一、NEW APPROACHES OF MUSCL SCHEMES FOR COMPRESSIBLE FLUIDS(论文文献综述)
张金辉[1](2020)在《Stanford B型主动脉夹层计算流体力学分析及其在腔内治疗中的应用研究》文中进行了进一步梳理[目 的]主动脉夹层(Aortic Dissection,AD)是一种严重威胁人类健康的心血管疾病和急危重症,治疗或处理不当,48h内死亡率可高达36%—71%,2周内的死亡率高达75%。随着微创腔内治疗技术的发展,胸主动脉腔内修复术(Thoracic Endovascular Aortic Repair,TEVAR)已经成为治疗 Stanford B 型主动脉夹层(Stanford Type B Aortic Dissection,TBAD)的主流手术方式。目前AD的腔内治疗三个问题尚存在争议或没有得到较好的解决。其一,对于特定的非复杂型Stanford B型主动脉夹层(Uncomplicated Type B Aortic Dissection,UTBAD)患者以及TEVAR术后远端残留的夹层,因缺少有效的疾病风险评估方法,是否进行手术或何时进行干预还存在争议。其二,对于解剖复杂的主动脉弓部病变,常规诊疗手段难以快速、准确地掌握复杂病变的解剖特点,常规腔内治疗存在困难。其三,对于近端锚定区(Proximal Landing Zone,PLZ)不足且无法通过开放手术或杂交手术得到治疗的复杂高危TBAD患者,临床缺少能够在完全微创条件下,利用现有常规器材对主动脉弓病变进行腔内治疗,并重建主动脉弓上分支(Supra-Aortic Branches,SAB)血流的方法。本研究的目的旨在通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)原理和方法,探索建立AD的三维几何模型的方法,为解剖复杂的AD的术前评估和手术方案制定提供快速、准确的解剖学依据;数值模拟并量化分析AD发生后的血流动力学特点,探讨不同血流动力学表现和行为对AD疾病进展的影响,为UTBAD和TEVAR术后远端残留夹层的临床治疗提供理论依据;结合CFD数值模拟的结果与数字减影血管造影(Digital Subtraction Angiography,DSA)的血流动力学表现,对患者进行个性化的腔内治疗,探索CFD在腔内治疗TBAD中的应用价值,以及完全腔内重建SAB血流的方法。[方 法]计算机三维模型构建及其在腔内治疗解剖复杂的胸主动脉病变中的应用研究。基于TBAD患者的计算机断层扫描血管造影(Computed Tomography Angiography,CTA)结果,即医学数字影像通信标准格式(Digital Image and Communication on Medicine,DICOM)存储的医学图像原始数据,利用医学影像逆向工程建模的原理和方法,建立AD三维几何模型,一方面对三维模型进行优化和网格划分,进一步用于后续的CFD数值模拟;另一方面通过观察复杂病变的解剖结构,测量相关手术数据,帮助快速掌握病变的解剖特点,必要时进行3D打印,直接或间接地辅助手术治疗,为腔内治疗复杂主动脉病变提供解剖学依据。非复杂型Stanford B型主动脉夹层计算流体力学分析及其在腔内治疗中的应用研究。在第一部分建立的三维几何模型中选取具有代表性的病例,对AD的血流动力学表现和及其内红细胞(Red Blood Cell,RBC)流动进行大规模数值计算和分析,了解夹层发生后的速度场、压力场、壁面切应力等血流动力学特点和参数变化,为AD术前评估、疾病风险评估和腔内治疗提供理论依据;对DSA的血流动力学表现和CTA病情变化进行观察和随访,验证CFD数值模拟的有效性以及将CFD结果和方法应用于临床的可行性;根据病变特点和血流动力学表现,探索个性化的腔内治疗方案,降低AD进展风险。复杂型主动脉夹层计算血流动力学分析及其在腔内重建主动脉弓上分支血流的应用研究。对于无法通过传统开胸手术、分支支架、杂交手术、“烟囱”技术、开窗技术等现有方法得到治疗的复杂型AD,选取具有代表性的病例,进行CFD数值模拟,根据解剖结构和血流动力学特点,探索一种完全微创的腔内治疗方法,在不影响SAB血流的前提下,利用现有常规器材,拓展PLZ,在腔内治疗主动脉弓部病变的同时,保护和重建SAB血流,并使其血流动力学行为尽可能的符合正常解剖状态下的血流动力学表现。[结果]成功建立了 7例具有不同代表性的TBAD典型病例的三维几何模型,其中UTBAD 1 例,逆撕 Stanford A 型主动脉夹层(Retrograde type A Aortic Dissection,RAAD)1例,主动脉壁间血肿并穿透性溃疡(Penetrating Aortic Ulcers,PAU)1例,病变仅局限于降主动脉的TBAD 1例,以及复杂型TBAD合并迷走右锁骨下动脉夹层1例,近端破口位于LSA起始部的复杂型RAAD 1例,慢性TBAD合并升主动脉假性动脉瘤(pseudoaneurysm,PSA)1例。其中两例患者的胸主动脉病变解剖较为复杂,通过构建计算机三维几何模型,进行解剖结构观察、精细地测量,以及3D打印辅助手术,成功地实施了个性化的腔内治疗,在有效修复胸主动脉病变的同时,保证了 SAB的良好血流。手术效果满意,随访至今患者预后良好;同时另外两例患者的三维几何模型经优化后,被成功用于进一步的CFD数值模拟。成功对一例UTBAD患者和一例RAAD患者主动脉内的血流动力学表现及其内RBC的大规模数流动进行了数值计算和分析。结果显示:(1)近端破口处的壁面切应力明显高于远端破口和主动脉其他部位,提示积极修复近端病变能够降低AD进展风险;(2)假腔近心端的血流情况复杂,具有旋涡、RBC运动轨迹缠绕等血流动力学行为,提示有利于促进假腔近心端的血栓化形成;(3)远端破口和假腔的持续存在,使真假两腔之间存在持续低速的血液流动,影响血液的有效运输,主动脉远端发生灌注不良的风险高;(4)远端假腔内存在向近心端的逆向血流,提示不利于假腔内血栓化和术后重构,远端夹层具有进展风险。通过对术后血流动力学表现的观察和CTA病情变化的随访,发现CFD数值模拟结果和DSA血流动力学表现具有良好的一致性。通过对远端夹层的随访,根据解剖特点和血流动力学表现,进行个性化的腔内治疗,对高危患者早期进行干预,能够降低远端夹层进展风险。成功通过右肱动脉逆行入路成襻“烟囱”技术联合胸主动脉腔内修复术,治疗了 14例主动脉弓部病变的患者,男性10例,女性4例,平均年龄52.86±14.46(27岁-79岁)。其中TBAD 8例,PAU 1例,RAAD 1例,胸主动脉瘤(ThoracicAorticAneurysm,TAA)2例,胸主动脉假性动脉瘤(thoracicaortic Pseudoaneurysm,PSA)2例。14条LCCA和1条IA被成功重建。平均随访时间为9.77±6.64月(0-24个月)。随访期间,除1例死亡外,其余13例患者均存活,随访CTA显示,弓上分支动脉内植入的支架(包括:1例IA支架,13例LCCA支架和5例LSA支架)位置形态良好,无支架移位、变形、断裂、受压狭窄和血栓形成,主动脉弓部病变修复良好,假腔内或动脉瘤内未见造影剂显影,支架内及其近远端管腔通畅,血流良好。[结论]1.主动脉计算流体力学分析的方法和结果,可为临床诊疗提供重要的理论依据,临床应用有助于主动脉夹层诊疗水平的提高。2.基于主动脉夹层患者的CTA影像,使用逆向工程技术可快速高效地建立三维几何模型,一方面用于解剖复杂的主动脉弓病变的术前评估和手术辅助,另一方面用于计算流体力学数值模拟。3.主动脉夹层计算流体力学数值模拟与数字减影血管造影显示的血流动力学表现具有良好的一致性,可为主动脉夹层的风险评估、术前评估和腔内治疗提供重要的解剖学和血流动力学依据。4.成襻“烟囱”技术联合胸主动脉腔内修复术是重建弓上分支的安全有效的方法,术后造影显示出接近正常解剖和生理状态的良好血流动力学表现。术后短-中期随访结果令人满意,长期的安全性和可靠性尚需要进一步研究和随访。
李言伟[2](2020)在《湍流流体横掠多孔介质的自由流与多孔介质间滑移特性的研究》文中进行了进一步梳理内部具有孔隙的固体物质称为多孔介质,通常大自然中的多孔介质具有复杂的孔隙结构,很难用模型或者参数去表征。多孔介质和流体的耦合流动过程中的物质输运问题广泛应用于从生物学到地球物理学等多学科中。例如河床的孔隙尺度会影响溶质在河流中的运移和分散;细胞膜的渗透性对细胞内物质的交换有着至关重要的作用;地质层的孔隙结构会影响石油的开采率。更好的认识多孔介质内部流体的滑移规律和流动特性,对很多领域和行业都会有很大的帮助,因此对流体和多孔介质耦合流动的研究具有重要的意义。尤其是湍流横掠多孔介质时交界面处的边界条件并没有成熟的理论研究,仍然需要深入的研究和探索。本文基于前人的研究基础,采用数值模拟和实验研究相结合的方法研究了湍流流体横掠多孔介质的流速分布、滑移规律以及传质机理。本文建立纯流体和多孔介质的流动区域三维数值模型,通过挖空固态相形成孔隙结构通道的方式构建多孔介质区域的三维模型。采用单域法进行模拟,即在纯流体和多孔介质区域使用相同的控制方程,因此不需要在流-固交界面处再进行边界条件的处理。将三维模型导入Fluent软件中并使用标准k-ε模型来闭合方程组,通过变化仿真的参数来研究孔隙率、相对水深和雷诺数对结果产生的影响,并将数值计算结果与二维流速实验数据进行了比较得到了良好的一致性,验证了所建立数值模型的可行性和准确性。为了进行实验研究本文设计并且搭建了可视化水槽实验台,使用实验台的循环系统和速度测量系统以达到测量流体横掠多孔介质时流速分布的目的。本文使用超声波多普勒测速仪测量流体的速度,且其通过发射和接受超声波的频率进行测量速度,因此不用侵入多孔介质内部即可测得多孔介质内部的流速。采用堆积球形珠的方式组成多孔介质长方体,应用多种堆积方式获得不同孔隙率的多孔介质。为了更好的探究多孔介质内部及其交界面处流体流动特性,本文从多个研究方向进行了实验研究,主要分为一维流速实验研究、二维流速实验研究和纵向变化孔隙率的底床实验研究。通过超声波多普勒测速仪得到流体一维水平方向的主流速,利用多种实验方案的组合研究了雷诺数、相对水深和孔隙率对流速分布的影响。分析了滑移规律和流速的分布趋势及其形成原因,并且探讨了流体在多孔介质内部的穿透深度对各参数的敏感性。结果显示雷诺数的增大导致滑移速度增大,孔隙率和相对水深的增大导致滑移速度减小;雷诺数和相对水深的变化不会影响过渡层区域。利用超声波多普勒测速仪的二维测量模式可以同时测量水平和竖直方向的流速,通过二维测量方法深入地研究了湍流流体横掠多孔介质时的速度分布,探讨流-固耦合流动的传质现象。重点研究了扩散流速在多孔介质上方及内部的分布趋势,得出流体在竖直方向上的扩散是由重力、多孔介质的阻力和毛细力、静压差以及球形体的排列方式等多种因素共同决定的。且在竖直方向上不同的位置会由不同的因素起主导作用,而雷诺数和相对水深的变化对扩散流速并未产生重要的影响。本文采用纵向孔隙率变化的多孔介质底床进行湍流流体横掠多孔介质实验,同样分析了各参数对实验结果的影响。研究了多孔介质纵向的孔隙率变化如何影响流速的分布趋势。结果显示孔隙率的分层使得多孔介质对流体的阻碍作用不同,导致大的孔隙率层内的流动速度明显偏大,因此多孔介质底床内部也产生了速度分层现象。流-固交界面处以及多孔介质内部不同孔隙率层的交界面处均产生了速度滑移,且流动速度随各参数变化的趋势在大的孔隙率层内表现更为明显。
李凯[3](2020)在《热场调控电流体喷射打印机理与工艺研究》文中提出随着微纳器件与系统集成度的不断提高,微纳器件逐渐从单一平面结构发展为三维结构。微纳尺度三维结构在电子信息、生物医疗等领域具有广泛的应用前景,其制造技术对三维微纳器件的发展具有重要的意义。电流体喷射打印具有分辨率高、材料适应性广、工艺简单等优点,是制备三维微纳结构的有效途径之一。目前,三维微纳结构的电流体喷射打印普遍采用逐层累加构筑的方式,获得的结构多存在尺度限制及结构缺陷。本文基于电流体动力效应和流体传热理论,提出了热场调控电流体喷射打印新方法,实现了 PCL/PVP复合生物支架和高深宽比亚微米PZT针形结构的打印制造。研究内容主要包括如下五部分:(1)研究了热场调控电流体喷射打印的机理,基于电流体动力效应和流体传热特性,分析了电喷射流的受力,建立了热场-电场-流场复合作用下电喷射流的数值仿真模型,分析了多场复合作用流体的电荷运动行为及射流速度演变规律,研究了热场粘化-细化射流的作用机制,获得了流体内因溶剂挥发引起浓度-粘度的变化规律,仿真研究了温度、电压、流量对射流形成的影响,揭示了关键工艺参数对射流形状和尺寸的作用机理,获得了稳定射流形成的参数范围。(2)建立了电喷电流与射流参数的在线测量与反馈控制方法,研发了热场调控电流体喷射打印设备,根据仿真研究获得的热场参量与射流行为的匹配规律,研制了热场调控装置,开发了电喷打印喷头,研制了电流测量装置,分析了不同模式打印下电喷射流的电流特征,研究了脉冲频率、流量对射流电流及打印结构尺寸的影响规律,实验得出了易于获得稳定可控射流及高一致性打印结构的电流范围,通过合理选择电流范围并在线调整流量,实现了多种石墨烯微结构的打印制造,开发了打印设备的控制系统,实现了设备功能模块之间的协同控制,提高了打印设备的操控性。(3)研究了 PCL/PVP复合支架的热场调控电流体喷射打印工艺,探明了关键工艺参数对射流行为和打印结构的影响规律。分析了热场-电场-流场复合作用的粘化、细化射流和固化结构的作用机理,以聚合物溶液为功能材料,研究了温度、电压、流量和水平拉伸速度对热场调控电喷射流行为和打印结构特征的影响规律,打印成形结构尺寸与温度、电压、水平拉伸速度成反比,与液体流量成正比。打印了最小特征尺寸为700nm的二维图形和表面形貌均匀的高深宽比结构,制备了具有细胞尺度纤维且纤维间距有序、可控的PCL/PVP复合生物支架,软骨细胞培养结果显示支架具有良好的生物相容性。(4)研究了 PZT微针的热场调控电流体喷射打印工艺,探明了关键工艺参数对高粘立体射流柱和打印结构的影响规律。以PZT溶胶为功能材料,研究了温度、电压、垂直拉伸速度对热场调控电喷立体射流行为及尺寸的影响规律,探究了多场复合驱动高粘PZT柱状结构牵引形变的作用机制,研究了电场强度、间距等参数驱动牵引形变的影响规律,打印制造了具有空间几何特征的PZT微针,打印速度30 mm·s-1,最小特征尺寸为500nm、深宽比为200,展示出热场调控电流体喷射打印方法在亚微米尺度压电针形结构制造中的潜力。(5)研究了 PZT微针的力学及压电性能,探究了 PZT微针的后处理工艺,XRD、EDS、拉曼光谱和TEM测试表明烧结后的PZT微针获得了(100)方向择优取向的标准多晶钙钛矿晶体结构,并且结构内部致密无缺陷。打印制造的PZT微针最大延伸率高达6.97%、杨氏模量为32 GPa,压电常数d31为236.5×10-12CN-1,显示了高柔性和高压电特性。热场调控电流体喷射形成的少溶剂且高粘PZT立体射流柱,减小了后处理中因溶剂挥发引起的结构内部空洞与表面粗糙,抑制了结构的表面缺陷。打印了用于气流测试的PZT微纤毛,研发了 PZT微纤毛气流测试系统,测试分析了不同风速下PZT微纤毛的压电响应,实现了低风速下的感知,为气流传感器的设计制造提供了可行方案。
葛安乐[4](2017)在《基于微流控芯片的线虫培养与刺激新方法研究》文中提出秀丽隐杆线虫作为一种重要的模式生物,主要用于研究遗传、发育、神经、行为生理学等的基本机制。尽管线虫具有多样化的行为模型、简单的神经系统、短暂的生命周期和强大的遗传工具的可用性等独特优势,但一直缺乏自动化操纵系统和集成化定量分析研究方法。微流控芯片因具有良好的透明度、生物相容性和高通量等优点,尤其是其微通道与线虫的尺寸完美匹配,近年来逐渐发展成为线虫研究中重要的技术平台。“线虫芯片”已经成功用于线虫表型和发育时期筛选、神经系统成像、行为学、显微手术和显微注射等。目前,微流控芯片在线虫培养、发育和成像等方面也显示出巨大的潜力。本文针对线虫的培养和刺激设计了一系列新型微流控芯片,主要研究内容如下:1、设计可生成指数浓度梯度的芯片,用于研究线虫的寿命和发育过程。该芯片能够在通道网络中自动形成连续稀释的具有四个数量级的细菌食物补充物,同时,能够实现线虫的长期培养以及线虫的固定与实时成像监测。该芯片能够以高通量的方式来评估细菌浓度对线虫寿命的影响;通过芯片平台,我们考察了线虫的生长与细胞内DAF-16核定位如何响应不同浓度的细菌食物,研究了食物限制对线虫寿命的影响机制。2、提出一种快速、可靠的微流控芯片方法用于定量分析线虫的趋流性行为。在液体环境下,线虫对流体方向的感知十分重要,趋流性在线虫生命周期中的作用举足轻重,使它们能够在环境中导航,并维持它们的位置。为了研究线虫对不同流速的选择性,本文构建了包含六个螺旋样微通道芯片,用于产生六个不同的流速。利用该芯片,成功地对线虫的流速偏好性进行定量分析,并结合突变体,分析其潜在的作用机理。3、发展了一种用于线虫固定和电刺激肠细胞的芯片,研究线虫肠细胞对电刺激的响应及钙信号转导机理。该芯片系统利用可编程的电磁阀来精确控制刺激时间,能够对线虫特定肠部进行精确刺激从而诱发钙信号。通过使用该装置,发现线虫肠部细胞钙信号可以通过持续或瞬时电刺激来启动。此外,芯片内线虫会因高电压的刺激而破裂,导致体内的组织暴露出来,该技术可用于线虫解剖学以及体外标记。4、探索了一种新型光流控芯片,应用于线虫光遗传分析。线虫的神经系统由302个神经元构成。然而,对神经回路的功能组成在很大程度上是未知的。近年来,光遗传学成功应用于推断神经元的功能。本文构建了光流控芯片系统,利用3D打印技术打印出与光纤结合的通道,以LED激光作为光源,通过光纤对芯片内表达光敏感蛋白Ch R-2的神经元进行光激活,并同步利用显微镜光学系统对传递到下游神经元的神经信号以及相应的行为变化进行功能成像。因此,该便携式芯片装置可以实现线虫光刺激与神经元动态响应、行为反应观测的同步化,可用于研究线虫神经回路的发生与功能组成,具有种简单、快速、成本低等优势。综上所述,本文以线虫为对象,结合微流控芯片,建立可以用于线虫培养和刺激的技术平台,设计出可用于研究线虫食物限制、趋流性、电刺激、光遗传分析的微流控芯片。本文建立的多种微流控芯片有望被广泛用于线虫发育、遗传、神经和行为学的研究。
朱霖霖[5](2016)在《仿生鸟自主飞行的数值模拟与控制》文中研究表明自然界中的鸟类拥有完美的飞行能力,比现有的人造飞行器高效灵活,但扑翼飞行也比固定翼飞行复杂得多。研究并分析扑翼鸟身体的主被动变形与三维流场结构之间的相互作用,以及由此对鸟体飞行姿态产生的影响,对进一步理解升力的产生机理以及促进微型飞行器的发展都具有重大意义。然而,在以往研究中无论是风洞实验还是计算机模拟,真实或人造飞行物(或翅膀)的躯干(或翅根)总是被固定在特定位置,整体不能平移或者转动,这种研究与真实飞行相差甚远。本文在粘性不可压缩流体中实现了仿生鸟由静止起飞到自主飞行的数值模拟,并对整个飞行过程进行了分析,更以此为工具测试了翅膀的拍动规律和尾巴的姿态对飞行状态的影响。计算流体力学软件包主要包含以下算法:以动力学控制方程和三维粘性不可压缩非定常Navier-Stokes方程共同构成自主飞行的控制方程,并应用有限体积法对后者求解,在时间和空间上分别通过分数步投影法和多层次八叉树网格技术结合多重网格加密技术进行离散,应用ghost-cell浸入边界法处理动边界问题,并结合自适应网格加密技术来节省计算资源,提高计算效率。应用这个软件包,本研究成功地模拟了仿生鸟的自主飞行。数值模拟中的仿生鸟依靠翅膀的拍动和转动来提供驱动力和升力,在飞行中完全自由——有6个自由度。鸟体的质心随时间不停地变化,飞行满足动量守恒和角动量守恒。借此分析了仿生鸟飞行在周围流场中产生的尾涡的演化过程,发现尾涡分为三类:在翅膀前缘形成的涡、在翅膀后缘形成的涡和在躯干、尾巴和翅根附近形成的涡;其中,前两类涡构成了尾涡的主体,第三类涡非常弱,却是自主飞行所特有的;整个尾涡的演化与仿生鸟的运动具有一致的周期性特征。通过分析翅膀的运动与周围流场中的涡结构、所受外力以及飞行特征之间的联系,得出以下结论:(a)飞行中鸟体受到的合外力主要来自于翅膀的运动,同时也主要作用在翅膀上;(b)影响仿生鸟向前直飞状态最重要的因素有:合外力沿x轴方向与z轴方向的分量和俯仰角;(c)翅膀的周期性运动,产生了周期性变化的合外力和力矩,从而使仿生鸟呈现出周期性变化的飞行状态。本文分别对翅膀运动的六个参数——运动频率、拍动幅度和转动幅度、拍动平衡位置和转动平衡位置以及在一个周期内的转动时长,进行了研究,发现以下规律:(a)增大翅膀的运动频率或拍动幅度,或者选取适当的转动幅度,可以同时增大沿x轴方向和z轴方向的速度分量;(b)在一定范围内微调翅膀的拍动或转动平衡位置,可以改变沿x轴方向和z轴方向上速度分量的大小;(c)调整转动时长同样会影响到仿生鸟的飞行状态,尤其是过短的转动时长会严重影响飞行状态的稳定性。本研究还分析了初始俯仰角以及尾巴与躯干所成角度对飞行过程中鸟体俯仰角的影响:前者的主要影响限于起飞后很有限的一段时间内,而后者的影响则贯穿于整个自主飞行过程;而且后者对驱动力和升力并无太大的直接影响。
陈小松[6](2014)在《红透山铜锌矿地温分布规律及控制研究》文中认为随着对矿产资源的不断开发,我国的浅层矿床及储量不断消耗,迫使大多数矿山转入深部或复杂矿的开采。随着开采深度的增加,原岩温度不断升高,矿井通风也更加困难,矿井热害成为深部开采的重要灾害,严重影响矿山安全生产和井下工人的身体健康。因此,研究金属矿山地温分布规律及控制有重大现实意义。红透山铜锌矿采深达1200多米,是我国典型的深部开采金属矿山。部分采掘工作面风流温度高达30℃,热害已经开始显现,这是我国金属矿山普遍面临的问题。本文在对国内外相关文献分析的基础上,对红透山铜锌矿的地温分布进行了测试,根据测试结果建立了红透山铜锌矿地温分布模型;研究了井下通风降温解算方法,以及风流经过一段巷道温度的变化与风流初始温度、原岩温度、巷道尺寸、风流速度的关系;基于Ventsim三维通风仿真软件,建立了红透山铜锌矿通风系统三维模型,对现行通风系统的风流温度进行解算,并将解算结果直观的显示出来,实现基于地热的优化通风控制;针对矿井热害,提出了一系列可行性降温措施。根据红透山铜锌矿热模拟结果,优化通风系统,使风流均能送到各采掘工作面。在此基础上,结合矿山的实际情况,提出了应用循环通风技术,将污风净化、冷却,重新送入到采掘工作面,达到降温的目的。考虑到矿山的长久发展,建设性的提出在矿山东部建设新风井,减少风流流经的风路,改善矿山东部各采掘工作面的工作环境。
陈以金[7](2014)在《变体飞行器柔性蒙皮及支撑结构性能研究》文中进行了进一步梳理传统的飞行器是根据特定的飞行任务进行设计的,其固定的机翼外形通常只针对某一特定设计点是最优化的。飞行过程中飞行参数连续变化,机翼的几何外形在多数情况下都不是最优状态。变体飞行器可以针对外界飞行环境来改变自身的气动布局,从而达到最优化的飞行目标。可变形蒙皮材料是实现机翼可变形飞行器的关键技术之一。机翼要实现其弦长、展长、后掠角和面积等的大幅度变化,蒙皮必须能够承受足够大的变形,且在变形过程中要有足够的刚度来维持机翼的气动外形,同时在变形过程中蒙皮材料的剪切模量要尽可能的小以减少驱动器对能量的要求。近年来,随着复合材料及其加工工艺的出现,为变体飞行器的发展提供了良好的材料基础。本文立足于机翼可变形飞行器的研究现状,考虑到可变形机翼对蒙皮材料和支撑结构的要求,首先设计并研制了三种具有特殊功能的可变形蒙皮或蒙皮内部关键结构:具有负泊松比效应的变形蒙皮,基于气动肌纤维的主动可变形蒙皮和可嵌入蒙皮的变刚度管结构,并分别从理论和实验角度对其进行了研究;接着研究了两种可用于机翼内部支撑的蜂窝结构:Anti-tetrachiral负泊松比蜂窝和SILICOMB零泊松比蜂窝,并从有限元,理论和实验角度对其力学性能做了深入探讨;最后,本文还在此基础上设计并研究了一种可用于面内剪切变形的复合式机翼蒙皮结构,并对其变形和承载的能力进行了实验验证。考虑到变形机翼对柔性蒙皮的要求,本文设计并研制了三种具有特殊功能的可变形蒙皮。首先,制作了一种具有面内负泊松比效应的纤维增强柔性复合材料蒙皮,并对其建立了三维理论模型,用于描述蒙皮结构的弹性力学性能,理论模型的准确性通过实验结果予以验证。基于理论模型,分析和讨论了蒙皮结构的材料常数和几何参数与其面内负泊松比之间的关系。研究结果显示:通过合理化选择材料基本参数,可以得到能够满足特殊面内负泊松比和弹性模量要求的复合材料蒙皮结构。分析结果可以为设计具有负泊松比效应的可变形蒙皮提供理论参考。接着,从仿生角度提出了一种基于气动肌纤维的主动变形蒙皮。本文先设计并研制了一种小型的气动肌纤维,通过力学拉伸实验和输出力实验对其性能进行了表征。在此基础上,利用气动肌纤维和硅橡胶材料制成了主动变形蒙皮,并对其进行了输出力和承载力实验验证。输出力实验结果表明,通过调整输入气压来改变变形蒙皮的收缩率,可以实现蒙皮主动变形的效果。此外,蒙皮承载力结果显示,当主动变形蒙皮处于零收缩率时,可以通过调节气压值来改变主动变形蒙皮的横向刚度,从而解决蒙皮鼓包问题。最后,本文提出了一种可改变刚度的变形蒙皮概念,此种蒙皮的关键技术就是可嵌入柔性蒙皮的变刚度管结构。本文分别设计了两种基于柔性基体和形状记忆聚合物(SMP)的变刚度管结构,两者分别通过结构设计和材料本身来实现刚度(模量)的改变。本文分别对两种变刚度管建立了理论模型,用于描述其变刚度性能,理论模型的准确性通过实验方法予以验证。在此基础上,采用理论方法分析和讨论了两种管的材料常数和几何参数对其变刚度性能的影响,分析结果可用于指导设计具有不同变刚度性能的变形蒙皮。考虑到变形机翼对内部支撑结构的要求,本文设计并研究了两种具有不同泊松比效应的蜂窝支撑结构。一方面,采用熔融沉积快速成型技术制作了具有负泊松比效应的Anti-tetrachiral蜂窝样件,推导了可以用于描述蜂窝结构面内和面外弹性常数的理论公式,并从有限元和实验角度对理论公式的准确性进行了验证。在此基础上,利用有限元和理论方法对此蜂窝的面内和面外弹性力学常数进行了预测。预测结果显示,通过合理的选择几何参数,可以使得Anti-tetrachiral蜂窝具有最小的密度和最大的横向剪切模量(或面内弹性模量),从而能够最大限度的发挥其高模量低质量的优势。另一方面,本文基于剪纸工艺(Kirigami)制作了一种具有零泊松比效应的弯曲型SILICOMB蜂窝结构。利用全尺寸有限元方法和循环压缩实验对SILICOMB蜂窝的面外刚度性能进行了研究,同时,实验结果还显示弯曲型SILICOMB蜂窝具有较大的面外变形能力和良好的变形恢复功能。此外,还采用有限元方法分析了几何参数对此蜂窝面外刚度性能的影响。最后,针对NextGen公司的滑动蒙皮结构存在的缺点,本文综合考虑已有的柔性表皮材料和蜂窝支撑结构,利用ANSYS有限元软件设计了一种适合于面内剪切变形的复合式机翼蒙皮结构。在此基础上,利用改进后的余弦型蜂窝支撑结构和氨纶织物增强柔性表皮制作了复合式蒙皮结构样件,通过有限元模拟对其面内变形能力和面外承载能力进行了分析和预测,同时采用剪切变形和承载力实验对其进行了实验验证。承载力实验结果验证了利用有限元方法设计蜂窝支撑结构和改进蒙皮结构性能的可行性,研究结果可以为设计面内剪切变形机翼提供方法指导和数据参考。
马海鹏[8](2013)在《特大型钢结构建筑物爆炸切割拆除机理及应用研究》文中研究表明本文对特大型钢结构爆炸切割拆除机理及应用进行了研究。随着国民经济的飞速发展,我国目前已经有越来越多的建筑采用钢结构,例如着名的北京奥运场馆鸟巢、水立方和上海的金茂大厦、环球金融中心,以及大量的厂房、桥梁、航站楼、高铁站、会展中心、体育场馆等。但随着钢结构建筑使用寿命的到来,钢结构建筑的拆除已成为建筑行业的一个新的研究课题。传统的建筑爆破拆除技术不能满足钢结构建筑拆除的需要,而在小型钢结构拆除中被广泛使用的机械切割拆除和化学切割拆除也显然无法完成大型钢结构建筑拆除的要求,因此亟待需要找到一种新的拆除方法来解决这个问题。利用线性聚能切割装药技术对大型钢结构建筑物进行爆炸切割拆除是近十几年中比较常见且行之有效的拆除模式,也是拆除爆破中的一种特殊的拆除模式。但对于特大型钢结构爆炸切割拆除还没有任何的先例,要安全顺利完成这类爆炸切割拆除任务,在技术上要克服不少困难,尤其在关键技术环节上要有所突破,比如说在预处理安全性和倾倒可靠性上、线性聚能切割器设计上和闹市区大量裸露装药爆炸的安全防护措施上等关键技术环节均要有创新性的技术突破。本文从这三项关键技术的研究现状和急需解决的技术难题入手,首先针对特大型钢结构爆炸切割拆除前预处理工作的安全性从整体结构的稳定性的角度考虑,采用理论法和有限元法分别进行了论证研究,并得出了较为恰当的预处理方案,并采用相同的方法对钢结构物定向倾倒的可靠性进行了分析研究,从而得出确定合理炸高的计算方法;其次对适用于特大型钢结构爆炸切割拆除工程的线性聚能切割器的各个设计参数进行深入研究,最终确定切割器结构参数优化的模式和具体方法;再次,分析了大型爆炸切割工程中大量裸露装药的危害效应,针对危害效应创造性地提出了相应的防护措施,并通过理论、数值模拟和试验等手段对防护措施具体效果进行了深入研究;最后,结合沈阳绿岛室内体育馆目前这一世界上最大规模的爆炸切割拆除工程,将研究成果成功应用到这一工程实例中,使爆炸切割拆除技术水平上升到前所未有的高度。
卢虎[9](2013)在《人体呼吸道有限元模型及其对气道局部收缩时气体流动的数值模拟计算》文中认为支气管哮喘是一种慢性的呼吸道疾病,正逐渐成为危害人类身体健康的重大难题。尤其是在包括中国在内的发展中国家发病势头上升迅猛,哮喘病导致的死亡率也日益增长,哮喘病给全世界造成的经济损失已经超过艾滋病和肺结核所造成的经济损失的总和。但哮喘病的病因与其发展机理至今还没有得到完全的认知。哮喘以气道结构改变和气道对收缩刺激因素的高反应性为病理特征,即气道重塑和气道高反应性。肺气管具有十分复杂的解剖结构,包括各级分支不断变化的直径、长度等形态学变化,在正常与病理条件下,气道各级结构还会发生不均匀的收缩和扩张,从而导致气道中复杂的气体流动情况。尽管Weibel,Horsfield等对人类肺形态和气道解剖结构做了大量研究,但如何将复杂的气道几何学,气道内流动的气体与变动的气道壁进行耦合,以建立人类呼吸系统的计算生物力学模型,以模拟气道内气体的流动和物质传输等仍具有挑战性。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics CFD)是一种有限元分析方法,主要求解的是纳维-斯托克斯(Navier-Stokes N-S)方程,即将整个流体、燃烧等过程分散成在微小尺度内关于基本流体假设成立的多个方程,并通过最终联立求解的计算过程。是运用计算机和离散化的数值分析计算方法对流体问题进行模拟并分析计算的方法。本文根据Horsfield、Tawhai呼吸道气道模型参数,运用AutoCAD、SolidWorks工程软件,建立人类呼吸道气道理论模型,将理论模型结构导入COMSOLMultiphysics仿真系统,并对G0气道局部区域施加模拟局部收缩,通过对G0气道流体入口速率与收缩内径阻塞范围变化,运用CFD进行整个G0-G3气道内的流体流场分析与数值分析。数值模拟的结果表明,采用以上方法建立的呼吸道有限元理论模型,可以得到气道收缩过程中呼吸道内流体流速分布、流场线动态变化、气道管壁压力分布,而当呼吸道内径阻塞范围超过1/3管径和下呼吸道入口流体流速达到一定数值的时候,气道的收缩区域内开始出现流体流场线回旋,同时收缩区域管壁压力增大。本文虽是针对人体呼吸道气道建立的生物力学模型,但其基本的技术操作平台和模拟方法同样适用于其他关于流体运动的生物力学行为的研究,具有一定的应用价值。
牟颢[10](2013)在《山区高速公路路侧安全影响分析》文中研究表明自1988年我国第一条高速公路(沪嘉高速公路)开通运营以来,我国高速公路的建设稳步发展。24年间,已逐步建成了由7条首都放射线、9条南北纵线和18条东西横线组成的“7918”高速公路结构网。随着我国高速公路的迅猛发展,高速公路的建设也逐步从平原地区转向山区、由经济相对发达的地区转向经济欠发达的地区。越来越多山区高速公路的开通运营,对发展山区经济,改善山区人民生活起到至关重要的作用。但是,当人们享受越来越便利的快速交通的同时也面临着交通事故的影响,特别是路侧事故,不管是发生的概率还是严重程度,一直不断地呈增长趋势。因此,迫切需要对山区高速公路路侧安全的影响机理进行细致的研究。本文首先结合江西省交通厅重点科技项目《不利气候条件下山区高速公路路侧安全关键技术研究》,选取江西省三条典型山区高速公路为研究对象,分别从时间、天气、车型和线型指标四个方面鉴别了山区高速公路路侧事故的内部特征。接着从主、客观两个方面探究了路侧事故的影响机理。主观方面,主要从驾驶员在行车过程中的生理和心理条件着手。通过对驾驶员生理学机理的研究得出:⑴驾驶员因长时间处于静态施力而导致肌肉疲劳和眩晕是影响路侧事故的因素之一;⑵驾驶员两侧后方区域各有约17.75°的“视野盲区”,而这一“视野盲区”恰恰有可能影响路侧事故。客观方面,首先针对雨天环境、冰雪环境和雾天环境下各自不同的属性特征,采用基于停车视距的限速模型、车辆滑水临界模型、雪天安全行车限速模型和ADAMS/Car软件分析路面附着系数和大气能见度对路侧安全的影响。然后将重点集中在行车道以外的路侧环境上,发现路侧安全净区宽度和边坡坡度的取值,路肩的设置,边沟的型式以及路侧护栏的设置和型式选取都与路侧安全息息相关。
二、NEW APPROACHES OF MUSCL SCHEMES FOR COMPRESSIBLE FLUIDS(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、NEW APPROACHES OF MUSCL SCHEMES FOR COMPRESSIBLE FLUIDS(论文提纲范文)
(1)Stanford B型主动脉夹层计算流体力学分析及其在腔内治疗中的应用研究(论文提纲范文)
缩略词表 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
绪论 |
1.1 主动脉夹层 |
1.1.1 概念及流行病学 |
1.1.2 临床特点和危害 |
1.1.3 分型 |
1.1.4 诊断 |
1.1.5 治疗 |
1.2 主动脉夹层的腔内治疗 |
1.2.1 主动脉夹层腔内治疗概况 |
1.2.2 主动脉夹层腔内治疗存在的问题 |
1.3 腔内治疗重建弓上分支 |
1.4 主动脉夹层的发病机制和生物力学研究现状 |
1.4.1 主动脉夹层的发病机制 |
1.4.2 生物力学 |
1.4.3 血流动力学 |
1.4.4 计算流体力学分析 |
1.4.5 三维几何模型 |
1.4.6 血液的构成和流体属性 |
1.4.7 血管壁的结构和材料属性 |
1.4.8 流固耦合 |
1.5 主要研究内容 |
1.6 本研究技术路线 |
第一部分 计算机三维模型构建及其在腔内治疗解剖复杂的胸主动脉病变中的应用研究 |
2.1 前言 |
2.2 材料与方法 |
2.2.1 资料来源 |
2.2.2 试剂、软件和设备 |
2.2.2.1 试剂 |
2.2.2.2 检查设备 |
2.2.2.3 计算机工作站 |
2.2.2.4 软件 |
2.2.3 三维几何模型构建方法 |
2.2.3.1 图像导入 |
2.2.3.2 阈值分割 |
2.2.3.3 建立和编辑蒙版 |
2.2.3.4 生成三维模型 |
2.2.3.5 三维模型的面的优化 |
2.2.3.6 内膜破口的处理 |
2.2.3.7 血流区域模型的构建 |
2.2.3.8 血管壁区域模型的构建 |
2.2.3.9 血流三维模型的导出 |
2.2.4 计算机三维几何模型辅助腔内治疗主动脉复杂病变 |
2.3 结果 |
2.3.1 构建结果 |
2.3.2 网格优化后的模型结果 |
2.3.3 网格结果 |
2.3.4 计算机三维几何模型辅助腔内治疗解剖复杂的主动脉病变的结果 |
2.4 讨论 |
2.5 小结 |
第二部分 非复杂型Stanford B型主动脉夹层计算流体力学分析及其在腔内治疗中的应用研究 |
3.1 前言 |
3.2 材料与方法 |
3.2.1 资料来源 |
3.2.2 软件和设备 |
3.2.2.1 大型计算机 |
3.2.2.2 软件 |
3.2.3 几何模型的计算前处理 |
3.2.4 物理模型和数学模型 |
3.2.4.1 主动脉夹层的血流动力学分析 |
3.2.4.2 主动脉夹层红细胞流动大规模数值模拟 |
3.2.5 计算方法和边界条件 |
3.2.6 据CFD数值模拟结果决定是否行腔内治疗 |
3.2.7 远端残留夹层的血流动力学观察及处理 |
3.3 结果 |
3.3.1 主动脉夹层整体速度场分析 |
3.3.2 主动脉夹层不同层面的力学表现分析 |
3.3.3 主动脉夹层红细胞流动大规模数值模拟 |
3.3.4 CFD在腔内治疗非复杂型Stanford B型夹层应用研究的结果 |
3.3.5 远端破口及假腔的血流动力学观察及处理结果 |
3.4 讨论 |
3.5 小结 |
第三部分 复杂型主动脉夹层计算血流动力学分析及其在腔内重建主动脉弓上分支血流中的应用研究 |
4.1 前言 |
4.2 材料与方法 |
4.2.1 资料来源 |
4.2.2 研究方法和手术方法 |
4.2.3 随访 |
4.2.4 统计学分析 |
4.2.5 知情同意及伦理许可 |
4.3 结果 |
4.3.1 复杂型主动脉夹层计算流体力学分析结果 |
4.3.2 手术相关的结果 |
4.3.3 围手术期结果 |
4.3.4 短-中期随访结果 |
4.4 讨论 |
4.5 小结 |
全文总结 |
创新点 |
参考文献 |
综述 主动脉夹层计算血流动力学研究进展 |
参考文献 |
攻读博士学位期间获得的学术成果 |
致谢 |
(2)湍流流体横掠多孔介质的自由流与多孔介质间滑移特性的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景与研究的目的和意义 |
1.2 流体横掠多孔介质流动相关理论的研究综述 |
1.2.1 多孔介质内部的流体流动描述方程的研究 |
1.2.2 流-固交界面处发展边界条件的研究 |
1.3 流体横掠多孔介质的实验研究 |
1.4 本文研究内容 |
第2章 流体横掠多孔介质数值模拟研究 |
2.1 流体流动的控制方程 |
2.2 湍流模型的介绍 |
2.3 仿真设置的边界条件 |
2.3.1 入口和出口处边界条件 |
2.3.2 设置固体边界的流动条件和选择湍流模型 |
2.3.3 自由液面边界条件 |
2.4 CFD仿真模拟 |
2.4.1 模型的建立和划分网格 |
2.4.2 选取速度的断面 |
2.4.3 剖面云图分析 |
2.4.4 不同剖面速度比较 |
2.4.5 不同雷诺数流速对比分析 |
2.4.6 不同相对水深流速对比分析 |
2.4.7 不同孔隙率流速对比分析 |
2.4.8 与实验数据比较 |
2.5 本章小结 |
第3章 流体横掠多孔介质一维实验研究 |
3.1 可视化水槽实验台的设计和搭建 |
3.2 多孔介质区域搭建 |
3.3 测量系统 |
3.4 数据处理方法 |
3.5 确定实验的测量位置 |
3.6 与前人实验的比较验证实验台 |
3.7 实验测量与结果分析 |
3.7.1 研究雷诺数对流速分布的影响 |
3.7.2 研究相对水深对流速分布的影响 |
3.7.3 研究孔隙率对流速分布的影响 |
3.7.4 分析不同实验工况下的滑移系数 |
3.7.5 与文献结果比较 |
3.7.6 对自变量和因变量之间的显着性分析 |
3.8 本章小结 |
第4章 流体横掠多孔介质二维实验研究 |
4.1 测量系统 |
4.2 实验测量与结果分析 |
4.2.1 探讨相对水深对流体速度分布的影响 |
4.2.2 探讨雷诺数对流体速度分布的影响 |
4.2.3 探讨孔隙率对流体速度分布的影响 |
4.2.4 与文献结果比较 |
4.2.5 对自变量和因变量之间的显着性分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 流体横掠纵向孔隙率变化的多孔介质实验研究 |
5.1 多孔介质区域搭建 |
5.2 实验测量与结果分析 |
5.2.1 探讨雷诺数对速度分布的影响 |
5.2.2 探讨相对水深对速度分布的影响 |
5.2.3 探讨纵向变化孔隙率和固定孔隙率底床对速度分布的影响 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术成果和参加的科研项目 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(3)热场调控电流体喷射打印机理与工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
英文缩写表 |
1 绪论 |
1.1 课题背景与研究意义 |
1.2 国内外相关工作研究进展 |
1.2.1 电喷打印技术发展现状 |
1.2.2 电喷打印三维微纳结构研究现状 |
1.3 论文主要研究内容 |
1.3.1 课题来源 |
1.3.2 研究思路与内容 |
2 热场-流场复合电喷射流形成机制与数值分析 |
2.1 引言 |
2.2 热场-流场复合作用机制分析 |
2.2.1 热场作用效应分析 |
2.2.2 打印过程受力分析 |
2.3 热场调控电喷射流的仿真模型 |
2.3.1 仿真液体参数的测量 |
2.3.2 模型建立与物理场选定 |
2.3.3 网格划分及边界条件 |
2.4 热场调控电喷射流的仿真分析 |
2.4.1 射流形成机制 |
2.4.2 温度对射流作用 |
2.4.3 电压对射流影响 |
2.4.4 流量对射流影响 |
2.5 本章小结 |
3 热场调控电喷打印测控及设备研发 |
3.1 引言 |
3.2 热场调控电喷打印关键装置研发 |
3.2.1 热场调控装置 |
3.2.2 电喷打印喷头 |
3.2.3 电流测量装置 |
3.3 电喷打印的电流测量研究 |
3.3.1 电喷射流的电流特征分析 |
3.3.2 电流测量系统建立 |
3.3.3 基于电流在线测量的电喷打印实验研究 |
3.4 热场调控电喷打印系统的控制 |
3.5 热场调控电喷打印设备的搭建 |
3.6 本章小结 |
4 PCL/PVP复合支架的热场调控电喷打印及性能分析 |
4.1 引言 |
4.2 PCL/PVP复合溶液制备 |
4.3 PVP微结构的电喷打印研究 |
4.3.1 热场对射流模式及尺寸的影响 |
4.3.2 电压对射流行为及尺寸的影响 |
4.3.3 流量对射流行为及尺寸的影响 |
4.3.4 微米/亚微米PVP微结构的电喷打印 |
4.4 PCL/PVP复合支架的电喷打印成形 |
4.4.1 热场调控电喷打印叠层结构 |
4.4.2 电压对射流叠层沉积的影响 |
4.4.3 水平拉伸速度的作用规律 |
4.4.4 高深宽比PCL/PVP复合微结构的打印制造 |
4.4.5 PCL/PVP复合支架的电喷打印 |
4.4.6 PCL/PVP支架测试分析 |
4.5 PCL/PVP复合支架的细胞培养研究 |
4.6 本章小结 |
5 PZT微针的热场调控电喷打印研究及性能分析 |
5.1 引言 |
5.2 PZT柱状微结构的电喷打印研究 |
5.2.1 PZT溶胶的制备 |
5.2.2 PZT柱状结构的粘化成形 |
5.2.3 PZT柱状结构的尺寸控制 |
5.3 PZT微针的电喷打印成形 |
5.3.1 电压对PZT柱状结构牵引形变的影响 |
5.3.2 间距对PZT柱状结构牵引形变的影响 |
5.3.3 微米/亚微米PZT针形结构的电喷打印 |
5.4 PZT微针的结晶研究 |
5.4.1 PZT后处理工艺研究 |
5.4.2 PZT化学元素分析 |
5.4.3 PZT晶体结构分析 |
5.5 PZT微针的力学与压电性能研究 |
5.5.1 原位SEM拉伸测试原理及设备 |
5.5.2 PZT微针力学性能分析 |
5.5.3 PZT微针压电性能分析 |
5.6 PZT微纤毛的气流测量研究 |
5.6.1 气流测试系统的建立 |
5.6.2 PZT微纤毛的气流测量 |
5.7 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点摘要 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(4)基于微流控芯片的线虫培养与刺激新方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 模式生物秀丽隐杆线虫概述 |
1.2 微流控芯片概述 |
1.3 微流控芯片用于线虫研究概述 |
1.4 本文主要工作 |
2 食物梯度芯片对线虫寿命的影响及线虫培养新方法 |
2.1 引言 |
2.2 指数梯度食物芯片用于线虫寿命的研究 |
2.3 线虫长期培养新方法 |
2.4 本章小结 |
3 基于微流控芯片的线虫趋流性研究 |
3.1 引言 |
3.2 线虫对指数型流速的选择定性分析 |
3.3 线虫对线性反比例型流速的选择定量分析 |
3.4 本章小结 |
4 电刺激芯片用于线虫肠细胞Ca~(2+)成像分析 |
4.1 引言 |
4.2 实验设计 |
4.3 结果与讨论 |
4.4 本章小结 |
5 基于光遗传与光流控的线虫神经网络研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验原理和方法 |
5.3 实验材料与设计方案 |
5.4 结果与讨论 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 本文主要研究内容与结论 |
6.2 本文主要创新点 |
6.3 论文存在的不足与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读博士学位期间发表论文目录 |
(5)仿生鸟自主飞行的数值模拟与控制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 鸟类飞行研究的背景和意义 |
1.2 鸟类的飞行及其动力 |
1.3 鸟类的飞行模式 |
1.3.1 起飞 |
1.3.2 向前直飞 |
1.3.3 悬停 |
1.3.4 滑翔和翱翔 |
1.3.5 降落 |
1.4 不同的研究方法 |
1.4.1 固定刚体翅膀的动力学分析 |
1.4.2 柔性翅膀动力学分析 |
1.4.3 扑翼动力学分析 |
1.4.4 自主飞行的动力学分析 |
1.5 国内外研究现状 |
1.6 本文的主要研究内容 |
2 数值计算方法和程序验证 |
2.1 引言 |
2.2 自主飞行的控制方程 |
2.2.1 动力学控制方程 |
2.2.2 流体控制方程 |
2.2.3 时间和空间离散方法 |
2.2.4 多重网格加速 |
2.3 动边界算法 |
2.3.1 浸入边界法 |
2.3.2 ghost-cell方法 |
2.3.3 cut-cell方法 |
2.4 自适应网格加密技术 |
2.5 程序验证 |
2.5.1 静止圆球绕流 |
2.5.2 振荡圆球绕流 |
2.6 本章小结 |
3 仿生鸟自主飞行的数值模拟 |
3.1 引言 |
3.2 仿生鸟的外形和参数设定 |
3.3 仿生鸟翅膀的拍动规律 |
3.4 边界条件和初始条件 |
3.4.1 计算区域的边界条件和初始条件 |
3.4.2 鸟体表面的内置边界条件 |
3.5 仿生鸟受到的外力和飞行特征 |
3.5.1 鸟体受到的外力 |
3.5.2 仿生鸟的飞行特征 |
3.6 本章小结 |
4 仿生鸟自主飞行的尾涡结构与受力分析 |
4.1 引言 |
4.2 涡的识别 |
4.3 鸟体周围的三维涡结构 |
4.3.1 翅膀上的前缘涡 |
4.3.2 翅膀上的后缘涡 |
4.3.3 躯干、尾巴和翅根附近的涡 |
4.3.4 周期性变化的三维涡结构 |
4.4 仿生鸟自主飞行的尾涡与受力分析 |
4.5 仿生鸟自主飞行与固定躯干扑翼运动的对比 |
4.6 本章小结 |
5 仿生鸟运动参数的对比分析 |
5.1 引言 |
5.2 不同拍动频率的对比分析 |
5.3 不同拍动幅度的对比分析 |
5.4 不同转动幅度的对比分析 |
5.5 不同拍动平衡位置的对比分析 |
5.6 不同转动平衡位置的对比分析 |
5.7 不同转动时长的对比分析 |
5.8 以不同俯仰角起飞对飞行状态的影响 |
5.9 尾巴与躯干所成角度不同对飞行状态的影响 |
5.10 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(6)红透山铜锌矿地温分布规律及控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 研究意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 红透山铜锌矿概况 |
1.5 研究内容及方法 |
1.5.1 研究内容 |
1.5.2 研究方法 |
1.6 本章小结 |
第2章 矿山地温测试及地温分布 |
2.1 矿山地热理论 |
2.1.1 地壳内温度分布 |
2.1.2 地温变化规律 |
2.2 地温测量方法 |
2.2.1 深孔测温法 |
2.2.2 浅孔测温法 |
2.2.3 两种测温方法比较 |
2.3 测量仪器的选取 |
2.3.1 各类钻孔测温仪 |
2.3.2 热电偶温度计 |
2.4 红透山铜锌矿地质概况 |
2.5 现场地温测试 |
2.5.1 地温测试方案 |
2.5.2 测试过程 |
2.6 红透山铜锌矿地温测试数据 |
2.6.1 地温梯度 |
2.6.2 通风冷却深度 |
2.6.3 典型矿岩热物理性质的测定 |
2.7 本章小结 |
第3章 井下通风降温热交换机理研究 |
3.1 井下风流温度影响因素 |
3.1.1 地表大气 |
3.1.2 地热 |
3.1.3 空气绝热压缩放热 |
3.1.4 井下爆炸生热 |
3.1.5 机电设备放热 |
3.2 井下风流运动的能量方程 |
3.2.1 不可压缩流体的能量方程 |
3.2.2 有热湿交换时的风流能量方程 |
3.3 井下通风降温过程 |
3.3.1 风流与围岩间的热交换系数 |
3.3.2 风流与岩石的热交换 |
3.3.3 井下风流温度的变化 |
3.4 本章小结 |
第4章 VENTSIM模型建立过程及模拟结果分析 |
4.1 VENTSIM软件简介 |
4.2 模型建立过程 |
4.3 红透山铜锌矿通风系统现状 |
4.4 红透山铜锌矿地温场 |
4.5 热模拟结果分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 高温矿井热害控制措施 |
5.1 矿井热害治理的必要性 |
5.2 非人工制冷降温技术 |
5.2.1 矿井开拓部署和采空区巷道布置的影响 |
5.2.2 回采工作面通风方式对风流温度的影响 |
5.2.3 开采方法及顶板管理办法对风流温度的影响 |
5.2.4 增加风量对风流温度的影响 |
5.2.5 循环通风 |
5.2.6 特殊降温方法 |
5.2.7 控制热源 |
5.2.8 通风系统优化 |
5.2.9 个体防护 |
5.3 人工制冷降温技术 |
5.4 红透山铜锌矿热害治理措施 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(7)变体飞行器柔性蒙皮及支撑结构性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 变体飞行器研究现状 |
1.2.1 面内变形 |
1.2.2 面外变形 |
1.3 蒙皮材料和结构研究现状 |
1.3.1 材料自身变形 |
1.3.2 机构变形 |
1.3.3 结构变形 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 负泊松比可变形蒙皮结构设计与研究 |
2.1 引言 |
2.2 负泊松比蒙皮理论模型 |
2.2.1 蒙皮结构应力-应变关系 |
2.2.2 蒙皮结构刚度矩阵常数 |
2.2.3 单层复合材料刚度矩阵常数 |
2.3 负泊松比蒙皮样件研制与实验测试 |
2.3.1 蒙皮样件研制 |
2.3.2 拉伸实验 |
2.3.3 理论与实验结果分析 |
2.4 负泊松比蒙皮参数化分析 |
2.4.1 材料常数和几何参数对泊松比的影响 |
2.4.2 材料常数和几何参数对弹性模量的影响 |
2.4.3 泊松比与弹性模量的关系 |
2.5 本章小结 |
第3章 主动可变形蒙皮结构设计与实验 |
3.1 引言 |
3.2 气动肌纤维概念及结构设计 |
3.2.1 概念和工作原理 |
3.2.2 样件研制 |
3.3 气动肌纤维静力学测试 |
3.3.1 拉伸实验 |
3.3.2 输出力实验 |
3.4 主动可变形蒙皮结构设计与样件研制 |
3.5 主动可变形蒙皮静力学实验 |
3.5.1 拉伸实验 |
3.5.2 输出力实验 |
3.5.3 承载力实验 |
3.6 本章小结 |
第4章 变刚度管结构设计与研究 |
4.1 引言 |
4.2 柔性基体变刚度管 |
4.2.1 柔性基体变刚度管理论研究 |
4.2.2 柔性基体变刚度管样件研制与实验测试 |
4.2.3 柔性基体变刚度管变刚度性能研究 |
4.3 形状记忆聚合物(SMP)变刚度管 |
4.3.1 形状记忆聚合物变刚度管理论研究 |
4.3.2 形状记忆聚合物变刚度管样件研制与实验 |
4.3.3 形状记忆聚合物变刚度管变刚度性能研究 |
4.4 本章小结 |
第5章 变形机翼支撑结构设计与研究 |
5.1 引言 |
5.2 反-四手性负泊松比蜂窝 |
5.2.1 反-四手性蜂窝理论研究 |
5.2.2 反-四手性蜂窝有限元模拟 |
5.2.3 反-四手性蜂窝样件研制与实验 |
5.2.4 反-四手性蜂窝力学性能研究 |
5.3 弯曲型SILICOMB零泊松比蜂窝 |
5.3.1 弯曲型SILICOMB蜂窝有限元模拟 |
5.3.2 弯曲型SILICOMB蜂窝样件研制与实验 |
5.3.3 弯曲型SILICOMB蜂窝参数化分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 变形蒙皮与支撑结构的有限元模拟与实验验证 |
6.1 引言 |
6.2 剪切变形机翼蜂窝支撑结构 |
6.2.1 蜂窝支撑结构构型选择 |
6.2.2 蜂窝支撑结构构型改进 |
6.2.3 蜂窝支撑结构参数化分析 |
6.3 剪切变形机翼表皮材料 |
6.4 变形蒙皮与支撑结构样件研制与实验 |
6.4.1 样件研制 |
6.4.2 承载力实验 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(8)特大型钢结构建筑物爆炸切割拆除机理及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1. 绪论 |
1.1. 研究的目的和意义 |
1.2. 国内外研究现状及进展 |
1.2.1. 钢结构建筑物稳定性和倾倒失稳研究的现状及进展 |
1.2.2. 线性聚能切割理论研究的现状及进展 |
1.2.3. 裸露装药爆炸冲击波削波技术研究的现状及进展 |
1.3. 本文的主要研究内容和研究方法 |
1.3.1. 研究内容 |
1.3.2. 研究方法 |
2. 特大型钢结构建筑物稳定性及倾倒失稳分析 |
2.1. 钢结构稳定性分析方法 |
2.2. 结构稳定性分析的有限元法基本原理 |
2.2.1. 结构有限元分析的步骤 |
2.2.2. 结构弹性屈曲有限元分析 |
2.2.3. 荷载增量法 |
2.3. 钢结构整体稳定性分析 |
2.3.1. 基于钢结构整体稳定性的爆前预处理原则 |
2.3.2. 钢结构物爆前预处理方式 |
2.3.3. 钢结构物爆前预处理对结构稳定性影响分析 |
2.4. 钢结构可靠倾倒失稳分析 |
2.5. 小结 |
3. 线性聚能切割器切割机理与结构参数优化研究 |
3.1. 线性聚能装药射流形成和侵彻机理 |
3.1.1. 概述 |
3.1.2. 线性聚能装药金属射流形成机制 |
3.1.3. 线性聚能装药金属射流侵彻理论 |
3.2. 影响线性聚能聚能装药侵彻能力因素分析 |
3.2.1. 炸药性能 |
3.2.2. 装药形状 |
3.2.3. 药型罩 |
3.2.4. 炸高 |
3.2.5. 壳体 |
3.2.6. 起爆方式 |
3.3. 线性聚能切割器的优化设计 |
3.3.1. 线性聚能切割器的初步设计 |
3.3.2. 线性聚能切割器结构参数的优化设计 |
3.3.3. 结构优化后的切割器射流形成过程数值模拟 |
3.4. 小结 |
4. 钢结构爆炸切割拆除危害效应及防护措施研究 |
4.1. 爆炸冲击波及噪音产生机理、危害效应和防护措施 |
4.1.1. 爆炸冲击波及噪音危害效应 |
4.1.2. 裸露装药爆炸空气冲击波传播特性 |
4.1.3. 冲击波削减技术 |
4.1.4. 爆炸冲击波削减技术试验研究 |
4.2. 爆破震动机理、危害效应及防护措施 |
4.2.1. 爆破震动 |
4.2.2. 塌落触地震动 |
4.2.3. 减震技术研究 |
4.3. 其他危害效应及防护措施 |
4.4. 小结 |
5. 特大型钢结构物爆炸切割拆除工程实例 |
5.1. 工程概况 |
5.1.1. 全钢结构体育馆的结构概况 |
5.1.2. 全钢结构体育馆的周围环境 |
5.1.3. 爆破施工要求及难点 |
5.2. 聚能切割器试验分析及设计定型 |
5.2.1. 切割器靶场切割试验 |
5.2.2. 切割器定型设计 |
5.2.3. 切割器炸断试验和现场验证试验 |
5.3. 预处理方案 |
5.3.1. 立柱结构力学模型的建立 |
5.3.2. 未处理立柱的极限承载力 |
5.3.3. 结构荷载分析与构件允许的弱化度 |
5.3.4. 预处理后立柱极限承载力与屈曲模态 |
5.3.5. 预处理参数校核—结构内力分析 |
5.3.6. 预处理方案拟定 |
5.4. 倾倒失稳分析与倾倒方案设计 |
5.4.1. 采用解析法分析 |
5.4.2. 采用有限元法分析 |
5.4.3. 爆破分区与倒塌方向 |
5.5. 爆破网路设计 |
5.5.1. 国内外大规模起爆网路发展现状及其发展趋势 |
5.5.2. 数码电子雷管及其起爆网路 |
5.5.3. 钢结构爆炸切割拆除爆破网路设计原则 |
5.5.4. 本工程爆破网路设计 |
5.6. 爆破安全校核及防护措施 |
5.6.1. 爆破安全校核 |
5.6.2. 安全防护措施 |
5.7. 爆破效果及其分析 |
5.7.1. 整体爆破效果 |
5.7.2. 爆破振动监测结果分析 |
5.7.3. 爆破空气冲击波监测结果分析 |
5.7.4. 视频监控录像分析 |
5.8. 小结 |
6. 结论与展望 |
6.1. 结论 |
6.2. 进一步工作展望 |
参考文献 |
攻读学位期间主要的研究成果 |
一、发表的论文 |
二、承担的科研工作 |
三、攻读博士学位期间所获奖励 |
四、授权发明专利 |
致谢 |
(9)人体呼吸道有限元模型及其对气道局部收缩时气体流动的数值模拟计算(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 问题的提出及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 本文研究的目的和内容 |
1.3.1 研究目的 |
1.3.2 研究内容 |
1.4 技术路线 |
2 呼吸生物力学模型理论 |
2.1 引言 |
2.2 呼吸道的结构与功能 |
2.2.1 呼吸系统的结构和功能 |
2.2.2 呼吸道气道 |
2.3 呼吸生物力学 |
2.3.1 呼吸动力机制 |
2.3.2 呼吸道气体流动状态 |
2.3.3 呼吸道流体力学原理 |
3 呼吸道参数及几何模型重构 |
3.1 引言 |
3.2 呼吸道几何参数 |
3.3 几何形态模型重构 |
3.3.1 AutoCAD 与二维几何形态结构模型 |
3.3.2 SolidWorks 与三位几何形态结构模型 |
3.4 小结 |
4 三维人体下呼吸道呼吸模拟 |
4.1 引言 |
4.2 三维人体下呼吸道模拟 |
4.2.1 呼吸道模型导入 |
4.2.2 呼吸道模型参数选取、控制方程和边界条件 |
4.2.3 呼吸道模型网格划分 |
4.2.4 呼吸道模型求解器参数设定 |
4.3 正常呼吸状态下呼吸道模型后处理及分析 |
4.3.1 正常呼吸状态下呼吸道模型流体流速分布 |
4.3.2 正常呼吸状态下呼吸道模型管壁压力分布 |
4.4 小结 |
5 正常呼吸状态下呼吸道收缩模拟 |
5.1 引言 |
5.2 正常呼吸状态下呼吸道收缩模拟 |
5.3 正常呼吸状态下呼吸道收缩模拟后处理及分析 |
5.3.1 正常呼吸状态下呼吸道收缩模拟流体流场及速度分布 |
5.3.2 正常呼吸状态下呼吸道收缩模拟边界压力分布 |
5.4 小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 后续与展望 |
致谢 |
参考文献 |
(10)山区高速公路路侧安全影响分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 山区高速公路安全现状 |
1.1.2 山区高速公路路侧安全现状 |
1.1.3 选题来源 |
1.2 研究的意义和目的 |
1.2.1 研究的意义 |
1.2.2 研究的目的 |
1.3 国内外相关研究现状 |
1.3.1 国外研究现状及分析 |
1.3.2 国内研究现状及分析 |
1.4 研究内容和方法 |
第二章 山区高速公路路侧事故特征分析 |
2.1 山区高速公路路侧事故的内部机理 |
2.1.1 路侧事故的定义及特点 |
2.1.2 路侧事故形态分析 |
2.1.3 路侧事故的等级划分 |
2.2 山区高速公路路侧事故数据来源 |
2.3 山区高速公路路侧事故特征分析 |
2.3.1 事故时间分布特征 |
2.3.2 事故天气分布特征 |
2.3.3 事故车型分布特征 |
2.3.4 事故线形指标分布特征 |
本章小结 |
第三章 驾驶员对路侧安全的影响分析 |
3.1 驾驶员的生理学机理 |
3.1.1 肌肉疲劳机理 |
3.1.2 视知觉机理 |
3.2 驾驶员的心理学机理 |
3.2.1 情绪机理 |
3.2.2 意识机理 |
本章小结 |
第四章 不良天气对路侧安全的影响分析 |
4.1 雨天环境下路侧安全的甄别 |
4.1.1 路侧安全行车条件 |
4.1.2 路面水膜厚度预估模型 |
4.1.3 水膜对轮胎与路面接触的影响 |
4.1.4 车辆滑水临界速度模型 |
4.1.5 各类路段安全行车限速模型 |
4.1.6 山区高速雨天限速建议值 |
4.2 冰雪环境下路侧安全的甄别 |
4.2.1 路侧安全行车条件 |
4.2.2 雪天安全限速模型 |
4.2.3 冰雪环境下基于 ADAMS/Car 的山区高速公路路侧安全评估 |
4.3 雾天环境下路侧安全的甄别 |
4.3.1 对于“大雾”的界定 |
4.3.2 基于停车视距的限速模型 |
4.3.3 基于交通标志认知距离的限速模型 |
4.3.4 长大下坡路段安全限速模型 |
4.3.5 山区高速雾天限速建议值 |
本章小结 |
第五章 路侧环境对路侧安全的影响分析 |
5.1 路侧安全净区 |
5.1.1 路侧安全净区宽度取值 |
5.1.2 边坡坡度对路侧安全净区的影响 |
5.2 路肩对路侧安全的影响 |
5.2.1 硬路肩的影响 |
5.2.2 土路肩的影响 |
5.2.3 路肩振动带的影响 |
5.3 边沟对路侧安全的影响 |
5.4 路侧护栏对路侧安全的影响 |
5.4.1 护栏需求 |
5.4.2 护栏型式 |
5.4.3 护栏端部 |
本章小结 |
结论与展望 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
参考文献 |
四、NEW APPROACHES OF MUSCL SCHEMES FOR COMPRESSIBLE FLUIDS(论文参考文献)
- [1]Stanford B型主动脉夹层计算流体力学分析及其在腔内治疗中的应用研究[D]. 张金辉. 昆明医科大学, 2020
- [2]湍流流体横掠多孔介质的自由流与多孔介质间滑移特性的研究[D]. 李言伟. 山东大学, 2020(12)
- [3]热场调控电流体喷射打印机理与工艺研究[D]. 李凯. 大连理工大学, 2020
- [4]基于微流控芯片的线虫培养与刺激新方法研究[D]. 葛安乐. 华中科技大学, 2017(07)
- [5]仿生鸟自主飞行的数值模拟与控制[D]. 朱霖霖. 大连理工大学, 2016(08)
- [6]红透山铜锌矿地温分布规律及控制研究[D]. 陈小松. 东北大学, 2014(08)
- [7]变体飞行器柔性蒙皮及支撑结构性能研究[D]. 陈以金. 哈尔滨工业大学, 2014(01)
- [8]特大型钢结构建筑物爆炸切割拆除机理及应用研究[D]. 马海鹏. 中南大学, 2013(12)
- [9]人体呼吸道有限元模型及其对气道局部收缩时气体流动的数值模拟计算[D]. 卢虎. 重庆大学, 2013(01)
- [10]山区高速公路路侧安全影响分析[D]. 牟颢. 长安大学, 2013(06)