微压印中抗蚀剂填充行为研究

为了提高微压印的质量,改进工艺参数优化模具结构,对微压印抗蚀剂的填充行为进行了数值计算和可视化实验研究。实验在三维离焦数字粒子图像测速系统中进行,由此提取了抗蚀剂中的荧光示踪粒子的坐标,通过时间解析算法获得了示踪粒子的三维粒子场,利用粒子跟踪测试技术获得了示踪粒子的速度场。数值模拟中采用了计算流体动力学软件,同时考虑了表面张力和接触角等因素,并根据模具特征划分了不同的压印区域,以分析、预测压印模型中的抗蚀剂填充行为。研究结果显示:数值模拟与实验结果吻合较好,抗蚀剂速度最大值在模具尖角与支撑基板之间,抗蚀剂速度水平方向上的实验最大误差为6.6%,竖直方向上的最大误差为9.6%;模具侧壁下方粒子运动轨迹的演化方向决定着抗蚀剂的体积转移方向和最终的填充形貌。该结果可为深入研究微压印中抗蚀剂流动提供参考。     

液力变矩器泵轮内部流动PIV测试与分析

为了能够设计出性能优良的液力变矩器,合理利用内部流动规律来提高效率,更好地分析其内部流动情况,利用有机玻璃来制作液力变矩器的模型,进而增加模型的透明性,实现液力变矩器泵轮内部流动的可视化,采用激光粒子测速技术(particle image velocimetry,PIV)对液力变矩器泵轮内部流场进行测试.针对不同工况下的液力变矩器泵轮内部流场进行试验,采集了其内部流场在制动工况(i=0)、牵引工况(i=i*)和空载工况(i=1)的径向和轴向的流动二维图像,并作了定性分析.结果表明:通过采集的图像可清晰地看到代表液流流动的示踪粒子的速度大小和方向;利用PIV测试技术测量液力变矩器内部流场是可行的.     

组合式双螺杆挤出机中三维等温流动的数值研究

采用有限元软件POLYFLOW,对聚合物熔体在ZSK60组合式啮合同向双螺杆挤出机3种不同构型的组合螺杆中的三维等温流动进行了数值模拟. 分析并比较了组合螺杆的熔体输送特性、速度场和剪切速率场分布规律. 根据拟稳态假设以及双螺杆转动过程的周期性,计算了双螺杆转动180°的流场,在此基础上,采用粒子示踪分析(PTA)方法,对组合螺杆中物料的流动形态和动态混合过程进行了可视化模拟. 模拟结果与前人的实验研究结论一致. 采用数值模拟可以对聚合物熔体在组合螺杆中的复杂流动形态作更为深入的剖析.     

电动微流体显微粒子图像测速误差修正方法

在电动微流体粒子图像测速技术中，示踪粒子的电泳运动是影响测量不确定度的主要因素之一．采用电流方法和粒子图像跟踪技术相结合，测量流体的平均电渗淌度和示踪粒子运动淌度，计算粒子的电泳淌度，据此对显微粒子图像测速结果进行修正．实验测量了直径为520nm的聚苯乙烯示踪粒子在20mmol／L硼砂缓冲液中的电泳淌度，对水力直径小于20μm的锥形微管道Micro-PIV测量流场进行了修正．实验结果表明，修正后的流场速度与数值计算结果一致，该方法可以较好地消除示踪粒子电泳运动对Micro-PIV测量结果的影响．     

煅后焦颗粒在余热回收换热器内流动特性试验研究

为了提高煅后焦余热回收效率,改进余热回收换热器设计,研究了煅后焦余热回收换热器内颗粒的流动特性.搭建等比例缩小的以有机玻璃为材料的余热回收换热器试验台,进行可视化试验,并且提出了一种流动均匀性的评价方法.试验采用粒子示踪法,定时进行数据采集,研究了煅后焦颗粒在换热器内的流型变化情况、颗粒流动轨迹和流经内换热器的绕流情况,以及颗粒粒径、流动速度对流动均匀性的影响,并拟合了流动均匀性随粒径变化的公式.试验结果表明:煅后焦在换热器内流动为整体流;物料流经内换热器时沿上集箱绕流,流动过程中无堵塞现象;在试验范围内,随着煅后焦粒径增大,流动均匀性变差;煅后焦在换热器内的流动速度对流动均匀性影响较小.     

粒子成像测速技术研究进展

粒子成像测速（ＰＩＶ）作为一种流场测试的方法正受到越来越多的关注．其基本原理为测量流场中示踪粒子在一定时间间隔内的位移，从而获得流场速度的定量信息．对国内外关于ＰＩＶ技术在三维测量及信号处理技术方面的进展进行了综合研究．该技术有良好的发展前景，随着计算机技术和图像处理技术的发展．不仅能测试流场的瞬时流动特性，还可以完成与时间相关的流动特性测试，对现代流体力学的研究和发展，将有重要影响．     

全场光学测量中示踪粒子跟随性的数值分析

将量纲分析法引入全场光学测量示踪粒子跟随性的研究中,给出了粒子跟随性的无量纲数学表述。并据此对均匀振荡流场中粒子的运动进行了数值计算,定量分析了粒径、无量纲密度及振荡频率等参数对示踪粒子跟随特性的影响,系统分析和数值模拟了示踪粒子的跟随性,为有效的实现高速复杂流场的全场光学测量提供理论依据。     

内燃机燃烧室流场PIV测试中示踪粒子跟随性分析

从紊流理论出发,对处于紊流流场中的示踪粒子进行受力分析,根据粒子图像测速(PIV)中的实际要求与BBO(Basset-Boussinesq-Oseen)方程的不同,建立了紊流流场中示踪粒子的模型;推导出适应内燃机燃烧室流场PIV测试的示踪粒子跟随性计算公式,得出在该买验条件下,示踪粒子直径小于19．2μm时,PIV测试会取得较好结果。     

内燃机缸内流场测量示踪粒子的选取与供给

为了了解内燃机缸内流场状况，研究了使用激光粒子图像PIV测量技术时示踪粒子的选取原则和添加方法，介绍了自行研制的带有Laskin喷嘴的新型粒子添加装置及其在实际发动机缸内流场测量中的具体应用．结果表明，该装置可以产生粒径均匀的液态示踪粒子，这些粒子具有良好的跟随性和光散射特性，所得的PIV测量结果比较理想．     

锯齿型微通道内流流场的微尺度粒子图像测量

利用微通道粒子图像测速技术在Re=150时,对断面尺寸为800 μm×800 μm的两种锯齿型微通道流动进行了研究.采用3 μm荧光示踪粒子、10倍显微物镜和14位灰阶CCD相机获得了清晰的粒子图像,通过多幅图像平均的方法消除示踪粒子布朗运动的影响,使用滤光装置提高图像信噪比.对两种锯齿形微通道流动的整场测量发现:微通道内流体在各齿之间流动结构基本一致,尖角和圆角齿形微通道在转弯内侧都存在一个低速旋涡区,圆角齿形微通道旋涡区占据范围相对尖角通道更大;在尖角齿形流道的尖角处,除存在一个完整的大涡外,还发现在大涡上部存在一个与大涡方向相反的叠加涡,叠加涡流动结构不稳定,流速更低,流体中所挟带杂质更容易在该区域沉积形成堵塞,从而导致微流道结构的改变.     

应用粒子成像测速技术测量压力振荡器的瞬态流场

利用以两台大功率脉冲激光器为双脉冲光源的粒子成像测速 (PIV)技术 ,测定了驻波管型正弦压力振荡器二维振荡射流瞬态流场 ,对示踪粒子的跟随性进行了比较 ,分析了示踪粒子在流场中的浓度分布对成像质量的影响。实验结果表明 ,环形喷嘴射流与尖劈之间存在交错的、方向相反的旋涡是使整个系统产生流体自激振荡的原因 ,环形喷嘴与尖劈之间的距离对瞬态流场有明显的影响。由双脉冲激光作光源的PIV系统具有脉冲间隔调节范围宽、测量精度高等特点 ,非常适合于从低速到高速全范围的流场测量     

增压空冷器用开缝翅片的结构优化设计

利用粒子图像测速技术和红外热成像技术,对增压空冷器用圆弧型和X型开缝翅片空气侧的流动和传热特性进行了可视化实验研究．在实验的雷诺数（800-3400）范围内,得到了阻力和换热特性曲线,以及能反映流动和传热微观特性的流场和温度场．实验结果表明,圆弧型开缝翅片的阻力小于X型开缝翅片,并且前者在强化圆管背风侧的换热特性方面优于后者,但后者整体的场协同性和换热性能优于前者．结合两种翅片的优点,优化设计出了一种新型的开缝翅片（X圆弧型）．对3种开缝翅片的流动和换热特性进行了数值模拟。模拟结果与实验结果吻合得很好．模拟结果表明,优化后的X圆弧型开缝翅片的场协同性、换热性能均优于前两种翅片．新翅片在考虑了阻力因素后的综合换热性能较圆弧型开缝翅片提高了7％～15％,较X型开缝翅片提高了3％～9％．     

岩盐钻井开采井底非自由淹没场的模拟分析

采用玻璃仪器对岩盐钻井开采井底非自由淹没射流场及循环场进行了模拟实验研究及理论分析．结果表明，采用正循环注水形成非自由淹没水射流场时，在三角瓶容器中开始出水时示踪粒由瓶底向瓶口螺旋上升；广口瓶中喷距、容器高度及示踪粒直径较小时，示踪粒上、下移动的速率较大。在反循环注水，三角瓶中中心管开始出水时瓶中水位与其下端相切并维持稳定；在量杯中循环场刚形成时，容器中的水位高于进水套管下端，随后其逐渐下降直至与出水管下端相切．理论分析和计算表明，流场中上返速率与轴向速率互相竞争，致使示踪粒受二者的同时影响而表现为螺旋上升运动，而贴线的飘动亦是VH与Vm矢量和的方向。     

利用PIV技术对水平携带床内气流分布速度的研究

为研究氩气流在水平携带床热解管中的运动,设计了水平携带床透明冷态模拟装置.以油雾粒子为示踪粒子,利用PIV技术对示踪粒子在水平携带床管内的速度分布和加速距离进行了实验研究,并对管内气流的速度分布进行了分析.研究结果表明,油雾粒子加入管道后的加速距离约为400mm,在大于400mm的区域内已经较为稳定,速度变化很小;气流在进入管内400~600mm时,处于过渡段的后期或已经进入稳定段.     

瑞利-泰勒不稳定性的实验研究及数值模拟

通过翻转试验对瑞利-泰勒不稳定性（Rayleigh-Taylor Instabilities）引致的湍流混合过程进行实验研究,提出以染料浓度测定法结合数字图像处理技术测量确定混合物前锋的扩散位置和系数,以拉格郎日块体法（LBM）的数值格式和改进的Smagorinsky理论模式对实验过程进行了大涡模拟数值计算,修正了Voropayev用目测法测量的系数,数值模拟的结果与实验测量结果符合较好.     

两相流电容层析成像系统

基于电容层析成像技术设计了一套两相流型可视化系统。硬件部分采用交流激励的电容数据采集系统，具有较高的采集速度和分辨率；软件部分采用改进的线性反投影算法与Landweber迭代法进行图像重建，保证流型可视化的实时性和有效性；成像速度可达20幅／s，基本满足工业应用要求。实验测试与成像结果表明，该系统改进了数据采集速度。     

单液滴在射流场中的形变及破碎实验研究

在射流场中对自由上升单液滴的形变和破碎过程进行了研究。采用高速摄像技术拍摄记录液滴的初始形状、上升速度、进入射流场后的形变破碎等现象，运用粒子图像测速(PIV)技术研究了射流场的流场情况。通过改变液滴初始粒径大小、入射位置、射流速度等参数考察了在不同射流速度下液滴在流场中的形变破碎过程。结果表明，液滴在进入射流场后会发生3个尺度的形变过程，随后会发生从生成子液滴数为两个至多个不等的二元破碎至多元破碎现象；液滴一次破碎位置随流场剪切力而变化，主体破碎区域为射流场的中间部分；液滴在射流场中生成的子液滴数量会随入射流量、入射位置和母液滴粒径的改变发生变化。     

新型精度射击激光模拟系统设计研究

针对目前激光射击模拟训练系统存在的诸多问题,提出了一套新型精度射击激光模拟系统设计方案。该方案将激光图像远距离成像与激光弹着点数字化自动判读技术结合起来,实现了激光模拟射击系统的紧凑化及便携式实用化设计。系统光学设计采用了高分辨率长焦且高摄远比(1∶2)系统,实现了远距离靶面图像信息的实时捕捉与同步数字化。数字图像传递至微机后再经过灰度化、二值化、光斑质心位置提取计算及中值滤波等算法处理,可以消除背景杂散信号干扰影响,同时确定弹着点位置。该系统具有设计方案新颖、原理简单可靠、精度高、无需专用靶、成本低等优点,具有很大的推广和应用前景。     

足球正脚背射门动作的三维姿态重构方法研究

足球正脚背射门动作实时变化,不同时刻目标二维图像存在很大差异,当前三维姿态重构方法可得到的动作信息非常有限且具有姿态敏感性,导致重构结果不可靠、连续性不高。为此,提出一种新的足球正脚背射门动作的三维姿态重构方法,依据足球正脚背射门动作图像中所有像素的平均梯度平方矩阵获取Harris算子,通过Harris算子对足球正脚背射门动作特征进行提取。通过矩阵因式分解方法从观测矩阵中分解出三维姿态位置矩阵,实现足球正脚背射门动作三维姿态重构。实验结果表明,所提方法具有很高的重构精度,且连续性较高。     

消除扫描电子显微镜图像荷电效应的方式探讨

扫描电子显微镜主要用于样品形态观察,图像立体感强。但是在观察过程中经常因为荷电效应,影响图像质量,消除荷电效应在扫描电镜使用过程中非常重要。文中对荷电效应产生原因进行论述,并对减轻荷电效应的常规方法进行说明。比较TV拍照、积分拍照、慢拍照的33种拍照方式。重点探讨积分拍照方式消除荷电效应的影响,在实际应用中取得满意的图像效果。