微小型化学推进器的性能分析

基于详细化学反应机理对微小型化学推进器进行了零维的瞬态数值模拟．推进器的燃烧室采用良搅拌反应器模型,燃烧室后的喷管采用稳态准一维等熵流理论．着重研究了微小型化学推进器的微尺度特性和启动特性,讨论了引入多孔介质后对系统工作性能的影响．微小型化学推进器的最佳燃气流率范围随系统特征尺寸的减小而变窄;稳态推力、启动性能都优于相同条件下的冷态推进器;引入多孔介质可以提高燃烧稳定性,改善脉冲推进的再点火能力,拓宽高比冲设计工况的燃气流率范围．     

固体微推进器工作过程数值分析

目的针对一种基于MEMS技术的固体微推进器结构,分析比较瞬态燃烧效应和推进器喉部尺寸对推进性能的影响。方法选择dp/dt燃速瞬态燃烧模型对推进器工作过程进行三维数值仿真。结果在同一燃速模型中随着喉部面积的增大,压强有显著地减小,而推力有明显的增大。结论瞬态燃烧效应不是影响固体微推进器工作性能的主要因素。     

作业型ROV推进器动力学建模与响应分析

为研究深海作业型遥控水下机器人（remotely operated vehicle,ROV）液压推进器控制系统的动力学响应特性,建立了一种考虑螺旋桨动态负载影响的伺服阀控制液压推进器动力学系统的数学模型,提出一种伺服阀控制液压推进器的马达流量、压力、扭矩、转速、螺旋桨转矩和推力的求解方法.通过数值仿真,分析了不同控制电压下伺服阀、液压马达和螺旋桨的动态响应过程及特点,建立了推力分配方法中推力简化约束模型,并得到了期望推力和推进器控制电压之间函数关系的数学模型.与推进器水池试验结果相比,本文仿真结果准确可信.这种完整和准确的液压推进器动力学系统的数学模型,对实际水下机器人和动力定位船舶的运动控制方法、推力分配策略及推进器控制的研究,具有一定的指导意义和工程价值.      

MEMS固体化学微推进阵列的微冲量测试技术

为了评价MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)固体化学微推进阵列的推进性能,对其单元微冲量的精确测试显得尤为重要。在传统冲击摆的基础上,考虑微推进器推力和燃气射流冲击力之间的比例关系,设计了一套适用于MEMS固体化学微推进阵列单元微冲量的间接测试装置,并成功用于6×6规格(单元集成度为36个/cm²)微推进阵列的实际测试中。结果表明:典型实验数据下的待测微冲量为2.5442×10-4Ns,相对误差小于5%;实测8个单元的微冲量平均值为2.5574×10-4 N·s,相对偏差较小,具有很好的重复性。      

串列异步拍动翼推进性能分析

以滑波推进器为原型,基于RANS方程,采用动网格技术计算了6翼异步拍动翼串列时的水动力性能,探讨了来流、摆幅角、翼间距、运动周期和升沉幅度等对其推进性能的影响,并建造样机.计算结果表明,串列异步拍动翼不同位置翼表现出不同的性能,且任一位置翼比单片异步拍动翼产生更大的推力.尾涡分析表明,翼间涡系干扰是不同位置翼性能不同的主要原因,且其干扰对推力的产生有利,小间距时可产生更大推力.     

考虑螺旋桨负载的液压推进器动力学响应分析

为了研究作业型遥控水下机器人(ROV)的运动控制和液压推进器系统的动力学响应特性,提出了一种考虑螺旋桨动态负载特性的液压马达的流量、压力、扭矩、转速和螺旋桨的转矩、推力的迭代求解方法,建立了一种伺服阀控制液压推进器动力学系统的仿真模型.通过数值仿真,分析了不同水流进速时液压马达及螺旋桨的动态响应过程及特点,比较了不同控制电压下螺旋桨的推力输出响应,得到了液压推进器的控制电压和实际推力之间的关系曲线.这种推进器的建模和仿真方法对水下机器人和过驱动船舶的运动控制和推力分配策略的研究具有较高的指导意义和工程价值.     

有限水域水下载器推力模型实验壁面效应研究

推力模型实验是水下机器人推进系统设计的重要基础，但是推进系统实验通常伴随壁面效应产生回流，影响推力模型测试结果。为解决静水水池壁面对推进器推力模型测试的影响，通过理论分析建立水下机器人推进器的静水推力模型，通过实验方法，探究水池后壁面距离对推进器推力模型的影响，使用MATLAB对提取的实验结果进行非线性数据拟合，并给出了考虑壁面效应的推进器推力模型修正方法及水池设计的尺寸估计方法。研究发现，由于后壁面的存在，推进器的推力模型被严重低估。本文研究成果对静水实验水池设计及壁面效应下的水下推进器推力模型测试具有重要意义。     

基于NSGA-Ⅱ的DP船舶推力分配方法研究

针对动力定位(DP)船舶的推力分配问题,首先建立了关于推进器能耗、磨损以及推力误差的多目标优化目标函数,然后通过分析推力禁区、死区、饱和、推力变化率和方位角变化速率等约束条件,给出了多目标优化问题的约束不等式,最后利用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对所提出的推力分配多目标优化问题进行了仿真验证.仿真结果表明:采用NSGA-Ⅱ算法进行推力分配可以有效降低推进器的能耗,在工程应用方面具有一定的可行性.     

一种船舶推力分配策略的研究与实现

实现船舶快速动力定位,快速高效的推力分配是一个不可忽视的技术难题.一种船舶推力分配策略的研究与实现主要针对可调节的带方向角约束的多推进器推进角度计算问题和各推进器推力幅值分配问题,即带约束的多参数快速最优解的求解问题.以先分配推进器推进角为原则,再采用伪逆算法分配推进器推力,实现推进器能耗最小.实验结果表明,该分配策略可以有效避免相邻近的推进器之间推力衰减,解决其他算法中的多奇异值问题和多次迭代计算问题,并克服其收敛时间长的缺点,实现推力分配计算的快速性、稳定性、高效性.该算法简单可靠,易于在船舶上实现,因此更适用于船舶的高速定位.     

L型吊舱推进器直航及操舵工况水动力性能试验研究

针对L型吊舱推进器的结构特点自行研发了一套水动力性能测量装置,并利用船模拖曳水池实验室对其敞水性能进行了试验研究.试验测量了直航状态下进速系数在0~1.3内的螺旋桨推力、转矩以及吊舱推进器单元整体的推力和侧向力等相关性能,并对3个不同进速系数下L型吊舱推进器以0.139 6rad/s的操舵速率进行动态操舵时的螺旋桨及吊舱整体的水动力性能与静态操舵时的水动力性能进行对比.研究发现,右旋桨L型吊舱推进器在向右动态操舵时螺旋桨整体上的推力要较静态操舵状态的大,而转矩偏小,吊舱单元整体受力变化较为复杂.     

微型三角件的微塑性成形技术研究

为研究微型零件的微塑性成形工艺,设计加工微型模具,借助扫描电镜对成形件的表面形貌进行观察和分析,用照片放大的方法测量成形件尺寸,分析成形应力、摩擦等对成形的影响。结果表明增大成形应力有利于提高微塑性成形性能,成形件几何尺寸精度依赖于模具的尺寸精度,采用塑性成形工艺可以成形出微型零件。     

微动力机电系统的发展动态与展望

在阐述微动力机电系统研究意义的基础上，对其在国内外的发展动态及趋势进行了回顾，重点介绍了双区燃烧微涡轮机、微型往复式电力发生器、微转子发动机以及作者研究的微热光电动力系统．这种新型的微热光电系统具有无运动部件、热量利用效率高、制造成本低等优点．最后论述了微机电动力系统研究中面临的主要挑战，并重点总结了需要解决的一些基础问题．     

微细电火花加工关键技术研究

围绕微细电火花加工的实现,对微细电火花加工的关键技术进行了研究。开发出由蠕动式微进给机构、微小能量放电电源、微小电极线放电磨削机构、精密旋转主轴头、加工状态检测与控制系统等构成的微细电火花加工装置。探讨了微细电火花加工微小轴、高深宽比微小孔、非圆截面形状和三维结构成型、以及半导体硅材料等的工艺方法。实验加工出的微小轴和孔的最小直径分别小于２５μｍ和５０μｍ,最大深宽比分别超过２０和１０。     

“微时代”的网络问政——政务微博与政务微信

随着互联网的迅速发展,＂微时代＂的到来已成必然。简述了政务微博和政务微信的特点,分析了二者的不同点,展望了微博和微信动态多平台合作模式。     

微型热光电系统中的微燃烧室研究

微型热光电TPV(thermo photovoltaic)系统是一种新型的微动力系(Power MEMS)，微燃烧室是微型TPV系统中最重要的部件之一．为了获得较高的电能输出，希望燃烧室壁面的温度高且分布均匀．由于微燃烧室面容比大，热损失显著增加，这会导致着火困难并使火焰淬熄．为了分析微燃烧室中燃烧的可行性和确定有关影响因素，对不同材料、不同结构的微燃烧室在不同工况下进行了实验．结果表明，在一定的流量和混合比范围内，可以在微燃烧器内维持稳定的燃烧，并在燃烧室壁面形成均匀分布的高温．     

压电式微驱动器的应用研究

在分析常用微驱动器的基础上，设计了一种压电式微驱动器，采用柔性铰链机构实现无机械摩擦、无间隙的高灵敏度微驱动，利用柔性铰链杠杆放大原理增加了叠层式压电陶瓷位移输出．满足了在激光测量系统中作为移相器的工作要求．文章对柔性铰链机构进行了理论分析，建立了数学模型，采用有限元分析方法优化了机构的结构参数．     

微机械及其制造加工技术

介绍了微机械的概念及其特点，着重介绍了目前微机械的加工技术。     

MEMS反射镜建模及其控制实验研究

从经典二阶振荡系统的传递函数入手,根据MEMS反射镜的开环瞬态响应实验,对模型的参数进行辨识,考察了模型在静态状况下静电力和弹簧扭矩的关系.推导了阻尼系数和实验曲线之间的关系.这个关系对阻尼系数的辨识不需要考察微镜的尺寸和空气压力,从而可以减轻计算量并且保证了精度.最后,通过仿真和实验结果来验证参数辨识的正确性.在实验和仿真结果中,系统的超调量被大幅度减小,稳定时间可以控制在7 ms以内,验证了模型参数辨识的正确性.     

面向生物工程实验的微操作机器人

本文讨论了一台面向生物工程应用的微操作机器人系统的结构、功能和关键技术．首先，给出了它的硬件体系结构和逻辑结构，它由传感系统，控制系统和操作系统组成．其中传感系统由显微镜和ＣＣＤ摄象系统组成．其次，对微操作机器人系统的关键技术进行详细讨论．显微视觉是最主要的一项技术，基于此技术完成了两项功能，即微针的纵向定位和自动寻针．最后，给出了微操作机器人在生物ＰＣＲ反应实验中的一个成功的应用实例，证明了上述系统的有效性．     

采用光学非线性补偿的两轴微型太阳敏感器

卫星的小型化发展趋势相应地要求姿态敏感器件必须小型化。该文介绍了一种采用光学非线性补偿方法的两轴微型太阳敏感器技术。该敏感器在两个轴上的测量范围可以同时达到120°(±60°),测量精度优于0.1°,而其外结构尺寸只有50mm×50mm×25mm,总质量只有78g,总功耗小于24mW。其体积小、质量小、功耗低等特点可以满足微小卫星等航天系统对姿态测量敏感器部件的要求。该文给出了这种微型太阳敏感器的理论工作原理与实验测试结果。