一种树状仿生结构的动力电池液冷板

为了使新能源汽车的动力电池在工作时保持在最佳工作温度范围内,本文提出了一种新型的树状结构通道的冷板。通过对比入口通道的数量来分析不同树状结构通道的冷板对电池的散热能力,并选出热性能较好的树状结构与传统直通型冷板进行对比。结果显示在树状结构上,随着入口通道数的增加电池的高温区域减少,冷板的散热均匀性也得到提升,对比传统直通型冷板的热性能有巨大提升。该散热结构可为其他液冷结构提供一定参考。

基于仿生树形相变循环散热技术研究及变频空调应用

伴随环境温度升高,空调制冷量需求也会逐步增高,从而引发变功率模块发热严重,导致其内部芯片无法良好散热。通常采用压缩机降频工作方法保证电控板安全,但该方法的缺点是温度越高,空调制冷能力越差。针对该缺点,提出一种仿生树形的单向相变循环传热方法,开发了一款单向循环相变风冷散热器,通过焓差室测试,实现了散热器进风口温度62℃时,变频功率模块温度可以降低8℃以上,防止压缩机强制降频造成制冷量衰减。

锂离子电池仿生树状通道液冷板数值优化

目的 将锂离子电池在5C放电倍率、环境温度298.15K的工作条件下的最大温度和温差控制在适宜范围内。方法 在锂电池两侧插入带通道的仿生树状液冷板,建立电池模块液冷散热模型。首先验证液冷数值模型的准确性,然后通过正交试验设计研究分支流道角度、入口流速、分支流道宽度和液冷板厚度对冷板散热性能的影响,并通过极差分析对4种影响因素进行重要程度排序,确定最佳的参数组合。结果 经优化后,锂电池的最高温度为302.4 K、温差为3.4 K,满足设计要求,但冷却剂在流动循环过程中存在泄漏风险。结论 提出的树状液冷板满足锂电池热管理性能的要求,优化后电池模块的表面温度在安全范围内,同时电池的温度均匀性显著提高。应选择导热系数高的冷板材料,并注重冷板结构设计,防止冷却剂泄漏。

不同仿生栽培模式下铁皮石斛的品质与安全性分析

考察不同仿生栽培模式下铁皮石斛的品质差异,以期筛选出适合‘明斛1号’的绿色、高产的仿生栽培模式。将‘明斛1号’分别在崖壁、梨树、仿生架上进行栽培,2年后检测3种石斛的农艺性状、产量、多糖含量、常规农药残留和重金属残留等,分析对比其差异性。株高、叶数、叶长、叶宽、鲜重、干重、多糖含量均为仿生架>树生>崖壁;叶厚、1年芽数、含水率均为树生>崖壁>仿生架;只有茎粗为树生>仿生架>崖壁,而叶绿素为崖壁>树生>仿生架。38个常规农药项目均未检出,8个常规重金属残留项目均未超过标准限定值。仿生架栽培是最适合‘明斛1号’的栽培模式,产量最高、多糖含量最高;3种石斛均对人体健康无风险,安全可食用。

仿生蠕虫爬树除虫机器的设计

蛀干害虫作为树木虫害中的一类,自然影响了树木的生长且蛀干害虫大都隐蔽生活,防治难度较大。针对除虫装置中存在除虫覆盖面不够、除虫难度大等问题,开发了仿生蠕虫爬树除虫机器装置。介绍了仿生蠕虫爬树除虫机器的总体设计方案,开展了仿生蠕虫爬树除虫机器的机理分析,提出了尺蠖爬行运动方式的机械结构,搭建了仿生蠕虫爬树除虫机器的控制系统。该除虫机器模仿鸟类捕虫的原理,搭载了摄像头对虫卵、幼虫进行精准定位,通过喷洒药物及碾压等形式进行除虫,最终破坏虫卵的孵化环境以从源头上快速消灭害虫。

暗褐网柄牛肝菌仿生栽培研究

【目的】研究不同宿主树、不同接种方法、不同接种时间、接种后不同时间段对宿主树根系感染牛肝菌以及栽培出菇的影响。【方法】将暗褐网柄牛肝菌[Phlebopus portentosus(Berk&Broome)Boedijn]成熟子实体孢子液、液体菌种、固体原种及收菇后菌种接种于凤凰木、柚子、咖啡树的根系进行仿生栽培。【结果】(1)凤凰木、柚子、咖啡树接种暗褐网柄牛肝菌固体原种,接种半年后各宿主树根系表面生长暗褐网柄牛肝菌菌丝、菌索。菌丝、菌索与土壤蚧虫形成菌腔虫瘿将根系包裹,感染率70.5%~85.6%。成熟子实体孢子液、液体菌种、固体原种及收菇后菌种均可感染凤凰木根系,并与土壤中蚧虫形成菌腔虫瘿,感染率27.0%~90.0%。(2)侧根接种、覆膜是较好的接种方法,菌腔虫瘿感染率高(80.6%),接种至出菇时间较短为120 d。(3)以凤凰木为宿主仿生栽培,全年均可进行接种,接种180 d后菌腔虫瘿感染率达80.76%~87.67%。(4)凤凰木宿主树仿生栽培牛肝菌产量较高,接种次年鲜菇的平均的产量(4791.0 kg/hm2)极显著高于柚子(1282.5 kg/hm2)及咖啡(1104.5 kg/hm2)。【结论】凤凰木、柚子、咖啡树均可接种暗褐网柄牛肝菌菌种,并产生牛肝菌子实体。侧根接种、覆膜是较好的接种方法。

仿生减阻树木移植机铲片设计与试验

铲片是树木移植机的重要工作部件,其尺寸参数、形状以及数量分布决定着移植机的挖土性能和整机的能耗大小。为了有效减小铲片切削土壤时所受阻力、减小整机能耗,该文根据树木移植机的工作状况和特点,对铲片进受力分析并建立力学模型。仿照土壤动物步甲的掘土器官大颚的体表结构设计非光滑仿生铲片,运用动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA对原型铲片和仿生铲片切削土壤过程进行数值优化,通过原型铲片的数值仿真确定最佳铲片切削角为83?,在相同的铲片结构和土壤条件下,数值优化得到仿生铲片最佳参数为表面凸起直径14 mm,凸起中心距28 mm,凸起高度4 mm。根据最佳参数研制仿生铲片,并安装在移树机上进行原型铲片和仿生铲片的作业对比试验,发现仿生铲片有效减阻11.11%,证明了仿生非光滑铲片具有较好的减阻特性,可为整机节能降耗奠定基础。

仿树枝状PA6纳米纤维膜电纺工艺研究

在PA6纺丝液中添加有机盐四丁基氯化铵(TBAC),通过静电纺丝成功制得仿树枝状PA6纳米纤维膜,通过扫描电镜探讨聚合物用量,添加物用量以及纺丝工艺参数对纤维形貌的影响,分析表明当PA6用量为14%,TBAC用量为4%,电压为45kV,接收距离为15cm,注射速率为0.1mL/h时,纤维平均直径为116nm,制得的纳米纤维膜分支纤维较多,呈现形貌良好的树枝状结构。

重型拖拉机湿式离合器摩擦片耐磨仿生设计与试验

重型拖拉机湿式离合器作为动力换挡变速箱的重要执行部件,其摩擦副的磨损失效是导致传动系统整体性能下降的主要原因之一,为减少因其带来的资源和经济损失,进而设计一种耐磨离合器摩擦片。该文从仿生学角度出发,以大树蛙为对象,用扫描电镜观测其趾端,发现树蛙趾端微观结构轮廓形状有四边形、五边形、六边形,六边形结构居多且结构大小均匀其直径约为12μm,微结构的轮廓间为沟槽,沟槽宽度约为1.5μm。研究表明树蛙体表分泌的黏液在围绕着六边形结构的沟槽内循环流动,增强其在潮湿环境下的粘附力,即摩擦系数。树蛙在与湿滑基底接触时表现出很强的黏附力和摩擦力,仿生摩擦片具备这些特点更能满足传递运动和转矩的要求。通过提取树蛙趾端参数,优化摩擦片表面结构,将树蛙趾端的致密六边形沟槽分割结构进一步突出特点、简化结构,对重型拖拉机湿式离合器摩擦片表面的油槽结构进行相似设计,以此为设计思路设计了9种仿生试样并采用激光加工技术制作样件。采用微观摩擦磨损测试仪进行摩擦磨损试验,通过计算摩擦系数对比不同六边形直径与不同沟槽宽度下摩擦摩损效果上的差异。试验结果表明,仿生非光滑结构比光滑结构具有更好的耐磨性特性,且正六边形直径为12 mm,沟槽宽度为1.5 mm时,磨损量最低,摩擦系数相对较高,这因为六边形直径与沟槽宽度综合作用,能够最大限度地降低磨损,提高摩擦片的工作能力和使用寿命。这说明合理地设计摩擦片表面结构,不仅能够满足动力传递的要求,同时可以降低磨损,节省材料,进而达到了改善离合器耐磨性能的要求。

基于树木生长形态的仿生计算算法

对树木生长过程和形态结构进行描述与抽象,用动态生长的生长树进行模拟,提出一种新的仿生算法:生长树算法。树木在生长过程中,趋光性促使枝叶寻求占据相对更有利的空间位置,朝向能获取更多光照的位置生长,此过程体现寻优原则。借用遗传算法和蚁群算法的种群、个体评估等概念,借鉴信息素浓度机制,提出"光素浓度"衡量光照对生长树的叶枝节点的作用,叶枝节点个体不断探寻周围环境的光素浓度与外部环境进行信息交流,同时个体之间存在生长竞争关系,算法不断对个体进行评价、选择、生长,逐步个体的编码从而求得问题目标解。将算法应用于几个典型函数寻优,实验结果经与标准遗传算法进行对比,生长树算法具有迭代层数少、寻优速度快的优势。

基于热短路问题的仿生地埋管换热器模拟

抑制相邻地埋管热短路问题是提升其换热性能和保持可持续运行的关键。针对地埋管换热器运行过程中相邻管路热短路问题,借鉴构型理论与仿生学理论,提出新型仿生树状结构地埋管换热器。利用Fluent模拟仿生树状地埋管换热器的换热和综合性能,并与传统蛇形地埋管换热器性能对比,分析仿生树状地埋管换热器对于解决相邻地埋管热干扰问题和提高系统效能的可行性。研究结果表明:新型仿生树状地埋管换热器可有效改善相邻埋管热短路问题,避免局部热量堆积,提高土壤温度的均匀性。同时,在进口流速0.4~1.2 m/s范围内,仿生树状地埋管换热器的综合性能明显优于蛇形管地埋管换热器,高33.4%~38.3%。

空间异形仿生树形节点加工制作工艺

广州宏城广场天幕工程外型酷视戏水的双鱼,其仿生树形节点采用极为少见的全焊接节点。阐述了该节点关键工艺技术的研发及应用,即热弯壁厚控制技术、弧形弯管相贯线切割技术、双曲面板制作技术。对后续的仿生树形节点的加工工艺提供了一定借鉴和参考价值。

桂花叶形貌Al_(2)O_(3)陶瓷的制备及其吸附-光催化性能

为探究模板法制备的仿生微观结构多孔Al_(2)O_(3)陶瓷的吸附性能和光催化性能,以桂花叶为生物模板,复制树叶特有的形貌结构。通过预处理、浸渍、干燥和焙烧等方法制备具有分级多孔结构的仿生Al_(2)O_(3)。采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射和热重分析对通过模板法制备得到的Al_(2)O_(3)进行表征,并以亚甲基蓝(MB)为模型,分析桂花叶-Al_(2)O_(3)的吸附性能和光催化性能。结果表明:制备的Al_(2)O_(3)陶瓷具有桂花树叶微观多级孔分布形貌,吸附性能和光催化性能良好。

一种基于仿生算法的传感器网络协议研究

为了降低无线传感器网络的能耗提出了将仿生算法应用于网络路由决策,生成节点之间的最优化路由。给出了仿生算法的基本原理与计算最小路径树的主要步骤。实验结果显示,该算法相对于PVCHI等协议来说,有较好的降低网络节点工作能耗的效果。

浅析调频覆盖点工程建设实践

调频覆盖点的建设是一项系统性项目工程,调频覆盖发射点址选择须遵循机房条件、铁塔空间和传输距离等原则。以高山无人值守的调频覆盖点工程建设为例,对建设高山无人值守覆盖点的合理性及基本要求进行分析,提出了调频在建设过程中遇到的问题及解决办法。

不同郁闭度不同树种条件下铁皮石斛仿生栽培初报

以铁皮石斛生态栽培为材料,以郁闭度、树种为2因素设计试验,研究了不同郁闭度不同树种处理对仿生移栽生长以及多糖含量的影响。结果表明:不同郁闭度0.5、0.7、0.9对于成活率的影响存在差异;不同树种之间差异极小;新芽生长的影响和成活率较为类似;根数、茎节数、叶片数在郁闭度0.5和郁闭度0.7条件下较为接近,和郁闭度0.9存在显著性差异;郁闭度0.9情况下,生长较为旺盛。通过对于多糖的测定,发现9个处理之间的多糖含量差异较小,不存在显著差异的情况。

风力发电机塔筒结构仿生设计分析

结合结构仿生设计理论,以棕榈树为仿生生物原型,对2MW风力发电机塔筒进行仿棕榈树维管束结构的仿生塔筒设计构想。采用有限元数值分析方法对仿生塔筒和原塔筒进行静态、稳定性研究。结果表明:仿生塔筒结构安全可靠性在塔筒许用应力范围内,仿生塔筒较原塔筒塔顶位移降低约3.78%,结构整体稳定性提高约3.61%,为塔筒的仿生设计提供一种新思路。

冷却通道参数对发汗冷却性能影响的数值研究

为了解决传统多孔材料孔隙结构不可控的问题,制备具有可控微冷通道的冷却结构对提高涡轮叶片冷却效率有着重要意义。为了研究不同冷却通道参数对叶片发汗冷却效率的影响,通过数值模拟方法研究了不同注入比下,仿生树形通道和传统直孔通道发汗冷却多孔板的换热特性及流动机理。同时,研究了6种不同模型参数多孔板在不同注入比下的冷却性能及流场的变化情况。研究结果表明:在内表面比和冷却剂出口面积基本一致的条件下,仿生树形多孔板具有更高的冷却效率;当注入比为2%时,仿生树形多孔板的平均冷却效率提高了5%,且存在一个最佳的注入比使得整体的冷却效率最高;冷却剂的出口面积是影响发汗冷却效率的关键性独立参数,与冷却剂的注入比大小有关;孔隙率对整体的冷却效率影响较小,内表面积比越大,发汗冷却的整体冷却效率越高。

仿生爬树机器人髋关节运动精度可靠性分析与优化

以一种非对称空间两自由度并联机构作为仿生爬树机器人的髋关节,能够实现机器人机构沿树干爬升及抱树的复合动作,以此仿生爬树机器人的髋关节为研究对象,基于一阶泰勒展开,建立了包含髋关节机构杆长误差因素、铰链间隙误差因素和机构输入误差因素在内的机构位姿误差数学模型,给定机构参数后,基于所建立误差数学模型,运用蒙特卡罗法得到了髋关节机构运动可靠度,进一步分析了不同误差因素对机构可靠度影响,以及同一误差因素对机构不同方向运动可靠度的影响,并分析了此算例中机构可靠度与机构输入参数之间的关系,最后基于对机构可靠性分析,应用线性加权法对仿生爬树机器人的髋关节机构参数进行了多目标优化设计。

管束布置对凝汽器性能影响的■分析及其应用

凝汽器是发电厂的重要辅机设备,其流动与传热性能的优劣对单位发电量的能耗影响很大,为了适应我国节能减排的重大需求,优化和改进大型凝汽器的设计是十分必要的.目前凝汽器的管束布置大多基于工程经验的总结,缺乏理论分析,难以进行凝汽器管束布置的优化设计.本文介绍了动量■和质量■的概念,建立了凝汽器壳侧蒸汽流动的动量■耗散和质量■增与流动与传热分布参数之间的关系,针对4种管束布置的330 MW凝汽器,采用数值方法分析了管束布置对凝汽器壳侧压降和抽气量的影响,总结出了凝汽器管束布置的设计原则与要点.在此基础上,详细介绍了基于理论和数值分析结果所发明的仿生双连树型管束布置凝汽器的性能及其应用.