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基于分形原理的球形静电纺丝头建模及其电场仿真

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天津工业大学学报 2024年第2期43卷 43-48页

作者：刘延波胡楷郝铭胡晓东杨波武汉纺织大学纺织科学与工程学院武汉430200 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387

为了提高球形纺丝头表面场强,精确控制射流的发射位点,基于分数维原理发明了一种球分形静电纺丝头,其结构通过在大球表面多次阵列一定数量小球获得,极大提高了小球表面的电荷密度,增大电场强度,在可控发射纺丝流体的同时有效降低纺丝电... 详细信息

为了提高球形纺丝头表面场强,精确控制射流的发射位点,基于分数维原理发明了一种球分形静电纺丝头,其结构通过在大球表面多次阵列一定数量小球获得,极大提高了小球表面的电荷密度,增大电场强度,在可控发射纺丝流体的同时有效降低纺丝电压,既节省能源又提高纺丝过程安全性。利用有限元软件COMSOL对球分形纺丝头进行了场强数值模拟分析,研究了小球数量(排列方式)和结构尺寸对电场强度及分布的影响,确定了小球数量和半径。结果表明:当大球半径为60 mm、小球半径为2.0 mm时,大球表面可等间距排列49个小球,该球分形纺丝头的场强比球状纺丝头提高了4倍,可在49个小球表面发射至少49个射流,小球间场强干扰低,射流位置固定,可增加电纺膜的均匀性。

关键词：静电纺丝球分形结构电场分布有限元分析

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微型静电纺丝仪的设计及其在速溶补水面膜开发中的应用

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现代纺织技术 2024年

作者：刘延波杨聪聪杨梦雪陈伦香胡权枝纪华杨波武汉纺织大学纺织科学与工程学院稳健医疗(武汉)有限公司武汉纺织大学省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室

静电纺丝技术所需要的设备通常都是固定且不便移动的，文章设计并制造了一种便携式微型静电纺丝仪，并用于纳米纤维基速溶补水面膜的开发。同时利用Comsol有限元分析软件进行静电场模拟，确定制备纳米纤维膜的最优工艺参数。结果表明：... 详细信息

静电纺丝技术所需要的设备通常都是固定且不便移动的，文章设计并制造了一种便携式微型静电纺丝仪，并用于纳米纤维基速溶补水面膜的开发。同时利用Comsol有限元分析软件进行静电场模拟，确定制备纳米纤维膜的最优工艺参数。结果表明：微型静电纺丝仪的圆锥状纺丝头直径0.6 mm、长度8 mm、接收距离为120 mm、纺丝电压为25 kV、平均电场强度为1.2×108V/m时，纺丝效果最佳。在此条件下，将聚乙二醇单甲醚十四醇(PEG-14M)、透明质酸钠(HA)和1， 3-丁二醇(1， 3-BDO)按40∶1∶4的质量比例配置纺丝液制备纳米纤维膜，并对纤维膜的性能进行分析。当PEG/HA/BDO的溶液质量浓度为10%，供液速度0.2 mL/h、接收距离200 mm，纳米纤维膜的纤维平均直径为284.8 nm，变异系数为19.8%，表明纤维直径分布均匀。将纳米纤维膜制成面膜进行皮肤模拟测试，喷上去离子水后，纳米纤维膜在6 s内迅速溶解，同时皮肤水分质量分数高达38%，与空白组对比可知该面膜的补水增幅为81%。研究表明，该微型静电纺丝仪使用便捷，通过其制备的纳米纤维膜具有速溶补水的优势，在补水面膜领域具有潜在的应用价值。

关键词：微型静电纺丝仪纳米纤维有限元分析电场强度速溶补水面膜

多针头静电驻极熔喷布电场仿真及其过滤性能研究

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棉纺织技术 2024年

作者：刘延波马兴鹏和星雨王晓晓杨波武汉纺织大学天津工业大学

为获得场强分布均匀且场强值较高的最佳多针头静电驻极结构参数，采用有限元模拟方法，研究驻极多针头（长度、半径、针间距、针头间的高度差）与辅助电极（长度、距相邻针头不同水平距离与曲率）等结构参数对场强分布的影响，利用COMSO... 详细信息

为获得场强分布均匀且场强值较高的最佳多针头静电驻极结构参数，采用有限元模拟方法，研究驻极多针头（长度、半径、针间距、针头间的高度差）与辅助电极（长度、距相邻针头不同水平距离与曲率）等结构参数对场强分布的影响，利用COMSOL Multiphysics软件对多针头静电驻极过程中场强分布规律进行仿真，再通过优化后的多针头驻极装置测试熔喷布的驻极性能及过滤性能并对其进行验证。结果表明：当电压25 kV、接收距离120 mm、针直径0.5 mm、针长30 mm、针间距30 mm、高度差5 mm、辅助电极长度36 mm、辅助电极与相邻针水平距离28 mm、曲率3时，场强CV值为0.17%，消除了多针头驻极边缘效应。当电压25 kV，驻极时间20 min时，驻极效率较优为93.45%，过滤阻力达到84.5 Pa。认为：经过多针头静电驻极后，熔喷布过滤效率和阻力的不匀得到显著改善。

关键词：多针头静电驻极电场仿真边缘效应过滤

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响应面法优化芡实露酒浸提工艺

粮食与油脂 2024年第5期37卷 104-107页

作者：王静侯文静刘延波李苏冰李海登潘春梅河南牧业经济学院食品与生物工程学院(酒业学院) 河南郑州450046 河南工业大学生物工程学院河南郑州450001

以湿芡实和食用酒精为原料,采用浸提工艺制备露酒。在单因素试验基础上,采用响应面试验优化芡实露酒浸提工艺条件,并测定其理化指标及抗氧化活性。结果表明:最佳浸提工艺条件为食用酒精体积分数63%、芡实添加量34 g、浸提时间6 d、浸提... 详细信息

以湿芡实和食用酒精为原料,采用浸提工艺制备露酒。在单因素试验基础上,采用响应面试验优化芡实露酒浸提工艺条件,并测定其理化指标及抗氧化活性。结果表明:最佳浸提工艺条件为食用酒精体积分数63%、芡实添加量34 g、浸提时间6 d、浸提温度25℃。在此条件下,芡实露酒总酚含量为46.4 mg/L、黄酮含量7.2 mg/L,对DPPH·和ABTS^(+)·的清除率分别为66.33%和52.08%。

关键词：芡实露酒总酚黄酮工艺优化

基于模糊贝叶斯网络的水下生产系统人因可靠性

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科学技术与工程 2022年第9期22卷 3491-3496页

作者：王红红刘延波中海油研究总院有限责任公司北京100028 哈尔滨工程大学船舶工程学院哈尔滨150001

随着水下生产系统的广泛应用,人员在设计、运行、操作、维修维护等工作中造成的故障和失效问题逐渐凸显。人因导致的操作失效已成为水下生产可靠性中重要的风险因素。因此,有必要对水下生产系统进行人因可靠性分析,找出对人因失效概率... 详细信息

随着水下生产系统的广泛应用,人员在设计、运行、操作、维修维护等工作中造成的故障和失效问题逐渐凸显。人因导致的操作失效已成为水下生产可靠性中重要的风险因素。因此,有必要对水下生产系统进行人因可靠性分析,找出对人因失效概率影响较高的因素,提出改进措施,降低人为操作失误概率。通过构建水下生产系统人因风险因素体系,利用信度、效度指标验证了数据的合理性,并借助结构方程模型确定人因风险因素的权重系数,构建贝叶斯网络,利用模糊理论量化人因概率,实现对水下生产系统人因风险的预测和评估。最后通过南海某水下生产系统的实例分析,验证了该方法的适用性,为水下生产系统的人因风险预测和防范提供了参考依据。

关键词：水下生产系统人因可靠性贝叶斯网络模糊失效率权重系数

超疏水亲油PDMS@mSiO_(2)-PP非织造布的制备及其油水分离性能

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天津工业大学学报 2022年第6期41卷 29-35页

作者：刘延波陈倩杨波 RAMAKRISHNA Seeram 武汉纺织大学省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室武汉430200 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 新加坡国立大学纳米纤维与纳米技术中心肯特岗117576新加坡

为了制备一种超疏水亲油的材料,通过硅烷偶联剂KH560对纳米二氧化硅进行改性,再将改性纳米二氧化硅(mSiO_(2))和低表面能的聚二甲基硅氧烷(PDMS)后处理聚丙烯(PP)熔喷非织造布,制备了一种绿色无污染超疏水亲油材料,并采用扫描电子显微... 详细信息

为了制备一种超疏水亲油的材料,通过硅烷偶联剂KH560对纳米二氧化硅进行改性,再将改性纳米二氧化硅(mSiO_(2))和低表面能的聚二甲基硅氧烷(PDMS)后处理聚丙烯(PP)熔喷非织造布,制备了一种绿色无污染超疏水亲油材料,并采用扫描电子显微镜、红外光谱仪、马尔文激光粒度仪、接触角测试仪、万能拉伸仪和油水分离等对超疏水亲油材料的结构及性能进行表征。结果表明:制得的超疏水亲油PDMS@mSiO_(2)-PP材料具有良好的力学性能;同时该材料的静态接触角最高达155.89°,对食用油、机油和石蜡油的最大吸油倍率分别为40.21 g/g、33.96 g/g和33.68 g/g,能够快速分离油水混合物,具备优异的超疏水性亲油性能。

关键词：超疏水亲油熔喷非织造布油水分离

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集中绕组对转式双转子盘式电机的研究

机械设计与制造 2022年第3期373卷 110-113页

作者：刘延波李建贵武汉理工大学机械工程学院湖北武汉430070

提出了一种新型的对转式双转子盘式电机。首先,分析了该电机的工作原理;其次,比较分析了集中绕组和交叉环形绕组两种绕组拓扑结构,结果表明集中绕组电机除具有端部绕组短,节省材料的优点外,集中绕组电机能够产生更接近正弦的反电动势,... 详细信息

提出了一种新型的对转式双转子盘式电机。首先,分析了该电机的工作原理;其次,比较分析了集中绕组和交叉环形绕组两种绕组拓扑结构,结果表明集中绕组电机除具有端部绕组短,节省材料的优点外,集中绕组电机能够产生更接近正弦的反电动势,并且齿槽力和法向力均得到削弱。此外,集中绕组的三相绕组端部长度一致,对称性好,更有利于控制;最后,在此基础上提出了一种将定子两侧齿槽错位的拓扑结构,实现磁通分流,在磁通密度一定的情况下,可以减小轴向尺寸,提高功率密度。

关键词：盘式电机集中绕组对转式双转子有限元分析

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金属波纹管内表面镀层冲蚀性能

表面技术 2022年第11期51卷 205-214页

作者：陈智华仝玉栋张传杰刘延波陈荣旗哈尔滨工程大学哈尔滨150001 海洋石油工程股份有限公司天津300451

目的在明渠条件下分析挟沙水流对金属波纹管内表面镀层的冲蚀情况,明确冲蚀的机理及特征。方法采用自主搭建的循环试验水槽平台对金属波纹管涵进行挟沙水流的冲蚀试验。将波纹管设计为A、B、C管段,根据水的流速变化,选取各管段波纹截面... 详细信息

目的在明渠条件下分析挟沙水流对金属波纹管内表面镀层的冲蚀情况,明确冲蚀的机理及特征。方法采用自主搭建的循环试验水槽平台对金属波纹管涵进行挟沙水流的冲蚀试验。将波纹管设计为A、B、C管段,根据水的流速变化,选取各管段波纹截面及测点。根据不同粒径区间,在0.12、0.24、0.47 mm工况下,冲蚀时间达到200、400、600 h时分别测量各测点,得到内表面镀层在不同工况、不同位置的冲蚀量。结果采用扫描电镜观察0.47 mm工况下B2波纹段的冲蚀形貌,结果表明,波峰和迎水面位置的冲蚀坑紧密分布,镀层的冲蚀现象最为严重。在1个波纹周期内,沿着水流方向,波峰位置的冲蚀量相对最大,且迎水面镀层的冲蚀量比对称位置背水面的冲蚀量大;在垂直于水流方向的横断面上,中轴线位置的冲蚀量相对最大,两侧逐渐减小。在同等条件下,沙粒粒径为0.47 mm工况下的冲蚀率相对最大,其中T_(0)断面处的最大冲蚀速率达到了6.31μm/100 h。结论波纹管内表面镀层因颗粒冲蚀,镀层减薄,直至消失,进而导致波纹管的失效速率加快。波峰位置的冲蚀速率相对最大,以波峰为对称轴,迎水面的冲蚀速率大于对应位置背水面的冲蚀速率。冲蚀速率与沙粒粒径呈线性关系,冲蚀速率随着沙粒粒径的增大而增大。壁面冲蚀速率与近壁面沙粒速度呈幂指数关系,不同横断面的速度指数不同,速度指数最大值出现在波峰断面。

关键词：金属波纹管冲蚀磨损挟沙水流明渠条件回归拟合冲蚀试验

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阵列圆盘式纺丝头结构对电场强度的影响

现代纺织技术 2023年第5期31卷 142-150页

作者：刘延波和星雨郝铭胡晓东杨波武汉纺织大学纺织科学与工程学院武汉430200 武汉纺织大学省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室武汉430200 天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387

传统的规模化静电纺丝技术存在所需电压高、场强不均和边缘效应等问题,导致纺丝质量不佳,难以规模化制备纳米纤维。因此,提出一种新型的阵列圆盘式无针头设备,使用Solidworks软件进行三维建模,然后将模型导入COMSOL Multiphysics 5.6有... 详细信息

传统的规模化静电纺丝技术存在所需电压高、场强不均和边缘效应等问题,导致纺丝质量不佳,难以规模化制备纳米纤维。因此,提出一种新型的阵列圆盘式无针头设备,使用Solidworks软件进行三维建模,然后将模型导入COMSOL Multiphysics 5.6有限元仿真软件进行模拟,优化新型纺丝头的结构参数、接收距离、外加电压以得到最佳的电场强度和匀场效果。结果表明:当新型纺丝头圆盘数量为10、圆盘间距为40 mm、圆盘外径为40 mm、接收距离为100 mm、电压为25 kV时,电场强度平均值为1.48×106 V m,CV值为1.60%,表明该纺丝头结构有效克服了边缘效应并降低纺丝所需电压。所得纺丝装置模型在纺丝口处的电场强度较高且分布均匀,可批量制备高质量的纳米纤维。

关键词：静电纺丝阵列圆盘式纺丝头电场强度有限元分析

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