热轧带钢层流冷却温度优化控制策略研究

在热轧带钢生产过程中,卷取温度是影响成品带钢性能的重要参数之一,其精度的高低对带钢质量至关重要.为保证产品具有良好的性能,采用层流冷却装置对热轧后的板带进行冷却控制,喷水系统的设定是层流冷却过程控制的关键.在冷却过程中带钢的温度不能在线连续检测,其过程具有强非线性和时变性,而且在冷却过程中存在相变,因此难以建立精确的数学模型去描述这一冷却过程.随着带钢厚度,精轧出口温度和轧制速度的变化,单独的前馈/反馈控制很难满足高精度的温度控制需要.在本文的研究中,一系列层流冷却控制策略被采用,包括前馈/反馈控制,自适应算法,以及控制带钢整体温度的均匀性策略.实践应用表明这些控制策略得到很好的检验,能有效地提高卷取温度的控制精度和均匀性.     

管内电缆导体截面股线接触力行为分析

国际热核聚变试验堆(ITER)所希冀的是由管内电缆导体(CICC)绕制的超导磁体产生强磁场约束高温等离子体的运动,进而实现可控的热核聚变. CICC导体结构复杂,通常是由上千根NbTi/Cu或Nb3Sn/Cu经四级或五级绞缆加工而成,运行在极低温、大电流、强磁场复杂环境,承受的电磁力将引起股线间产生接触挤压变形,甚至引起股线的断裂,给装置安全性带来隐患.传统的CICC导体横截面股线接触力研究实验上多采用非实体的光弹模型,数值上采用不含颗粒变形的离散单元法(Discrete Element Method, DEM),均难以给出真实的CICC导体截面股线接触力特征.本文实验中采用真实的CICC导体,通过在横截面喷涂散斑的方式,采用数字图像相关法(Digital Image Correlation, DIC),给出了股线间的变形特征.理论上采用颗粒单元法(Granular Element Method, GEM),将DIC获得的股线变形作为输入参数,直接给出了CICC导体在横向压力作用下的横截面股线接触力的分布特征,并对接触力链大小和方向进行了统计分析.     

束解非定常方柱绕流的可变周期时间谱方法

针对周期性非定常流动特点,采用时间谱方法求解了无限大区域内低雷诺数下二维不可压缩层流绕方柱流动问题.由于方柱绕流的非定常运动周期事先未知,在计算过程中加入了基于残差梯度的可变周期计算方法,使变量和周期可以同时迭代计算.研究了时间谱方法的计算精度和求解速度,分析了不同求解参数对最终结果的影响.计算结果表明,时间谱方法可以准确地模拟方柱后漩涡的非定常运动现象,而计算所需时间只是传统的基于有限差分的双时间推进方法的10%～25%,流体非定常运动的Strouhal数和方柱的阻力特性证实了这种方法的正确性.可变周期计算方法对求解参数的变化不敏感,可以准确地预测运动周期.     

压电双层膜驱动管内移动微小型机器人的研究

提出了一种新型管内移动微小型机器人, 采用压电双层膜驱动器和惯性冲击式原理(IDM), 实现在直径为Φ16~18 mm的直管内的稳定运动. 对惯性冲击原理进行了理论分析和动态仿真, 通过实验, 验证了微小型机器人的运动原理和运动能力. 实验结果表明, 在峰值为50 V和频率为1100 Hz的锯齿波电压驱动下, 该微小型机器人的直线运动速率可以达到3.5 mm/s. 理论分析与实验结果验证了惯性冲击原理在本设计中的可行性和有效性, 并为管内移动微小型机器人的优化设计提供了理论依据.     

应用层流柜开展标准化动物实验工作

“实验动物管理条例”实施以来,我国实验动物工作取得了很大的进展,使用标准化动物的理念已经被越来越多的人接受。随着清洁级、SPF级实验动物的普及应用,各地建立了相应标准的动物实验设施。但是,由于投资大、运行费用昂贵等原因,仍有许多单位尚没有建立起相应达标的动物实验室,使许多研究工作受到影响。1995年以来,我们在普通实验室的基础上,采用层流柜、洁净工作台等局部净化设施,配合严格的实验管理,开展了清洁级、SPF级大小鼠及裸鼠等多项实验研究,取得了一定的经验,总结如下。     

竖直管内液膜层流时汽-液界面切应力对冷凝过程的影响

根据冷凝的控制方程及边界条件,采用数值计算方法得到了冷凝模型的解。根据冷凝过程的特点,将其分为液膜形成段和液膜成型段;并对蒸汽的不同流向,以及影响界面切应力和冷凝过程的主要机制和因素,如反映蒸汽速度对界面和冷凝影响的相对速度比B,表征由传质引起动量传递的因子U分别进行了讨论,并就本文解与努塞尔解进行了比较。     

管壁导热对管内流动流体热边界条件的影响

对层流管内受迫流动热入口段内流体与管壁间耦合传热进行了计算,研究了试件几何尺寸、试件与流体物性参数及流体流动状态对内管壁处流体热边界条件均匀性的影响。研究结果表明,在管外壁均匀加热（或冷却）的情况下,管壁导热也使得内管壁处流体的热边界条件出现明显的不均匀性。影响这种不均匀性的主要因素是Ｐｅｃｌｅｔ数、管壁材料的相对导热系数、实验段相对热长度及管壁相对厚度等无量纲参数。为了改善管内壁处流体的热边界条     

流体的粘弹性对周期性圆管层流流动规律的影响

将粘弹性Maxwell流体本构方程和圆管层流运动基本方程相结合 ,利用数学解析方法研究了周期性压力梯度推动下脉动层流的流动规律 ,并得到粘弹性流体在圆管内周期性流动的速度表达式 ,按两种情形分析了粘弹性Maxwell流体脉动层流速度振幅分布状况。研究结果表明 ,Maxwell流体在 0～ 2π的周期内呈振荡流动。当ωt =0时 ,其速度振幅随频率和松弛时间的增大而减小。     

电磁传感器测量数据处理与应用

为了提高电磁流动成像测量数据的应用效果,在分析电磁传感器测量响应特征和噪声特点的基础上,采用线性滤波方法,对于气-水分层流动的实验测量数据进行处理试验,优选出五点二次平滑处理方法。相对于测量原始数据,采用处理后的数据计算持水率和重建流体图像,具有更高精度和更好质量。     

矩形截面弯曲管道中的二次流

本文研究矩形截面微小弯曲管道中的二次流,导出了二次流基本方程式並得到了数值解。