交错互通微通道网格板的孔隙特性与传热性能

采用多片叠合铣刀加工一种具有规则孔隙的表面热功能结构——交错互通微通道网格板(简称网格板).通过理论计算得出网格板的孔隙率、体积比表面积、重量比表面积等孔隙特性,并研究孔隙特性随微通道间距、微通道深度以及微通道宽度的变化规律.然后将网格板置于板式换热器中,分析体积流量、孔隙率以及体积比表面积对压降与传热性能的影响.结果表明:通过调节微通道间距、微通道深度和微通道宽度,孔隙率可以在10.9%~88.0%范围内变化,体积比表面积可以在2.89~6.40 mm-1范围内变化;网格板可使换热器的传热性能提升近3倍;同等条件下,高孔隙率和大体积比表面积的网格板强化传热效果较好.     

点胶微通道结构参数对胶体挤出过程影响规律研究

针对现有研究微量点胶过程中忽略了微通道的入口形状、长度及出口内径结构参数对点胶质量影响的状况,建立了含上述微通道结构参数的微点胶过程模型,通过数值仿真研究了微通道入口收缩角、长度、出口内径对胶体微挤出过程的影响规律．结果表明,这些微通道结构参数的变化会显著地影响胶体通过微通道时的压力、流速,进而影响到周期点胶量．     

微通道铣削加工工艺的实验研究

为了实现微通道的高效加工,提出利用微细铣刀对铝合金薄板进行微通道阵列结构加工,并通过改变加工工艺参数的方法,系统研究了铣削加工参数(背吃刀量、进给速度和主轴转速)对微通道的几何尺寸的影响规律。研究结果表明:选用直径为0.4mm铣刀的条件下,加工出微通道的宽度随着背吃刀量和进给速度的增大而逐渐增大,且背吃刀量的影响较为明显。在6 000~21 000r/min的主轴转速范围内,随着主轴转速的增加,微通道的宽度尺寸变化不大。因此,通过选择优化的切削加工工艺参数,可以实现微通道阵列结构的加工。     

基于激光共聚焦显微镜的细胞骨架结构分析

肌动蛋白微丝是细胞骨架的主要组成部分,已有研究表明细胞的黏附状态会通过影响微丝结构来调控分化和凋亡等生物学行为.目前观察微丝结构的主要方法是利用激光共聚焦显微镜进行荧光成像,但通常只针对微丝的二维结构进行分析,很少有研究关注微丝的三维结构信息.本文针对这个问题,提出一种基于激光共聚焦显微镜技术的细胞微丝三维重建方法.此方法利用三维高斯函数拟合共聚焦显微镜的点扩散函数,并将函数的x-y方向与z方向解耦,得到z轴光强的高斯分布形式.随后通过图像处理方法得到细胞中主要纤维的几何参数,再对纤维图进行拟合计算、密度聚类、椭球拟合等操作,提取微丝纤维的三维空间信息.本文还利用微模式化方法构建了面积为1256μm~2的圆形以及枝条形微模式化基底,将骨髓间充质干细胞培养于两种基底上,并通过荧光染色方法获得微丝结构的荧光图像,进而应用所建立的方法对细胞微丝图像进行三维重建和分析.分析结果显示,两种形状细胞中微丝取向、交联点数目、体积和长细比等参数的空间分布有显著差异,表明细胞中的力学状态受到铺展形状的影响.本研究旨在建立一种提取细胞微丝三维结构参数的方法,从而可为揭示细胞内部力学转导机制提供研究基础.     

一种改进上的卷式膜隔网通道压降预测模型

为获得一种既具有一定物理意义又使用方便的卷式膜隔网通道压降评价方法,通过计算流体力学(CFD)模拟,在考察不同隔网结构参数对通道阻力影响规律的基础上,建立一种改进的卷式膜隔网通道压降预测模型.研究结果表明,该改进模型能够反映网丝间距、直径、夹角和孔隙率等结构参数对通道阻力特性的影响,合理预测多种隔网结构下的通道压降,与...     

基于EDEM的螺旋输送机关键零部件的优化

为实现螺旋输送机螺旋体的优化,以螺旋输送机关键零部件(螺旋体)的叶片形状、螺距和轴径三因素为参数变量,以仿真运行结束时螺旋输送机内部剩余颗粒数目为实验指标,利用EDEM软件进行正交仿真实验分析。结果表明:螺距对水平螺旋传送机的输送能力影响最大,其次叶片形状,轴径影响最小;叶片形状为带式,轴径为50 mm,螺距为260 mm的螺旋输送机的输送能力最好。研究结论可为提高螺旋输送机关键零部件的优化提供理论依据和参考。     

高速通道压裂过程中支撑剂运移规律研究

高速通道压裂是近年在非常规致密油气资源开采中出现的新技术.为了研究高速通道压裂过程中支撑剂运移规律，基于CFD-DEM方法，建立高速通道压裂三维模型，首先对纤维柱的有无、纤维柱的排列方式和纤维柱尺寸对高速通道形成的影响，并进一步研究压裂液黏度、支撑剂密度对支撑剂运移规律的影响.结果表明：随着纤维加入压裂液中，支撑剂颗粒流速出现差异性变化；由并行排列变为交错排列，支撑颗粒的流速由快变慢，流速较快的颗粒出现在裂缝底部的数目减少；采取纤维柱交错排列方式且纤维柱半径较小，有利于快速形成支撑柱，获得较高的裂缝导流能力；随着压裂液黏度的增大，纤维吸附颗粒数目在不断减少；当压裂液密度为1000 kg/m³时，支撑柱颗粒数目随支撑剂密度的增大而缩减少，而压裂液密度增大为2000 kg/m³时，支撑柱颗粒数目则呈现增大趋势.研究成果丰富了高速通道压裂技术的研究.     

CSP微合金高强度钢研究

在热模拟实验机上进行不同变形工艺的试验,研究了不同变形工艺参数对CSP生产线生产的一种微合金高强度钢组织和性能的影响.结果表明,通过优化道次变形量、变形速度、变形温度和冷却速率等工艺参数,可获得微合金高强度钢产品.     

PMMA微流控芯片注射成型多目标优化实验研究

随着微流控技术的不断发展和聚合物材料的广泛应用,注射成型技术因其快速、低成本、大批量的生产等优势而成为聚合物微流控芯片成型制造的主要方式之一,但也存在微结构成型难、残余应力与宏观变形等问题。为表征聚合物微流控芯片成型能力、研究工艺参数对成型质量的影响,采用正交实验研究熔体温度、注射压力、注射速度、保压压力和保压时间对聚甲基丙烯酸酯(PMMA)微流控芯片微通道复制度、残余应力、宏观翘曲变形三种指标的影响规律,并利用灰色关联分析法对三种指标进行多目标优化得到最优工艺参数。研究结果表明：影响微通道复制度最主要的因素是注射速度和熔体温度,影响残余应力与翘曲变形最主要的因素是熔体温度;利用正交实验对三种指标优化得到的最优参数存在差异,而利用灰色关联分析方法进行多目标优化得到了微通道复制度高、残余应力小和翘曲变形小的高质量芯片。最优注射成型工艺参数如下：熔体温度为245℃、注射压力为160 MPa、注射速度为50 cm³/s、保压压力为70 MPa和保压时间为5 s。     

多孔微槽道复合结构的强化沸腾传热性能

设计了一种多孔微槽道复合结构,首先在高温条件下通过烧结将颗粒状铜粉与基体紧密结合在一起,形成具有一定厚度的多孔层结构;再利用线切割在多孔层上加工出具有一定深度的微槽道结构.微槽道结构不仅增加了沸腾时烧结多孔层的表面积,还提供蒸汽通道来保证蒸汽在较小阻力情况下逸出,从而利于气泡脱离;同时在液体剧烈沸腾时可以提供气液两相通道,从而分离气液相对流动.文中还分析了多孔微槽道复合结构关键参数(微槽道数目、微槽道角度、槽宽和槽深等)对沸腾传热效果的影响.实验结果表明,微槽道数目越多,微槽道深度越大,气液界面接触面积越大,强化沸腾传热效果越明显.     

危险化学物质的微流控合成与制备技术

 含能化合物属于一类易燃易爆的危险化学物质，极易受到机械、热和静电等刺激而发生爆炸。传统的含能化合物合成、分离、提纯、细化和包覆等工艺采用本质安全性低的间断式反应釜工艺，缺点是安全性低和线上爆炸物留存量大。微流控反应器具有大面积/体积比和小尺寸微通道，能够在爆轰临界直径下合成，而且线上留存爆炸物很少，为本质安全型。本文对比了连续相微流控、嵌段流微流控技术在化学合成上的技术优势，得出嵌段流微流控解决了晶体产物堵塞微反应通道的难题，提高了反应物的混合效率，是高敏感性含能化合物合成和制备最有前景的创新技术。     

快速响应温敏凝胶及其在生物分离中的应用研究

采用减小尺寸与加入C aCO3粒子作致孔剂两种方法,研究了如何提高共聚温敏凝胶P(N IPA-co-GM A-D ex)的响应速度.考察了不同尺寸和多孔凝胶的退溶胀动力学、再溶胀动力学,实验结果表明:减小凝胶尺寸和加入致孔剂对提高凝胶的温度响应速度是有效的.研究了P(N IPA-co-GM A-D ex)凝胶对牛血清蛋白(BSA)的浓缩分离效果,发现P(N IPA-co-GM A-D ex)凝胶对蛋白质溶液有较好的浓缩分离能力.在实验的基础上,设计了一套用于蛋白质提纯的机械模型,测试了其对蛋白质溶液的分离能力,证实了机械模型的可行性.     

梯形微通道气液分相强化换热实验研究

针对微通道换热器强化沸腾换热,提出分段式梯形换热结构,该结构可实现气泡在表面张力驱动下间断性流向通道两侧,保持中间加热区为液体,实现气液分相流动,进而强化沸腾换热性能。采用无水乙醇为工质,实验研究直肋和梯形结构铜基表面在热流密度为160~320 kW/m²和工质流量为0.4~2.0 g/s时壁温、换热系数等参数变化规律。结果表明：在饱和沸腾区,梯形分相结构可有效实现气液分离,进而降低壁面温度,大幅提高换热系数;如在25 mm位置处,5段结构换热系数比平行结构换热系数提高了60.4%;在单相加热区,换热面积为主要影响因素,直肋结构换热系数略大,但换热系数比饱和沸腾时小一个数量级。平均换热系数分析得到5段结构微通道比平行结构微通道提高了53.8%,可见分段式结构可实现气液分相流动,有效提高沸腾换热的平均换热系数,增强整体换热能力。     

重力场流分离实验研究

本文依据重力场流分离理论,应用笔者制作的分离微流道,进行了重力场流分离非金属聚合物聚氯乙烯颗粒的实验研究,给出了详细的实验数据,并结合理论模拟计算的结果进行了对比分析和讨论.     

微通道反应器制备白藜芦醇纳米分散体

对微通道反溶剂沉淀法制备白藜芦醇（RES）纳米药物分散体进行了研究。采用T型微通道反应器优化操作参数制备RES纳米分散体,当RES溶液与反溶剂水溶液进料流量比为1：20（分别为3 mL/min和60 mL/min）,RES溶液水平进料时,制得的RES纳米分散体尺寸最小,平均粒径为132 nm;此时RES纳米分散体接触角为19°,水润湿性较原料药得到大幅度提高;在拟肠液（pH 7.4）环境下,RES纳米分散体在120 min内累积释放率可达到95%。在上述优化工艺的基础上利用套管式微通道反应器进行放大实验,得到套管式微通道反应器制备的RES纳米分散体颗粒尺寸更小,平均粒径为82 nm;在拟肠液环境下,所得RES纳米分散体在120 min内累积释放率可达到97%,略高于T型微通道反应器所得产品的溶出量。计算结果表明,套管式微通道反应器可显著提高处理量,约为T型微通道反应器处理量的10倍。     

金属套管式微通道气液传质特性研究

以纯水吸收CO₂的物理吸收过程,研究了金属套管式微通道的气液传质特性。考察了气液两相的接触方式、气体和液体表观线速度、微通道结构尺寸（如微孔孔径、套管环隙尺寸）等对液侧体积传质系数的影响规律。结果表明,气相走内管、液相走外管,更有利于实现良好的气液传质效果;液侧体积传质系数随气液表观线速度的增加而增加,但液相表观线速度的影响更显著;微孔孔径和套管环隙尺寸的减小能显著提高液侧体积传质系数,但套管环隙尺寸的影响更大。     

微通道中颗粒惯性聚集的力学特性

为揭示微通道内悬浮颗粒惯性聚集现象的机理,基于相对运动原理,利用数值方法研究了单个球形颗粒在方形微通道中的运动状况,并对颗粒的受力特性进行分析.研究发现:较小粒径的颗粒在较高通道雷诺数下可产生惯性聚集现象,但其受到的惯性升力在通道截面横向位置分布具有很大的波动性;惯性聚集位置随通道雷诺数的增大向通道壁面移动,随颗粒粒径的增大向通道轴心移动;颗粒旋转产生的旋转诱导惯性升力使惯性聚集位置向通道壁面移动.惯性升力分为旋转诱导升力和由剪切诱导升力及壁面诱导升力合成的非旋转诱导升力,而后者是惯性升力的决定性部分.     

鄂尔多斯盆地河庄地区长2油层组沉积相研究

河庄地区位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡中南部。其三叠统延长组是一套河流和湖泊为主的碎屑沉积。本次研究区长2沉积相研究根据大量的钻井、测井及分析化验资料,运用沉积学方法综合研究该区的沉积相。划分为水上分流河道,分流间洼地、分流河道间沼泽、分流间湾等微相类型。沉积相分析是研究砂体分布的关键技术,沉积相确定的正确与否直接影响着对砂体分布规律的认识。     

Poly(dimethylsiloxane) based microchip for DNA electrophoresis

A novel poly(dimethylsiloxane)(PDMS) -based microchip for DNA separation through electrophoresis has been developed using a micro-electro-mechanical-system(MEMS) technology. Unlike previous hybrid PDMS microchip, one PDMS film is first created on glass support by pressing method in our microchip. Thus, increased band-broadening phenomena, arising from the material nonuniformity at the walls of microchannel, can be avoided in electrophoresis process. A low-viscosity hydroxypropylmethylcellulose-100 (HPMC-100) is used as the separation medium for fluorescent intercalator-labeled double-stranded DNA (dsDNA) fragments. Mannitol is introduced to PDMS-based microchip as a separation medium additive to enhance separation efficiency. At applied electric field strength of 150 V/cm, excellent separations of the PCR marker could be achieved with an effective separation distance of 25mm .