单晶硅高速走丝电火花线切割试验研究

研究了基于复合工作液的高速走丝电火花线切割(W EDM-HS)对单晶硅切割的形貌特征及工艺规律。试验表明W EDM-HS对低电阻率单晶硅切割具有效率高、切缝窄、厚度薄且无明显表面微裂纹等特性,在硅表面放电凹坑内由于高温电解作用会形成密集、壁面光滑且高深径比的微孔洞结构。该工艺将在宏观方面为单晶硅大尺寸超薄高效切割,在微观方面为在单晶硅上加工出具有高深径比微孔洞结构提供研究思路。     

利用micro-PIV测量矩形微管道内流量

利用微观粒子图像测速技术(micro-PIV)测量了矩形微管道内低雷诺数下速度矢量场,并以此为基础计算微管道内流体体积流量.微管道水力直径为83μm,横截面深宽比为0.155,长度为17mm.实验中获得雷诺数分别为47、127和215三工况下管道中心水平截面内速度分布.与理论速度剖面比较,管道中心的测量速度值吻合很好,偏差控制在±2%以内.利用中心速度值结合层流解析解计算微管道内平均流速和体积流量.经过误差分析得到该方法测量误差约为3.3%.实验结果表明,利用micro-PIV技术完全可以实现微通道流量的高精度测量.     

基于低密度粒子图像叠加的Micro-PIV速度场测量

提出了一种基于低密度粒子图像的微流体粒子图像全场测速技术.经过背景噪声去除、阈值过滤、图像增强等图像预处理过程,获得了高质量的低密度荧光示踪粒子图像.对100对图像进行图像叠加处理,得到了满足互相关算法求解二维速度场的高密度叠加粒子图像.针对宽度为250μm,深60μm的长直微通道开展了覆盖全场不同流体层平面的二维速度测量,并利用多个流体平面的二维速度场实现了微通道内全场速度的构建.研究结果表明:由于图像叠加法去除了像径大但灰度低的背景粒子图像,采用互相关分析能够准确获得分层二维速度场,所构建的全场速度场正确反映了长直微通道内流流场特征.     

电磁力作用下微型管道中流体流动与混合的实验研究

设计了一种使微管道中导电液体得到混合的方案,利用电场和磁场耦合作用下产生的电磁力作用,使流体产生往复运动及流体界面的弯曲延伸,不同流体的接触面积大大增加,从而提高混合效率.在此基础上搭建了实验平台,利用Micro-PIV系统进行了详细的实验研究,得到了微管道中流体流动的速度场,并对不同电极排列方式下的流场进行分析比较.在实验基础上进行数值验证,并对不同工况下的混合效率进行了分析.结果表明:通过电磁力的扰动作用,确实能有效地提高微管道中流体的混合效率.     

DLC涂层硬质合金微钻的制备及其切削性能

在硬质合金微型刀具加工高硅铝合金等难加工材料时,通过采用改进的热丝CVD装置开展了DLC涂层硬质合金微钻制备工艺优化,得到了最优沉积工艺,并配合高速加工高硅铝合金(Si15%)材料微小孔钻削性能对比试验,分析了刀具的磨损机理.结果表明:两步预处理方法适合复杂形状硬质合金衬底的预处理方法.钻削高硅铝合金时,DLC涂层具有低摩擦系数和高耐磨损特性,同等切削条件下,涂层微钻的切削寿命比未涂层硬质合金微钻提高了10倍.     

柔性热膜剪应力传感器水下测量温度修正

柔性热膜微传感器应用于流体壁面剪应力测量时,流体温度对传感器输出有很大影响,因此有必要对工作在非标定温度下的传感器输出信号进行修正补偿。重点研究了水下测量时传感器输出与水温的关系以及温度修正方法。通过分析传感器过热比和流体物理性质与温度的相关性,建立了流体温度与传感器过热比和标定系数的函数关系。在此基础上,提出了一种用于水下剪应力测量的温度修正方法,可以有效减小水温对传感器输出的影响。经实验验证,该方法可以使工作在25℃、28℃水温环境下的传感器输出值与其20℃标定值的相对误差从23.7%和37.1%回落到0.82%和0.83%。     

微尺度聚合物熔体的非等温平板收缩流动数值仿真

聚合物流体的收缩流动行为是微注射成型工艺过程中影响分子取向与结构的重要因素。本文采用基于有限元求解法的通用CFD软件Fidap，结合适当的边界条件，实现了微尺度条件下聚合物熔体的4：1非等温平板收缩流动的数值模拟，所用流体粘度模型为Carrcau方程，有限元单元为4节点四边形网格。结果表明，流体下游速度明显高于上游速度，速度梯度在收缩人口处明显增大，下游压力梯度大于上游压力梯度，且最大剪切速率出现在收缩人口拐点处。将仿真结果同相关文献的结果相比较发现，仿真所得聚合物流体在收缩流动过程的速度、压力及剪切速率分布规律与其在宏观尺度下的结果具有定性一致性，而温度分布则存在一定偏差。因此，宏观收缩流动仿真研究中的控制方程及本构方程仍适用于微尺度条件下流体的等温收缩流动仿真研究，对非等温微流体收缩流动行为的研究则要对能量方程做进一步修正。     

疏水微槽道内层流减阻的实验研究

研究了光滑和带有横向凹槽结构的疏水微槽道内层流的流动特性和表面滑移效应.在硅片上加工了矩形截面微槽道,利用十八烷基三氯硅烷(octadecyltrichlorosilane OTS)在槽道内壁形成疏水薄膜.实验结果表明在光滑疏水微槽道内的水流压降比无滑移条件下的理论值减少8%.对于侧壁带有凹槽结构的疏水微槽道,流动阻力可以降低10%~30%.笔者采用micro-PIV测量得到的壁面表观滑移速度约为槽道中心速度的8%,滑移长度约为2 μm.实验结果与滑移壁面条件下三维槽道内层流的解析解吻合,同时得到了带有凹槽结构的疏水微槽道内的流速分布.     

基于非光滑表面的直升机尾舱门减阻技术

为了研究凹坑形非光滑表面的减阻效果与流动控制机理,将半球形凹坑单元布置在直升机尾舱门外表面。采用基于k-ω剪切应力输运模型(k-ω shear-stress-transport,k-ω SST)的计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法,对比分析了非光滑表面机身和光滑表面机身的阻力特性、后体局部流场和表面压力分布。根据凹坑单元内局部流场和压力分布的分析结果,得到了凹坑形非光滑表面的减阻机理:凹坑单元内形成的低速漩涡,能够延缓机身后体流动分离;半球形的凹坑造型和基本恒定的压力分布,可减小对阻力直接做出贡献的低压区面积,两者的共同作用降低了直升机阻力。     

格子Boltzman方法的微间隙旋转流动研究（英文）

为了全面了解动压轴承的内部流动特性,使用了格子玻尔兹曼方法对内壁高速旋转的圆环间隙内的二维流动进行研究,在偏心率0.2～0.9,间隙比0.005～0.01,转速3×10~4～1.8×10~5r/min的范围内讨论了流动和压力周向分布。通过研究发现,内壁的转速与压力极值的大小几乎成线性关系,而大偏心率和小间隙比则会带来压力分布的强烈变化。同时结果显示,在偏心率较大时流场中会出现分离涡。本文对气体轴承内部流动特性的分析有助于分析动压轴承的性能,并为其设计和改进提供指导。     

使用激波控制鼓包的跨声速超临界机翼减阻研究(英文)

对采用激波控制鼓包进行超临界机翼的跨声速机翼减阻进行了研究。NASASC(02)-0714被选作超临界翼型。在减阻过程中,升力特性几乎保持不变,这就使得整个机翼的气动特性得到大大改善(提高升阻比)。对激波控制鼓包的高度、长度、展长、个数对减阻效果进行了研究。研究结果表明,对不同鼓包个数在设计马赫数下有近14%和16%的减阻效果,说明了激波控制鼓包减阻的效果。     

低速飞机加装翼梢小翼的CFD数值计算及风洞试验研究

针对某四发涡桨飞机飞行速度较低,巡航升力系数较大的特点,通过加装翼梢小翼改善翼尖流场特性而提高巡航升阻比。经数值计算和风洞试验验证表明,几何参数优化后的小翼,可以使飞机久航点升阻比提高8%,远航点升阻比提高4.8%。加装翼梢小翼气动特性的CFD数值计算和风洞试验结果吻合良好,可作为小翼外形进一步优化后快捷、经济的验证手段。     

基于波束锐化技术的SAR图像增强方法

在对给定的合成孔径雷达图像进行增强处理时 ,遇到的主要问题就是相位信息的丢失和对成像系统参数的一无所知。本文将波束锐化技术与合成孔径辐射方向性图的估计相结合 ,为处理此类数据提高图像的视在分辨率提供了一种方法。该处理过程由一个优化的有限冲激响应滤波器构成。滤波器的设计思想基于最小均方误差准则 ,系数对称分布 ,系数取值决定于原图像中孤立强散射点的方位向响应 ,因为此响应可以被近似视为成像系统的合成孔径辐射方向性图。点目标仿真表明雷达角分辨率能够提高近 2倍。实测数据处理结果证明了该方法的有效性     

双级圆柱齿轮减速器虚拟样机建造研究

以虚拟样机理论为基础,以某型号双级圆柱齿轮减速器为分析对象,整合三维造型软件、系统分析软件和有限元分析软件,形成了齿轮减速器综合开发平台。该平台中,基于优化设计的齿轮自动建模方法具有通用性、实用性和独创性,并且可以与CAM/CAPP模块进行整合;优化设计数学模型适用于多种线形齿轮,具有通用性;样机的仿真结果与实际测量数据相吻合率达98%。该平台除了可以完成设计和系统分析外,还可以仿真实际使用环境,完成运动学、动力学和有限元分析,有实际的工程意义。     

叶片前缘有气膜孔的冲击冷却研究

为了确定涡轮叶片前缘阵列射流冲击到穿孔靶面的传热特性,本文采用六个放大比例的模型,进行了一系列的实验研究。在广泛的实际有兴趣的参数组合范围内,分别对各种模型,获得了压力损失和N_u数与射流雷诺数的关系式。这些组合参数包括:射流雷诺数,叶片前缘曲率半径与孔径的比,射孔间距与孔径的比以及射流冲击间隙与孔径的比。并利用实验数据,分析了各项几何参数的影响。     

非线性调频信号参数估计算法

分析了非线性调频（NLFM）信号参数估计问题，提出了利用二次相位差分使相位降阶，使NLFM信号的参数估计转化为成熟的正弦波频率估计，而NLFM信号参数估计算法从三维搜索简化为三次一维搜索，既减少了计算复杂度，又有利于工程实现；另外从正弦波频率估计问题出发推导出对信号参数α3估计的最佳相关延迟量为2T/7,向时还考虑了延迟相关对信号信噪比的影响，发现一次延迟相关信号信噪比至少下降3dB，两次延迟相关至少下降7dB，而且信噪比越小，下降越多，因此该算法适用于高信噪比条件，仿真结果表明，该算法在较高的信噪比条件（RSN＞2dB)下具有较好的性能。     

在线三维几何量测量软件研究

介绍了最近研制成功的依维柯汽车底盘潢梁在三维几何量微电脑测量系统的测量原理和测量软件。该系统采用相对测量原理建立三维测量坐标系，通过系统误差软补偿提高测量系统精度。并根据优化原理提出了三坐标测量中一种新的几何量误差计算方法，该方法通过模拟被测件装配过程，对相关几何量误差进行最优计算，使测量误检率大大降低，保证了在实际测量中最大程度地通过合格件。     

挤压油膜阻尼器参数搭配研究

对影响同心式挤压油膜阻尼器件能的三个主要参数，即弹性支座的刚度S，油膜半径间隙C和转子系统的不平衡量Q进行了分析。先将三个参数中的两个按通常的设计数据范围固定．变化第三个，然后再将三个参数中的一个固定，搭配变化其余两个，来观察影响挤压油膜阻尼器幅频特性和外传力的情况．得到六个范例。分析每一范例．便提供了如何搭配这三个参数，才能获得挤压油膜阻尼器的最佳性能的方法。     

负压实型铸造法制备金属基复合材料的工艺研究

运用负压实型铸造法（Ｖ－ＥＰＣ）成功地制备了钢纤维增强铝基复合材料,对所制备的试样进行了力学性能测试并观察了微观组织和断口形貌。试验表明,机械固结法可用于制备纤维预制件,最佳浇注工艺参数为浇注温度７３０～７４０℃,浇注速度３～４ ｋｇ／ｓ,铸型负压度－ ０．０２５～－ ０．０４０ ＭＰａ。分析了气化模制备的影响因素以及浇注工艺参数对复合材料性能的影响。     

齿轮齿端曲面倒角加工刀具设计与仿真

齿轮齿端曲面倒角加工面临的两个主要难题:(1)成形刀具的设计困难,刀具参数靠试凑法确定;(2)加工过程中刀具的位姿调整费时费力。文中分析了成形刀具的几何结构和倒角加工过程的特点,建立了倒角加工过程的几何模型和刀具刀刃回转面的几何模型,推导出刀具几何参数与加工过程中刀具位姿参数的关系表达式,为刀具设计和位姿调整提供了理论基础。在P ro/E环境下,应用P ro/TOOLK IT开发工具,开发了刀具参数计算及加工仿真系统,为刀具的设计及倒角加工机床的调整提供了软件工具支持。