基于XFlow的仿生扑翼飞行器机翼气动特性分析

通过空间曲柄摇杆结构产生的急回特性来实现仿生飞行器扑翼运动.为了探究仿生扑翼飞行器的气动特性的影响因素,采用玻尔兹曼模型的粒子跟踪方法模拟扑动过程中气动特性,基于计算流体力学仿真软件XFlow对不同翼型、翼展、翼平面形状进行仿真分析并探究对升力和推力的影响.结果表明:翼型弯度和翼展的增大能够增加扑翼飞行器的升力系数,推力系数随着弯度的增大而变小;通过综合分析得到翼展长度在2.5倍弦长时,气动特性最佳;不同翼面形状的机翼具有不同的气动性能,相对于机翼后缘几何形状,前缘对气动特性的影响较大.研究结果为扑翼飞行器机翼的系统设计提供了有益的指导.     

仿生法在镁合金表面制备珍珠质涂层的性能研究

采用仿生法在镁合金表面制备了珍珠质涂层,研究了不同预处理方式对珍珠质涂层性能的影响。利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)表征珍珠质涂层的微观形貌,结果发现镁合金表面形成的珍珠质涂层厚度均匀,珍珠质的质量占分散系15%左右时沉积效果最好;利用电化学工作站表征珍珠质涂层的耐蚀性,结果发现含有珍珠质涂层的镁合金的极化曲线谱图出现钝化区;利用X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)表征珍珠质涂层的物相结构,结果发现珍珠质涂层主要成分为文石型碳酸钙;利用X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)和傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)表征珍珠质涂层的元素成分和官能团成分,结果发现珍珠质涂层保留了珍珠质中的钙、碳、氮和氧等元素及氨基和羧基官能团。     

泥浆泵活塞的失效分析与优化措施

阐述了泥浆泵活塞结构原理和影响活塞寿命的主要因素,分析了泥浆泵活塞的主要失效形式,指出了活塞失效的主要原因,并提出了延长活塞使用寿命的措施。     

棒材热连轧椭圆-圆孔型应变分布的有限元模拟

采用大变形弹塑性有限元法的显式动力学模块(ANSYS/LS-DYNA)对棒材热连轧时椭圆一圆孔型的应变场进行了有限元模拟.得到的应变分布规律,无论是"椭进圆"还是"圆进椭"均与理论结果一致,这表明利用ANSYS/LS-DYNA求解孔型中轧制的三维变形问题可为提高产品的尺寸精度提供设计依据;轧件头尾两端不但变形剧烈,而且变形不均严重,这是刚塑性交界面及外端的影响所致;利用有限元法求解椭圆-圆孔型中的三维变形问题可清楚地显示出轧件在孔型中金属的流动状态,这对提高棒材热连轧的稳定性具有重要的参考价值.     

总水力停留时间对OGO系统处理效果的试验分析

本文全面分析总水力停留时间（13h 10h 8h 6h）对OGO工艺系统处理效果的影响。利用OGO工艺系统进行试验研究的结果表明,在HRT大于10h时,该系统COD、TN、TP的处理效果随着水力停留时间的减小变化不大,COD、TN、TP去除率仍分别达到95.5%﹑86.2%、93.4%以上。当HRT降为6h时,处理效果变化较大,但COD的去除率仍高于85.3%,TN、TP的去除率变为58.3%、66%,仍具有较高的去除率。这说明,OGO工艺系统可以减轻增加水力负荷对污水处理的负影响,具有较强的抗冲击负荷能力。     

基于ICPF驱动器无线仿生鱼型机器人设计

本文设计了一个无线智能仿生鱼型机器人.采用离子导电聚合物薄膜材料ICPF(Ionic conducting polymer film)作为机器人驱动器,在鱼眼和鱼嘴处内嵌3路红外避障传感器作为仿生鱼型机器人的导航系统,在机器人体内嵌入Arduino Mini Pro作为机器人的主控制器.由于选用低功耗的ICPF材料,该鱼型机器人续航时间长达3 h,该仿生鱼型机器人可实现在水中无噪声前进、转弯和避障等运动模式,且可以实现在线编程和实时充电.实验测试结果表明,该仿生鱼型机器人系统稳定,在水中运动如真实的鱼,可以同其他鱼类生物在同一环境中无干扰的交互生存,在9 V、1Hz电压信号的驱动下,最大游动速度为10.02 mm/s,该仿生鱼型机器人可用于军事侦测,海洋开发等领域.     

粒子群优化BP网络及其应用

提出一种基于量子激励粒子群算法优化BP网络的参数方法.该算法在粒子群优化算法中引入量子论思想,克服了传统粒子群算法易陷入局部极值、优化效果较差的缺点,最终得到BP网络的最佳参数值.利用优化后的BP网络控制仿生机器马的运动状态,仿真结果表明该算法能快速、准确地达到最佳控制效果.     

仿莲式结构多腔液压缸的设计及仿真分析

为了提高多足机器人驱动用单泵多缸液压系统中执行器的效率,在对莲的生理活动进行观察的基础上,设计了一种仿莲式结构多腔液压缸。该缸采用多个腔室,各腔室间可通过开关阀相互连通,使得液压缸的有效作用面积可调,从而提供不同大小的输出力。同时,通过优化设计使不同腔体的负载压力均匀分布,减少了主活塞偏离缸体中心线导致的泄漏及磨损,又通过回油腔和供油腔相连实现了流量补偿。本文还建立了仿莲式多腔液压缸的数学模型,并利用MATLAB和FluidSIM对其输出力和执行器效率进行仿真分析,验证了该设计的合理性。     

多特性仿生统一神经元模型

为对几十种神经元模型做出统一描述,总结归纳出目前生物医学界和工程科学界普遍认可的生物神经元的十二大基本特性,并以此为基础提出了一种更为全面反映生物神经元特性的人工神经元统一框架模型——多特性仿生统一神经元(MBUN)模型.经验证,该模型可有效描述各种常见神经元模型及学习算法.     

磁小体蛋白介导磁性纳米颗粒仿生合成

趋磁细菌磁小体是由生物膜包裹且呈链状排列的磁性纳米颗粒,磁小体通过生物矿化形成的磁性纳米颗粒具有规则的形状、均一的粒径及较高的结晶度,引起了研究者的广泛关注.磁小体膜由磷脂和脂肪酸组成,磁小体膜脂质囊泡实际上是一个控制磁性纳米颗粒精确合成的纳米反应器.磁小体膜内的一系列生物矿化蛋白控制着铁的转运、铁的氧化还原、磁性纳米颗粒的形核以及生长.目前,磁小体生物矿化的具体机制尚未明确且磁小体难以实现规模化生产,因此引发了人们对仿生合成磁小体的研究.体内研究显示,磁小体蛋白如Mms6、MamC、MmsF、MamG和MamD对磁小体的尺寸和形貌具有重要的调控作用,被认定为用于仿生合成磁小体的最好候选蛋白.一些工作已经对源于趋磁细菌的Mms6、MamC、MmsF等重组蛋白介导的磁性纳米颗粒的仿生合成进行了研究.这些研究不仅能够帮助我们更好地理解磁小体的生物矿化过程,而且能够制备出高质量的类磁小体磁性纳米颗粒.本文重点综述了几种重要的磁小体蛋白在介导磁性纳米颗粒仿生合成方面的研究进展,并对其未来发展进行了展望.