出的控制方法能有效抑制梁液耦合系统的振动。

基于固液两相耦合物质点法的饱和地基液化数值计算方法

为研究动力荷载作用下饱和地基液化问题,编制了可用于分析固液两相介质相互作用的三维显式物质点法程序MapleLeaf。首先,基于多孔介质理论,采用单点格式同时描述固液两相介质,推导u-p格式下固液两相耦合物质点算式;然后,通过静水压力柱三维模型及太沙基一维固结理论模型的数值解与理论解的对比分析,验证程序在固液两相静力条件下物质点法数值计算的可靠性;接着,增加动力算法模块,引入可用于分析动力条件下饱和土体液化问题的Cyclic Mobility本构模型;最后,分别基于现有文献及现场制备的振动台饱和地基模型,建立物质点数值模型,通过物质点法模型数值解与试验结果的对比分析,验证程序在动力条件下饱和地基液化问题分析的准确性。结果表明:基于物质点法的固液两相耦合数值计算方法能够较好反应动力条件下饱和地基液化前后超孔隙水压值的增长和消散的基本规律。编制的物质点法程序能够准确分析动力荷载作用下饱和地基液化问题。

吊管机机-液耦合仿真分析及试验测试

吊管机在作业时,配重机构的液压缸始终处于闭锁状态,所受负载较大,要求其不能无控制的自动摆动。设计了配重机构的液压回路,采用2个液控单向阀并联形成液压锁,使液压缸可以固定在任意位置。基于液压系统虚拟样机技术,建立配重机构的机-液耦合模型,通过液压回路驱动机械模型进行仿真,得到液压缸的受力曲线和运动速度曲线。同时对吊管机工作装置中的液压缸部件进行了场地测试,得到吊管机配重外摆和收回工况下液压缸的应力应变,测试结果与仿真结果相吻合,能够为以后类似的研究提供依据,为液压装置的优化和改进提供理论依据和方法。

机电液耦合器电磁液压动力特性分析

用变量式交流同步机电液耦合器可以使电能、液压能、机械能之间快速转换,因此在新能源汽车中应用广泛。为了掌握其电磁动力和液压动力特性,将电磁转矩作为电磁动力的评价指标,输出流量、泄漏量、容积效率、柱塞运动速度作为液压动力的评价指标。利用ANSYS Maxwell软件模拟结构形式、结构参数对电磁转矩的影响,同时利用AMESim软件模拟柱塞直径、斜盘倾角对液压动力特性的影响。结果显示:柱塞孔位置在永磁体“V”形开口内侧、采用梨形槽、缩短低气隙长度、增加永磁体厚度、减少塞孔直径、扩大塞孔分布半径有利于提高电磁动力,柱塞泵液压动力特性与柱塞直径、斜盘倾角大小呈正相关。

考虑液固耦合的三维水池地震动力性能研究

市政贮液构筑物中的液体在地震作用下会发生波动晃漾,产生的液动压力和冲击作用对结构动力特性和地震响应有明显的影响。本文以实际工程中的二沉池结构为例,建立包含流体和考虑与结构相互作用的三维数值模型,与现有规范对比验证了计算模拟方法的正确性和精确性,研究了结构径高比、储液量对结构地震动力性能的影响,讨论了三种地震波作用下水池不同高度处的动力响应,数值分析结果显示径高比、储液量对结构动力性能有明显的影响,地震激励作用下的水池底部和中部液动压力和弯矩相对较大,设计时应综合考虑合理选取结构参数和配筋。

新型返排管汇关键结构液固两相流冲蚀特性分析

为研究新型返排管汇关键结构液固两相流冲蚀规律,利用计算流体力学欧拉-拉格朗日方法,对返排管汇进行液固两相流数值模拟。结果表明,当节流阀开度低于30%时,冲蚀区域主要在楔形阀阀芯的导流面上部,且导流面轴心处冲蚀最大;节流阀开度高于30%时,冲蚀区域主要在固定阀入口管道处;楔形阀开度低于40%时,流体速度、质量流量和颗粒大小对冲蚀率影响较大,开度大于40%时,冲蚀率变化较小;颗粒撞击是楔形阀阀芯冲蚀主要原因,壁面速度分布不均导致楔形阀单侧刺漏;返排管汇系统安装防刺短节,并采用合适的阀门开度,能有效减小返排管汇的冲蚀。

混凝土湿喷机小臂变幅系统机液耦合建模分析

为深入研究混凝土湿喷机小臂变幅过程中机液耦合特性,需建立准确的机液联合仿真模型。首先,根据混凝土湿喷机臂架小臂变幅机构组成和液压传动原理,建立小臂俯仰过程的运动学和动力学模型,并基于NX和AMESim分别建立三维机械结构和液压系统仿真分析模型;然后,利用NX的运动分析模块Simcenter 3D建立机液耦合接口,搭建小臂变幅系统机液耦合仿真模型,仿真分析小臂上仰过程中的系统工作压力、流量和变幅角度等工作性能参数变化规律,并进一步计算基于Matlab的小臂变幅运动学、动力学仿真分析结果;最后,对比分析基于NX和AMESim的联合仿真结果、基于Matlab的数值模拟结果和小臂变幅试验测试结果。结果表明:1)传统数学建模方法不能反映小臂变幅时的系统动力学响应特性;2)机液联合仿真模型可以更准确地模拟湿喷机小臂变幅动作过程,且能全面观察变幅系统内部状态变量的工作特性;3)变幅油缸无杆腔压力试验结果与仿真结果吻合较好,验证了所建模型的准确性。

具有表面张力的流体与运动固体耦合仿真方法

为了提高固液耦合的真实性,提出一种基于物质点法的具有表面张力的流体与运动固体的交互方法.首先使用物质点法仿真框架进行流体仿真,在构建水平集隐式表面并重采样流体表面粒子之后使用连续表面力模型进行流体表面张力的计算;然后通过网格标记定位流体的自由表面与固液接触面,使表面张力计算更加准确;最后使用不同的背景网格分别存储流体和固体的速度场,使用冲量进行碰撞计算,以解决物质点法固液耦合时固有的黏附现象.实验结果表明,所提方法能够更真实地表现流体与运动固体耦合时的细节.

流-电耦合场中金属颗粒群的荷电计算及影响因素研究

绝缘油中金属颗粒的荷电量分布是研究颗粒运动特性以及绝缘油中局部放电与击穿行为的关键。该文搭建了油道模拟观测系统,采用动力学分析的方法,构建了液固耦合系统中金属颗粒的运动模型,并在此基础上提出通过粒子图像测速(PIV)来计算颗粒荷电量;分析了不同油流速度、电压等级以及电压类型对颗粒荷电量的分布影响以及作用机理。结果表明,基于PIV计算出的油中颗粒的荷电量与传统模型的计算结果数量级相近,绝缘油中金属颗粒荷电量占比分布曲线接近高斯分布,这是由于颗粒与颗粒之间碰撞也会发生电荷转移或中和。在直流电压下流速增加会阻碍颗粒之间的电荷传递,增加颗粒与极板碰撞概率,导致颗粒荷电量减小。电压等级增加则会使颗粒群的流线由平缓变为振荡,颗粒荷电量普遍增加。相比于直流电压,在交流电压下,荷电量大的颗粒占比较多。

充液椭球形Cassini贮箱刚-液耦合晃动特性试验研究

针对火箭发生刚-液耦合晃动时,箭体产生的横向偏移和姿态偏转现象难以在地面有效模拟的问题,设计并提出了一种基于六自由度平台的地面刚-液耦合晃动实验装置及方法,介绍了该装置的基本结构系统、刚-液耦合晃动实现方法及流程。在不同激励频率和多组充液高度下,对无挡板贮箱的刚-液耦合晃动位移进行了试验研究,发现激励频率与刚-液耦合晃动位移之间满足三次多项式函数关系。此外,从液体晃动的被动控制角度出发,在相同工况下对比探究了薄膜浮板与环形挡板对液体晃动的抑制效果,并对两种挡板结构下的晃动位移差异进行了解释分析。实验结果表明:薄膜浮板在不同充液高度下的“频率-位移”曲线趋势基本一致;而环形挡板与初始液位高度保持水平时,其对液面晃动的抑制效果最明显。

船舶不锈钢在气液耦合流动中的腐蚀特性

不锈钢具有良好的机械加工与耐腐蚀性能,在船舶领域广泛应用。含氯海水与空气的耦合作用导致不锈钢点蚀加剧,严重威胁船舶安全运行。本文采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱以及扫描电镜等技术,对不锈钢在气-液耦合流动中的腐蚀行为进行研究。实验结果表明,腐蚀体系极化电阻是影响不锈钢点蚀的关键参数。空气流量与溶液流量增加,导致液膜中腐蚀粒子浓度梯度变大,传质过程加速,不锈钢点蚀加剧。

充液挠性航天器时变滑模控制及振动抑制

针对存在外界未知干扰、参数不确定问题的刚-液-柔多体耦合航天器姿态控制进行了研究.将液体燃料的晃动等效为球摆模型,挠性附件假设为欧拉-伯努利梁,建立了多体耦合航天器动力学方程.首先,设计了积分滑模干扰观测器,使其能够在有限的时间范围内对控制系统的集总扰动实现准确估计;其次,以此干扰观测器为基础,设计了一种时变滑模控制方法,该控制运用双曲正切函数;最后,结合光滑整形技术,设计出零振动指令光滑器,从而抑制液体晃动和挠性附件振动.数值仿真结果表明:本文所设计的控制方案具有可行性和有效性,多模态充液挠性航天器在姿态机动过程中所引起的残余振动可以得到有效抑制.

矿用单体液压支柱设计方法探讨

单体液压支柱依据《煤矿支护手册》单伸缩支柱强度计算设定的条件和力学模型进行强度设计,但该设计方法将液压缸体简化,并没有考虑实际工作过程中液压的工作特点,忽略了缸内的液压与金属件通过液-固耦合工作形式实现支护的实际工况。通过液压及刚性材料组成部件的整体与分体受力分析,探讨了金属构件及液压受力的特点,对液压缸结构件配合参数、结构力学特点进行了探讨,分析了液压力与部件受力之间相互依附的受力特征,由此提出了液压缸设计、制造过程中的建议。