压电驱动菱形放大式胶体微喷系统的建模与实验

为实现微电子封装领域各类胶体的精确微量分配,设计了基于菱形放大机构放大压电致动器位移的微喷系统,利用集总参数法建立了该系统的等效电器模型,通过实验验证了模型和仿真结果的可靠性,分析了系统参数对胶滴体积和脱离效果的影响.实验和仿真表明:撞针位移在0.3~0.5 mm时为有利于喷射胶滴的范围内;针对3 Pa·s黏度的胶体,当驱动气压在0.15~0.32 MPa时,喷射体积与驱动气压成正相关趋势;随着黏度的增大,相同条件下可获取的胶滴体积不断减小,需要的驱动力不断增大;对于特定黏度的胶体,在合适气压范围内,调控分配频率可实现对微喷体积的调节.      

液体线缝制衣服

意大利一家时装工厂研制出一种“液体线”,可取代缝纫线来缝制衣物。这种液体线装在经过改革的缝纫机的针头上,由一只平头贮液器和滴液器组成;缝纫用的是空心针头,针头与滴     

面向蛋白质结晶的微量生物试剂自动分配技术研究

近年来，蛋白质结晶技术向高通量方向发展，对微量试剂自动化分配技术提出了更高的要求．本文针对蛋白质结晶操作中微量试剂分配具有试剂种类多、分配精度高、速度快等要求，总结分析了目前该领域中各种微量试剂分配技术的原理、优缺点、适用场合以及面向蛋白质结晶操作时微量生物试剂分配方法的选择原则．最后，采用计算流体动力学（CFD）分析方法，对目前常用的非接触式微量试剂分配中液滴脱落过程进行分析．得出系统压力，试剂特性以及喷嘴尺寸等参数对分配过程的影响趋势，并指出微量液滴成功与喷嘴脱落实现非接触式分配所必需满足的条件．     

悬滴与卧滴合并行为特性

基于VOF(volume of fluid)方法,建立了重力条件下悬滴与卧滴在空气中合并过程的理论模型,并进行数值模拟,研究了悬滴与卧滴的合并流型,并分析了不同Bond数下悬滴与卧滴的合并动力学行为.结果表明,悬滴与卧滴接触后,液滴间形成的液桥在表面张力的作用下快速扩展,在液桥与针头间出现颈缩现象;悬滴与卧滴合并过程存在"合并无断裂"和"合并后断裂"2种合并流型,当Bond数约为0.05时,合并流型由无断裂向断裂转变.随着Bond数增大,液滴合并后断裂的无量纲时间随之减小,当Bond数大于0.18,液滴合并后断裂的无量纲时间逐渐趋向定值.     

大功率LED荧光粉涂覆中流场分布的数值研究

采用计算流体动力学(CFD)与数值模拟方法研究大功率发光二极管(LED)荧光粉喷涂过程中荧光粉胶的流动传输和雾化过程,建立了三维荧光粉流场模型与数学模型,用于描述两种不同的喷涂枪外部荧光粉胶流场的速度分布,最后通过喷涂实验验证了仿真结果与实验结果的一致性.研究表明:在不建立雾化过程模型的情况下,采用数值模拟能准确预测LED荧光粉喷涂过程中荧光粉微滴的轨迹和速度分布;在相同喷涂距离内,荧光粉微滴直径越小、速度越快,小荧光粉微滴加速和减速的距离就更短.     

压电驱动撞针式高黏性胶体微喷系统的研制

针对高黏性胶体材料要求快速、精确、灵活分配的需求,以及气压驱动撞针式喷射技术分配效率低、液滴操控能力有限的问题,设计了一种压电驱动撞针式高黏性微喷系统。该系统将压电致动器与传统撞针式喷射阀相结合,并利用菱形放大机构对压电致动器位移进行放大后带动撞针振动,以此对微量高黏性胶体的高速、精确分配进行操作。采用有限元法对菱形放大机构进行静、动态特性分析,通过构建位移输出单元的动力学模型分析撞针位移输出情况,确定了机械本体的结构参数,搭建了包含阀体、气路、驱动和监测单元的微喷系统实验平台,开发了基于模糊PID控制的胶体预分配方案。实验结果表明:撞针振幅能够达到有利于喷射的0.5mm范围,胶滴体积随喷射频率和胶体黏度的增大而减小,分配重复精度和准确度分别可控制在4%和±6%以内,进一步揭示了高黏性胶体材料的非接触式分配机理,验证了压电驱动撞针式喷射方案的可行性。     

胶筒系统接触有限元优化设计

为了研究封隔器胶筒几何参数对密封性能影响,将套管、隔环、中心衬管和胶筒作为一个系统建立接触有限元优化设计模型。应用ANSYS的参数化设计语言APDL,编制其命令流。研究了几何特征参数和峰值接触压力之间的关系并进行了参数优化设计。结果表明：胶筒的总厚度对密封性能影响很大,胶筒子厚度对密封性能影响较小,胶筒的高度对密封性能的影响存在最优方案,接触倾角选取必须慎重。高度和接触倾角双因素优化设计结果显示：与初始方案相比,高度降低37.5%,接触倾角降低8.9%,峰值接触压力升高13.38%。     

泡沫分离技术的研究——Ⅰ.脱除废水中的表面活性剂

采用泡沫分离技术,研究了从洗涤剂工厂废水中脱除直链十二烷基苯磺酸钠(LAS)的过程。采用流动法测定了LAS-H_2O系统中LAS的临界胶束浓度和LAS-H_2O-NaCl系统的表面过剩浓度。以旋转圆盘作为消泡器,探讨了提馏操作型泡沫塔中各种操作参数(如进料浓度、气液比、逆流泡沫段高度、添加剂NaCl等)对分离效果的影响,获得了该系统的适宜操作条件、泡沫排液模型的数学表达式、传质单元高度以及消泡过程中衡量消泡效果的“冷凝因子”与圆盘转速之间的关系。结果表明:该技术具有分离因子大、耗能少、简单易行等优点,可望有效地脱除废水中的表面活性剂。     

井下涡流工具结构参数优化

涡流工具的作用是将气液进行分离,气液分离效果越好,涡流工具作用效果越好,为了提高气井涡流工具排液采气工具的工作效率和使用效果,进行了涡流工具的结构参数优化研究。运用SolidWorks和Fluent流体模拟软件,建立了涡流工具气液两相流场模型。从液相分布、切向速度、轴向速度三个角度分析螺距、导流叶片高度、内径、导程倍数、叶片数对涡流工具作用效果的影响,通过正交试验分析最优的涡流工具参数组合。结果表明,当涡流工具参数为：内径54mm、螺距200mm、叶片高度20mm、1倍导程、单叶片时,涡流工具作用效果最好。研究结果可以为现场涡流工具的优选和使用效果的提高提供依据。     

级联式气液旋流分离器数值模拟

针对天然气除液净化问题提出一种新型级联式气液旋流分离器,分别采用雷诺应力模型(RSM)、欧拉液膜(EWF)模型和离散相模型(DPM)对分离器的内部流场、液膜分布和气液两相流动进行数值模拟,并研究部分结构参数对流场和分离性能的影响。结果表明：分离器的流场分布有利于气液两相分离,为使二级分离空间收集的液体顺利降下,进口速度不宜过快;一级排气芯管上半部长度为140 mm和开口高度为60 mm,对应的分离效率最佳,两者对压降的影响较小;减小降液缝隙宽度,分离效率和压降都会提高。     

彩色光固化成型试验

在已有的激光快速成型实验装置的基础上,基于时间/压力流体点胶技术原理,设计并建立了彩色光固化成型实验装置,并利用该实验装置通过正交试验研究了点胶机压力、针头内径和注射器运动速度等工艺参数对着色过程中液体流量和液滴截面尺寸的影响规律,进而进行工艺参数优化,实现彩色光固化成型样件的加工。该研究为实现标准化的彩色光固化成型加工提供了工艺方面的参考。     

水平井泡沫携砾石充填数值模拟

在进行疏松砂岩水平井砾石充填完井过程中,以往均采用牛顿流体作为携砂液。泡沫流体作为非牛顿流体,比牛顿流体具有更好的携带性能,并且具有低滤失性。针对水平井砾石充填作业发生提前堵塞和携砂液进入地层问题,借鉴水平管流的固液两相流动机制,建立水平井泡沫携砾石充填两层数学模型,并且对泡沫在水平井中流动的摩阻系数进行讨论。对偏心率、砾石直径、砾石密度及泡沫干度对砾石充填效果的影响进行计算分析,并以充填效率、砂床高度及综合评价指标表征充填效果。结果表明:随偏心率增大,充填评价指标趋于增加,但增加的幅度较小;随砾石直径、砾石密度及泡沫干度的增加,充填指标趋于降低;泡沫作为携砂液进行砾石充填比牛顿流体具有更好的充填效果。     

气动喷射点胶CFD仿真与实验研究

为了研究气压驱动的喷射点胶过程,建立了撞针气缸模型及点胶阀模型;仿真分析了气缸内压力变化对撞针运动特性的影响及撞针运动特性对点胶性能的影响。仿真结果表明:不合理的气缸管道结构会造成撞针的响应延迟;过大的驱动气压会导致气泡混入胶水。最后设计DOE实验,仿真分析了腔体尺寸对胶量、喷射速度的影响;实验分析了工艺参数对胶量的影响;并利用Minitab分析仿真和实验结果,其中腔体结构中,胶量对喷嘴直径最敏感而喷胶速度对撞针球面半径最敏感。工艺参数中,供胶压力对胶量影响最大。结论对喷射阀结构设计及工艺参数设定具有指导意义。     

陶瓷3D打印挤出光固化辅助成型工艺研究

基于墨水直写式打印(direct ink writing,DIW)的3D打印技术使3D打印材料摆脱了材料属性的限制,为多种材料提供了实现增材制造的可能.为了保证打印成品件具有陶瓷材料优良的力学特性,对陶瓷材料的3D打印挤出成型过程中的各项工艺参数进行了研究.通过流体理论计算并使用Fluent对影响陶瓷材料小口径挤出过程的挤出速度、挤出口径等工艺参数进行了数值模拟,得到相关挤出工艺参数与挤出量之间的关系.基于数值模拟结果设计了包括电机挤出速度、挤出头口径、打印移动速度、打印层高度和激光固化功率为因素的试验,分析了各项工艺参数对挤出成型过程的不同影响.     

非牛顿流体的微观混合

采用改进的化学偶合法，研究了半连续搅拦槽内粘稠介质的微观混合规律，分析了物系粘度、搅拦转速、加料速度及其体积比，浆型及其组合对微观混鸽 有征参数－分隔指数的影响。结果表明，粘度增加使微观混合变差，但是分隔指数的变化幅度因粘度范围而异；提高搅拦转速对于改善微观混合的作用有限，尤其假塑性充体的这一相应的限定转速更低；雷诺数不能作为放大准则；兼顾剪切循环作用的组合浆具有改进非牛顿粘稠介质微观混合的显著效     

空间太阳电池帆板贴装涂胶过程时序分析与建模

基于机器人技术和粘性流体力学理论,提出了一种适用于空间太阳电池帆板自动加工的理论方法,对机器人贴装涂胶过程进行了时序分析和涂胶流动特性建模.确定了机器人单片涂胶周期和串联涂胶周期,得到了机器人涂胶运动的宏观时序模型和微观时序模型,及任意时刻机器人对应的涂胶位置坐标,建立了涂胶速度场模型以及胶体流量模型.实验结果表明,机器人能够有效完成预定时序规划下的轨迹涂胶,胶层厚度可控,涂胶区域规则,模型效果理想.     

基于直接接触凝结理论的汽液两相流升压模型

针对汽液两相流升压装置利用经验模型计算的过程中,仅能对出口压力进行计算,且计算值与实验值有较大误差的弱点,提出了用直接接触凝结（DCC）的理论求解汽液两相流的一维理论模型。计算升压装置的最大出口压力,分析其他参量的变化规律。结果表明,汽液两相流在凝结激波前为泡沫流,在凝结激波后完全凝结成单相水的情况下,升压装置的出口压力达到最大值。     

Forming mechanism of ink layer on the printing plate in inking process and influencing factors of its thickness

Ink layer thickness on the printing plate greatly influences uniformity of ink transferred to the substrates , which is an important indicator of printing quality , so the study of ink layer and its thick-ness is important for improving the quality of printing products .Ansys CFX is used here to build a model of ink fluid adhering to lower vibrator roller , form inking roller , and printing plate for analy-zing ink transferring in inking process .Ink layer thickness on each position of the model is acquired to analyze the forming mechanism of ink layer on printing plate , as well as the influence of oscilla-tion speed of lower vibrator roller and dot area percentage of plate on ink layer thickness of printing plate.It can be concluded that , in the case of fixed ink supplying amount , ink layer thickness in-creases along with the increasing of oscillation speed , and decreases when the dot area percentage is getting larger and the minimum is got when the dot area percentage is 100%.At last , experiment of plate inking on print ability tester verifies the correctness of the simulation analysis .     

连续搅拌槽内假塑性流体停留时间分布的数值模拟

应用计算流体力学商业软件（CFX）模拟了直径0.5m×0.35m的无挡板半球底搅拌槽的流场,计算了流体的停留时间分布(RTD),研究了转速、流量、全槽平均表观黏度对RTD以及全混釜数（m）的影响。结果表明：基于CFX对假塑性流体连续搅拌槽内RTD的模拟结果与实验基本吻合;低转速下,转速的变化对假塑性流体RTD和(m)值的影响要大于牛顿流体,但当转速达到一定值时,对两流体的RTD和(m)值影响较小;转速较高趋于全混时,流量对假塑性流体及牛顿流体的RTD和(m)值影响较小,且对两流体的影响差别很小;高转速条件下,全槽平均表观黏度的变化对假塑性流体RTD和(m)值的影响较牛顿流体大。