双液滴同时撞击粗糙多孔介质表面的数值模拟

为了探究双液滴同时撞击粗糙多孔介质表面的动态行为，课题组通过使用凹凸槽来代替表面粗糙度的方法，并用VOF模型追踪液滴形态变化，最后再利用PISO算法进行数值模拟计算。课题组分析了液滴特性和多孔介质特性对液滴铺展长度的影响，以及2液滴碰撞后对射流高度的影响。研究结果表明：随着韦伯数We的增加，液滴射流高度和铺展长度都增加，且在竖直和水平方向都会产生多个二次液滴飞溅；双液滴水平间距越大，液滴的铺展长度越大，射流液柱越低；平衡接触角越大，液滴铺展长度越小，边缘液体越易回缩；达西数Da越大，液滴的铺展半径减小，双液滴合并后形成的射流液柱越低；粗糙度越大，2液滴合并所需要的时间就越长，合并后形成的射流液柱高度变低，铺展长度越小。     

一种产品失效时间的預測方法

在可靠性工程中,产品的失效时间预测无论在时间、财力、物力“人力上都具有很大的意义。本文提出了一种其寿命分布服从指数分布的产品失效时间的预测方法。该方法利用抽样样品数、有限的产品失效数以及观察到的失效时间所提供的信息,通过数据累加方式进行数据生成,然后建立预测模型,从而对失效时间进行预测。同时,还可以得到指数分布参数的点估计值。     

一种预测磁光盘可靠寿命的方法

提出了利用威布尔分布参数的图分析法预测磁光盘可靠寿命的方法，克服了以往仅针对单一或特定结构的分析，将磁光盘作为一个系统来综合考察，以误码率作为磁光盘的失效判据，通过对磁光盘两个温度点的高温恒定应力加速寿命试验结果的分析，计算出了磁光盘在 ２５℃正常大气条件下的可靠寿命。     

转盘反应器表面黏性流体液膜速度分区特性

为了探究在不同的介质物性和操作参数下转盘反应器表面液膜径向速度分区特性，课题组设计并搭建了转盘反应器的实验装置；并且以甘油 水溶液为实验介质，通过激光多普勒测速仪对转盘表面液膜的径向速度进行测量。实验结果表明：随着转速和运动黏度的增加，同步区逐渐扩展到转盘中心，浇注区和加速区收缩；体积流量增加，3个分区逐渐向外迁移，浇注区和加速区扩大，同步区收缩；浇注管半径增大，浇注区在逐渐缩小，加速区逐渐扩大，但同步区不变。说明转速和运动黏度对液膜速度的分区影响大致相同，而体积流量和浇注半径的影响则不相同。课题组根据量纲分析法建立了同步区半径的预测关联式。本研究的结果可为转盘反应器的设计和优化提供一定的参考。     

凹凸腔方波型微混合器的数值研究

通过对微混合器的通道结构进行优化或设计新型的通道，改变流体的运动状态，实现流体之间的快速混合和提高混合效率是当今微混合器研究的重点。为了进一步提高微混合器的混合效率，课题组设计了一种带有凹凸腔的方波型微混合器。在不同的Re下，对设计的微混合器进行数值模拟，以混合强度和压降作为评价指标，得到了凹凸腔方波型微混合器的最优结构参数。研究结果表明：凹凸腔微混合器的混合强度和压降都高于方波型微混合器，在Re=10时混合强度提升最显著。对2种结构进行流场分析，发现流体流经凹凸腔结构时能够产生涡流，层流状态被打破，流体之间的接触面积增大，混合强度得到提高。     

挤吹线缆架结构优化设计

针对挤吹线缆架抗支撑能力不足、使用过程中产品变形量大等问题，课题组对含不同加强筋结构的挤吹线缆架在支撑载荷作用下的力学性能进行了数值仿真研究。利用UG（Unigraphics NX）软件建立了2种挤吹线缆架的有限元模型，在受力面上设计了2种不同的加强筋结构；采用正交试验法设计L9(4)正交表对其主要设计参数进行优化分析；仿真计算了挤吹线缆架在支撑载荷下的响应，比较分析了2种不同模型下的应力分布。实验结果表明加强筋的脱模斜度对产品变形量的影响最大，受力面加强筋的角度对产品所受应力的影响最大。加强筋设计为凸起结构时更利于实际生产及产品的使用。     

焊缝宽度对碳钢对接接头残余应力分布的影响

针对当前大量焊接结构采用对接接头形式，存在焊缝宽度影响结构表面残余应力分布的问题，课题组结合有限元仿真软件ABAQUS建立了一种利用双椭球摆动热源进行窄间隙焊接的平板对接模型，并使用焊缝非线性的热弹塑性有限元法，计算出Q235A钢在4种不同焊缝宽度下对接焊接接头的残余应力分布。计算结果表明：小尺寸焊缝宽度的对接接头在焊缝中心和热影响区存在超过屈服强度级别的残余拉应力；大尺寸焊缝宽度则会导致不利的横向残余拉应力。因此，在进行焊接结构设计时，选取中等焊缝宽度可以提高焊接结构的力学性能。     

带U型切口的非线性压电能量采集器的动力学仿真研究

针对目前压电采集器采集频带较窄、采集效率较低的问题，笔者在压电采集器中引入磁场构建了非线性振动系统，拓宽了采集器的采集频带。设计了一种带U型切口的非线性压电振动能量采集器；通过建立采集器的理论模型，分析了该采集器的势能系统，并仿真研究了不同激振频率下内梁磁铁与外梁磁铁的水平间距D的改变对采集器输出均方根电压的影响。数值分析发现：减小间距D，可以使该采集器的内、外梁的势能系统从单稳态系统过渡到双稳态系统；并随着间距D的减小，该能量采集器在其谐振频率处输出的均方根电压逐渐增大，但对该能量采集器的有效采集频带影响并不大。该研究表明引入磁场的带U型切口的双悬臂压电梁能有效提高压电能量采集器采集效率。     

基于多目标FCS MPC的永磁同步发电机MTPA控制

永磁同步发电机系统常用控制策略是电压外环和电流内环的双闭环矢量控制,在实际PI控制中,控制效果对系统参数的依赖度较高,且不同工况下最优PI参数不同,因此在变工况控制情况下控制效果不佳。课题组针对永磁同步发电机的最大转矩电流比（MTPA）控制,提出了一种基于多目标有限集模型预测控制(FCS MPC)的MTPA控制方法,在FCS MPC基础上,通过多目标优化建立代价函数,实现转矩参考值跟踪、MTPA优化控制和最大电流约束,可以代替传统的基于双闭环的矢量控制及电流模型预测控制,具有较强的鲁棒性和良好的动静态性能。通过MATLAB/Simulink仿真分析及基于STM32F407IGT6的硬件系统的实验对比,验证了方法的可行性,有效实现了永磁同步发电机的MTPA控制。     

无缝内衣机斜齿轮与下主同步带传动机构振动特性

为了探究无缝内衣机中传动机构的选择与位置的安放对整机运转的影响，课题组结合无缝内衣机的编织工艺，深入分析整机传动机理，对传动机构中典型部件——斜齿轮传动机构和下主同步带传动机构建立了振动力学模型；利用振动加速度传感器采集2种传动机构在x向,y向和z向上的振动频率信号，进行理论分析和实验验证；最后再对典型传动机构的振动特性进行分析与对比。结论表明：理论与实验2种方式的结论一致，斜齿轮传动机构中螺旋角使其适合与传递载荷量较大的针筒齿轮进行啮合传动；而同步带传动机构3向振动平稳，适合远距离传输。研究成果为从振动层面分析传动机构的选择安装提供了参考和实验依据。     

龙门式瓦楞纸板卸垛机的设计与动态特性研究

针对目前中小型啤酒企业的瓦楞纸板卸垛作业仍依赖手工完成，存在耗时耗力的问题，课题组采用系统化设计方法，设计了一种新型的龙门式瓦楞纸板卸垛机。采用电缸和气缸组合驱动，实现高精度分步提取纸板的功能；采用气缸连杆机构，设计了一种摆动的纸板打落机构；利用ANSYS Workbench软件对关键零部件进行有限元分析，得到了等效应力云图和变形云图，验证了机构的稳定性和强度要求；并进一步对机架进行模态分析和谐响应分析，得到了前6阶模态参数和位移频率响应曲线。结果表明：当工作频率为17 Hz时，机架易发生共振，频率响应急剧增大，形成峰值。该卸垛机能正常完成卸垛工作，提高了生产效率，降低了成本。     

裂隙粗砂岩渗透率的应力与时间效应研究

为了探究爆破增渗对储层改造后裂隙岩体渗透率随应力与时间的演化规律，通过室内试验，研究了应力和时间作用下单裂隙粗砂岩和多裂隙粗砂岩渗透率演化规律。主要结果如下：在应力和时间影响下，多裂隙粗砂岩的渗透率始终高于单裂隙粗砂岩，但在应力影响下其应力敏感性系数低于单裂隙粗砂岩，并且同一种类型的裂隙粗砂岩渗透率应力敏感性系数存在孔压>围压>轴压这一关系。单裂隙粗砂岩的渗透率随轴压和围压增加而降低，随孔压增加而升高。其渗透率应力敏感性系数随轴压和孔压的增加而增大，随围压的增加而降低；多裂隙粗砂岩的渗透率随轴压和围压增加而降低，随孔压增加先降低后增加。其渗透率应力敏感性系数随轴压的增加而降低，随孔压的增大而增大，随围压的增加先增加后降低。在渗流-时间试验中，单裂隙粗砂岩和多裂隙粗砂岩的渗透率随时间演化主要呈3个阶段，第1阶段渗透率快速降低，第2阶段缓慢降低，第3阶段趋于稳定。在开始的24 h内，单裂隙粗砂岩的渗透率降低幅度大于多裂隙粗砂岩。之后随着时间的变化，单裂隙粗砂岩和多裂隙粗砂岩的渗透率逐渐稳定。     

基于位姿调整的晶圆传输机器人轨迹规划

为了提高晶圆传输机器人的运行效率和运动平稳性，课题组基于末端执行器的位姿调整对晶圆传输机器人进行了轨迹规划研究。首先，介绍了晶圆传输实验平台的机构组成，在此基础上采用了动静法对晶圆受力进行分析，得出加速度与位姿角度之间的内在关系；其次，提出了一种基于位姿调整的S曲线加减速控制算法，并基于该算法实现了对末端执行器的轨迹规划；最后，采用MATLAB软件编程，实现了关键参数的求解和算法仿真，得到了加速度、速度、位移随时间变化的曲线图。应用结果表明此轨迹规划可以在保证高度运动平稳的情况下提高晶圆传输机器人的工作效率。     

螺丝锁付装置取放料时间寻优轨迹规划

为提高螺丝锁付装置的锁付效率，课题组针对锁付过程中最频繁的取放料操作进行时间寻优轨迹规划。课题组以旋量理论建立运动学模型，基于运动合成的思想，采用多段六次多项式插值算法进行规划轨迹，并结合改进粒子群算法得到时间插值节点的优化解。仿真实验结果表明：采用改进粒子群算法，在迭代约40次时算法达到收敛，轨迹所需时间相对于优化前缩短了约30%；关节空间下各关节的位置、速度和加速度曲线连续平滑，无明显突变，末端笛卡尔空间下轨迹满足取放料轨迹的设计要求。该时间最优轨迹规划的方法有效提高了螺丝锁付装置的工作效率。 〖HT5”H〗关键词：螺丝锁付；轨迹规划；旋量理论；改进粒子群算法；六次多项式插值算法     

液压系统控制双轴系翻袋式离心机设计

针对传统的刮刀卸料离心机使用过程中，产品的晶粒形状易受到破坏、转鼓内易形成残余滤渣层而严重影响后续过滤并造成较大的物料损失的问题，笔者提出了一种液压驱动式双轴转鼓结构。使用液压系统驱动内轴，使之可以在外轴内部移动实现翻袋自动出料。外轴两端用轴承支撑，固定在机架上，由电机和同步带轮带动作旋转运动；外轴和内轴之间镶有滑块，保证外轴和内轴同步转动；设置精准称量装置和进行工艺优化控制，使装备结构紧凑，可实现离心机转鼓内物料质量的精确测定和过滤、洗涤及卸料等操作的智能化运行。试验结果表明：该设计实现了全自动洁净过滤，生产过程中不留残余滤饼、不损坏晶体颗粒，对物料适应性强，产品的纯度和收率都得到了提高。该设计降低了生产成本，提高了生产效率。     

双电机驱动自同步振动磨动力响应研究

以双电机驱动自同步振动磨为研究对象,对其进行简化处理,建立力学模型。通过对其施加X,y方向的简谐激 振力,建立无阻尼系统强迫振动和有阻尼系统强迫振动的数学模型,在此基础上,确定Rayleigh阻尼的常数α和β,利用 有限元ANSYS软件进行瞬态动力学分析,研究其在动载荷作用下的变形情况。研究结果表明：在工况频率16 Hz下,节 点运动轨迹更接近圆形,距理想粉碎效果的圆形轨迹较近,粉碎效果较好,进入稳定期的时间较快;在共振频率42 Hz 下,节点轨迹振幅更大,进入稳定期较慢,阻尼对振动的衰减作用较强;不同阻尼比对振动的衰减作用成正比关系。因 此,可以通过控制阻尼比等参数获得更有利的研磨效果,提高研磨效率。     

六面袋真空包装机技术方案与执行机构设计

针对目前六面袋真空软包装产线中工序衔接不流畅、生产效率低等问题,课题组在现有工艺路线基础上提出了一种通过往复转位充填装置实现2套真空腔室交替工作的技术方案。通过设计工作循环图协调各个工序动作时间,提升整体工艺流畅度;对技术方案所涉关键装置及其执行机构进行原理分析与参数设计以满足工艺要求。结果表明：改进后整机布局合理紧凑,产能提高约66.7%。该设计方案提高了腔室真空软包装自动化水平和工作效率。     

非均匀温度边界下多孔介质太阳能吸热管内非达西强迫对流传热数值研究

针对太阳能集热器的多孔介质吸热管部件工作时，存在受热不均匀而引起剧烈的温度循环变化和交变热应力所导致吸热管出现疲劳破坏的问题 ，开展了三维数值模拟。动量方程采用Brinkman模型，能量方程采用非局部热平衡下的双方程模型。在入口温度非均匀而壁面恒温(工况1)和入口恒温而壁面温度 非均匀(工况2)2种常见工况下，考察多孔介质太阳能吸热管内非达西强迫对流传热过程，并采用无量纲形式对问题进行简化。研究结果表明：无量纲速度参数对 吸热管内对流传热过程影响显著，Bi增大，流体和固体骨架温差减小。通过改变入口和壁面受热条件以及合理的控制参数范围可以有效地降低多孔介 质太阳能吸热管内的最大温差，从而改善吸热管的工作效率，延长使用寿命。     

基于回转平台和摩擦开袋技术的供袋机

针对现有真空开袋方式无法打开热切粘口编织袋，其他方式供袋动作繁琐等问题，课题组提出一种基于回转平台的摩擦式供袋机。回转平台与取袋手的配合可以实现快速从袋库取袋及送袋动作；施压手和回转平台的配合产生平面摩擦可以实现大袋袋口的搓开；插片夹手一体化上袋手可以实现已破口大袋的开袋及上袋；最后利用实验验证技术可行性并确定部分关键参数。结果表明本供袋机可以有效实现难开编织袋的破口开袋、整合取袋送袋及破口动作，提升现有大袋自动包装产线效率及可靠性。     

微型折叠翼设计与仿真实验分析

为了减小微型无人机的横向尺寸并在有效空间内部署更多的无人机，课题组设计了一种可用于微型飞行器的折叠翼机构。以曲柄滑块机构为基础设计了折叠翼机构，采用SolidWorks建立了折叠翼机构的三维模型；采用ADAMS对折叠翼机构进行运动学分析；以拉力弹簧为驱动进行驱动力建模，以展开时间、接触力等为评价指标对折叠翼机构进行运动学分析，得到了在特定拉力弹簧作用下的实验数据。实验结果表明：在拉力弹簧作用下折叠翼可有效展开，展开时间为0.2 s，展开性能稳定。该折叠翼应用于微型飞行器可减小微型飞行器的存储空间，并保护机翼等部件。