一种新型微机械热导压力敏感器及其数值模拟

本文研究了一种新型微机械ＣＭＯＳ热导压力敏感器。其压力测量范围是０．００１－１００ Ｔｏｒｒ。整个量程范围内，多晶硅热敏电阻相对变化（即灵敏度）优於３０％。为使敏感器结构性能优化，我们首次开发了一软件包对器件热电性能进行数值模拟。三维模拟问题被简化为两个２－Ｄ模拟，并将由稳态能量平衡得到的方程组离散化用非线性Ｇａｕｓｓ－Ｓｅｉｄｅｌ算法迭代求解。器件敏度的模拟结果和实验值相吻合。文中还对温度分布进     

新型气动节流阀的流体仿真分析

提出了一种新型的气动节流阀。为了分析节流阀的流量特性,本文建立了阀体的仿真模型,针对阀芯不同开口度情况下的模型在ANSYS中进行了流体仿真,得到了节流阀内部的流动情况。通过对仿真结果的分析,可知节流阀可以对出口流量进行有效地控制。     

微角速度传感器在不同气压下的振动特性

研究振动轮式微机械角速度传感器在 4Pa到10 0 k Pa 气压范围内的振动特性。被测传感器的直径为1.3m m,厚度约 30 μm。用电容检测技术测量其振动信号 ,以获得传感器幅频、相频特性。试验得到了传感器两个振动模态的品质因数与气压的关系曲线 ,发现了传感器的非线性振动和模态耦合现象。弹簧的非线性弹性引起了非线性振动 ,振动方向不正交及电信号耦合导致了振动耦合现象。试验结果表明驱动梁为曲梁的传感器与直梁传感器相比 ,驱动轴非线性振动特性大大降低     

流体-结构相互作用中气动发散边界的区间分析方法

研究流体-结构相互作用问题中存在不确定性参数时的气动发散问题.使用区间变量描述不确定性参数,结合区间扩张理论和Taylor级数展开,提出了确定发散马赫数区间的非概率区间分析方法.该方法只需要知道不确定参数所在范围的界限,而不需要其他概率信息.以平板发散问题为例,将区间分析方法与概率方法的结果进行了比较,由非概率区间分析方法得到的发散马赫数区间比概率方法得到的要宽,由此可给出更为安全的设计信息,这表明区间分析方法是可行并有效的.     

PLT15薄膜热释电红外传感器的研制

用射频磁控溅射法在Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）结构衬底上沉积了高度Ｃ轴取向Ｌａ改性的ＰｂＴｉＯ３（ＰＬＴ１５）的薄膜,研究了ＰＬＴ１５薄膜的电晕极化方法,用此方法同时对多个热释电敏感单元进行了极化,利用ＰＬＴ１５薄膜制备了热释电红外感器,薄膜厚度是２μｍ,真空蒸发的Ｎｉ－Ｃｒ电极面积为１．２ｍｍ×１．０ｍｍ,敏感元一的Ｓｉ（１００）基片用热ＫＯＨ和ＥＰＷ进行刻蚀,用所设计的热释电系统测试系     

转动竖直镜面的微机械光开关

提出并制作了转动竖直微镜的微机械光开关，采用曲线形状的电极设计，有效地减低了悬臂梁驱动器的吸合电压，采用体硅深刻蚀技术结合(110)硅的各向异性腐蚀技术制备了光开关芯片和耦合对准的U形槽和卡簧。芯片经初步封装后进行了电学测试和光学测试，测得吸合电压78．5V，谐振频率2．3kHz，光开关损耗5dB，隔离度45dB。     

利用热释电传感器设计的一种新颖红外探测器

利用热释电红外传感器，设计一种新型探测器，可提高灵敏度和信噪比，增强抗干扰能力，具有实用价值。     

PLT15薄膜热释电红外传感器的研制

用射频磁控溅射法在Ｐｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ２／Ｓｉ（１００）结构衬底上沉积了高度Ｃ轴取向Ｌａ改性的ＰｂＴｉＯ３（ＰＬＴ１５）薄膜．研究了ＰＬＴ１５薄膜的电晕极化方法,用此方法同时对多个热释电敏感单元进行了极化．利用ＰＬＴ１５薄膜制备了热释电红外传感器,薄膜厚度是２μｍ,真空蒸发的Ｎｉ－Ｃｒ电极面积为１．２ｍｍ×１．０ｍｍ,敏感元下的Ｓｉ（１００）基片用热ＫＯＨ和ＥＰＷ进行刻蚀．用所设计的热释电系数测试系统对ＰＬＴ１５薄膜样品进行了测试,研究了其热释电特性．测试结果表明,ＰＬＴ１５薄膜样品的热释电电流ｉｐ平均为２．１×１０－１１Ａ,而对应的热释电系数ｐ为２．５２×１０－８Ｃ·（ｃｍ２·Ｋ）－１．这类薄膜很适合制备红外传感器     

持续气动加热环境下的结构热载荷分析与应用

气动热问题是制约高超声速飞行器发展的关键问题之一,其产生的热流对结构固有特性具有显著的影响。热模态分析是研究热载荷对结构固有特性影响的一个重要方法,其分析结果对防热结构的选材与设计具有重要的参考价值。针对高超声速飞行器进气道前缘结构开展了热载荷分析与应用研究,计算了结构在冷壁热流及通过流-固耦合法解算的热壁热流两种载荷条件下的温度场及前三阶模态的振动幅度与固有频率的变化情况。结果表明:采用流-固耦合算法解算的热载荷适用于持续气动加热环境下的结构热分析及热模态分析。耦合计算600 s后受热结构逐渐趋于热平衡,此时最高温度达到1 200 K左右,前三阶模态的最大相对振动幅度分别增长了24.4%、5.6%和36.7%,固有频率分别下降了14.1%、8.8%和9.9%。     

纳米流体微通道热沉的性能强化

基于对纳米流体热导率及黏度公式的筛选,本文发展了纳米流体微通道热沉的三维流固耦合模型,分析了热沉结构、纳米颗粒种类、粒径、体积分数及基液种类等关键参数对热沉性能的影响.结果表明:(1)纳米颗粒随机运动引起的附加热耗散强化了纳米流体的对流换热,显著提高了热沉的冷却性能;(2)纳米流体的强化作用依赖于热沉结构,且依赖关系不同于纯流体,需对纳米流体作为冷却剂的热沉结构进行优化;(3)颗粒体积分数增加,热沉热阻降低,但压降升高,综合考虑热阻和压降,最佳的冷却剂为0.5%体积分数的水基Al2O3纳米流体,相对于纯水,其使热阻降低了10.1%,压降仅增加0.38%;(4)颗粒粒径对热阻影响较小,考虑纳米流体稳定性,推荐使用小粒径的纳米颗粒;(5)Al2O3纳米颗粒优于TiO2,CuO最差,最优的基液为水,依次为乙二醇和机油.     

微机械平面螺旋电感的Q值分析与结构优化

为优化微机械平面螺旋电感 ,提出了一种计算品质因数 (Q值 )的方法。通过系统分析影响平面螺旋电感 Q值的主要因素 ,获得硅微机械电感的简化模型 ,在此基础上采用电磁分析法讨论了射频条件下高频电磁场效应对电感寄生电阻的影响 ,从而得到了计算平面螺旋电感 Q值的方法。利用此方法对几何参数不同的几种线圈进行分析 ,获得了具有较高 Q值电感的优化结构。在 2 GHz的工作频率下 ,优化的平面螺旋结构线圈导线宽度和厚度分别为 10μm和5μm     

二维趋化-流体耦合模型解的稳定性分析

考虑在二维有界凸区域Ω上具有信号产生机制的chemotaxis-Navier-Stokes方程组■的初边值问题,其中n和c满足齐次Neumann边界条件,u满足Dirichlet边界条件;S(n)和是给定的足够光滑的函数,且满足|S(x,n,c)|≤C_S(1+n)^-α．此前的研究结果表明:该模型在二维有界凸区域中存在整体有界经典解．进一步研究了此模型解的大时间渐近行为:在α>0,C_S足够小的情况下,当时间t趋于无穷时,模型的经典解以指数形式收敛到常数平衡态■,其中■.     

多孔硅微机械技术的薄膜量热传感器结构研究

多孔硅的形成和刻蚀技术是一项新型的表面微机械加工技术，我们以多孔硅为牺牲层，利用多孔硅的选择性生长机理，以及利用在高阻衬底上横向形成速率大于纵向形成速率的特点，得到了距衬底很深的微桥、微梁、微沟道等微结构，并设计研制了一种绝热式量热传感器。     

机械密封混合摩擦微极流体弹性润滑的数值模拟

将弹性微极流体润滑理论应用于机械密封混合摩擦的研究,建立力学模型.考虑流体的可压缩性,构建混合摩擦的数学模型,利用有限差分法进行数值求解,获得机械密封性能参数值,为优化设计奠定理论基础.     

溶胀煤的红外光谱及热重分析研究

煤是由多种有机高分子化合物和矿物质组成的复杂混合物,而煤结构的研究内容主要是针对煤中的有机物质化学结构的研究。煤的化学结构决定了其多种反应性,所以煤化学结构的研究一直都是煤结构研究中的重要的研究课题。而煤的溶胀方法能够提供较多关于煤的化学结构消息,用傅立叶红外光谱法,热重分析法两种手段对去灰煤样、酒精和蒸馏水洗静毗啶溶胀煤样和NMP二次溶胀煤样进行化学结构与热解性质的分析,表征煤溶胀前后结构与热解反应性质的变化情况,定性地认识煤的溶胀反应过程。采用热重和红外光谱法联用分析NMP二次溶胀煤样,依据红外光谱了解热解过程中产物。这些工作有助于对淮南地区煤化学结构和热解反应性的研究。     

基于多场耦合技术的永磁同步电动机散热分析

利用英特工程仿真技术公司开发的一套电动机专用的耦合分析接口软件INTESIMETFMotor,对电动汽车所用永磁同步电动机进行电磁-热-流体三场耦合分析,将电磁-热-流体三场耦合与传统解耦简化模型的分析结果进行对比,以验证热流双向耦合的有效性.结果表明,单向耦合不能够保证温度的连续性和能量守恒,达不到真正的热平衡,因而需要进行热流双向耦合.     

静电力作用下微机械结构的位移特性分析

分析了在微机械传感器与执行器中常用的3种微机械结构在静电力作用下的静态位移特性,并对典型结构进行了数值计算。结果显示对质量块平动的双端固支梁岛结构在静电力作用下极板的最大平衡位移正好为无静电力时极板间距的1／3,其他2种结构在静电力作用下极板中心处的最大平衡位移均略小于无静电力时极板间距的1／3。     

突变风与列车风耦合气动载荷下风屏障的强度分析

自然风与列车风的耦合气动作用是铁路风屏障产生弯曲、扭转等变形的主要原因。建立了列车-风屏障耦合的三维气动仿真模型,对风屏障在突变风与列车风耦合作用下压力分布规律进行了分析。建立了风屏障固体结构分析模型,对风屏障进行了模态分析,采用流固耦合的方法分析了风屏障在不同工况下的应力及变形量,据此对风屏障进行了强度校核。结果表明：风屏障自振频率最小为6.11Hz,风屏障自振频率与列车风的振动频率相差较多,不会产生共振现象。在突变风与列车风耦合下,突变风的作用效果对风屏障的位移以及应力变化起决定性作用。在1.59s时,风屏障在突变风与列车风耦合作用下产生最大位移,其中最大负位移达到1.42mm,最大正位移达到0.605mm。H型钢立柱产生最大的Mises应力,达到83.79Mpa,比列车风单独作用时增加了152.8%。可见突变风与列车风耦合会加剧风屏障的动力响应。     

薄板压力容器盖的热-结构耦合有限元分析

对复杂薄板结构压力容器盖有限元模型的建立进行了研究,计算了压力容器盖在热、压力载荷作用下的温度场、应力及变形,并进行了热结构耦合分析,得到并分析了薄板结构的压力容器盖在实际工况下的应力场,校核了其安全性,为薄板承压结构更深入地分析研究提供理论参考.