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基于同轴聚焦微流控拓扑构造的双乳液滴生成机制数值模拟

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微纳电子技术 2024年第10期61卷 177-188页

作者：朱晓武罗永皓张伟业刘文文温州大学机电工程学院浙江温州325035 广东省科学院新材料研究所广州510651

采用流体体积(VOF)相界面追踪技术建立了同轴聚焦微通道内双乳液滴生成过程的数值计算模型。当内相、中间相和外相流体流速分别为0.01、0.011、0.04m/s时,该模型能够稳定形成单分散性较好、直径为500μm的双乳液滴。形成的双乳液滴适合... 详细信息

采用流体体积(VOF)相界面追踪技术建立了同轴聚焦微通道内双乳液滴生成过程的数值计算模型。当内相、中间相和外相流体流速分别为0.01、0.011、0.04m/s时,该模型能够稳定形成单分散性较好、直径为500μm的双乳液滴。形成的双乳液滴适合药物领域的应用。在此基础上,分析了聚焦孔半径、聚焦孔颈长与聚焦孔颈角对三相流体的液滴驱动方式的影响,并讨论了微流道拓扑结构变化与双乳液滴生成机制及特性的内在联系与机理。结果表明,聚焦孔半径影响了Marangoni效应对内液滴局部扰动的程度,在改变生成液滴截面尺寸的同时,也使液滴生成频率发生相应的变化。聚焦孔颈长的改变决定了内外相流体的流型,限制了液膜断裂与脱离过程,从而对液滴生成方式产生根本性影响。聚焦孔颈角的变化影响了鞘液对外界面的剪切作用,通常情况下较大的角度使得局部流体阻力得以缓慢的释放,有利于生成液滴界面的稳定性。

关键词：液滴微流控双乳液滴同轴聚焦结构相界面追踪法多相流

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多维度微混合芯片设计与应用研究进展

材料研究与应用 2024年第4期18卷 509-521页

作者：罗永皓张伟业王志朱晓武陈兴驰董东东石河子大学化学化工学院/化工绿色过程兵团重点实验室新疆石河子832003 广东省科学院新材料研究所/现代材料表面工程技术国家工程实验室/广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870 温州大学机电工程学院浙江温州325035

微尺度下的流体混合与传统宏观流体混合有显著不同,由于内壁摩擦力、粘滞阻力及表面张力等特性的影响被放大,微尺度流体混合展现出特殊规律。近年来,微混合芯片因混合效率高、液体接触面积大、输出通量高、可自动化控制及制造成本低廉... 详细信息

微尺度下的流体混合与传统宏观流体混合有显著不同,由于内壁摩擦力、粘滞阻力及表面张力等特性的影响被放大,微尺度流体混合展现出特殊规律。近年来,微混合芯片因混合效率高、液体接触面积大、输出通量高、可自动化控制及制造成本低廉的优势,在化工、材料及生物医学等领域中得到快速发展。由于微混合芯片的流道尺寸大多在毫米级别以下,有的甚至只有几微米到几十微米,因此流体粘度对流动的影响更加显著。流场中流速的扰动会因粘滞力而衰减,使得流体流动趋于稳定,微流道内流体的流动表现为层流状态,导致微流体内部扰流效应具有一定的困难性。因此,为实现微流体的充分混合,开发快速高效微流体混合器是基本前提,突破微小尺度流道内流体的层流界限,促进微通道中的全方位扰流以达到充分混合状态则是关键。以被动式微混合器的研究进展作为切入点,从芯片的设计维度出发,递进式地介绍了多维度微混合芯片设计的发展历程,总结了低维度到高维度的基本结构设计思路及功能的专一化。归纳了微混合技术在微化工领域、生物医药领域及新能源领域中应用和研究进展,并讨论了在其他领域中应用的可行性。微混合技术凭借广泛的应用场景,在未来将有巨大的发展潜力和应用空间。

关键词：微流体混合芯片微观混合扰流效应被动混合多维构型微化工生物医药新能源

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基于液滴微流控技术的药物研发及研究进展

材料研究与应用 2024年第4期18卷 522-537页

作者：罗永皓朱晓武刘文文张伟业陈兴驰董东东石河子大学化学化工学院/化工绿色过程兵团重点实验室新疆石河子832003 广东省科学院新材料研究所/现代材料表面工程技术国家工程实验室/广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510651 温州大学机电工程学院浙江温州325035 沈阳工业大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110870

单分散性载药缓释微球作为新型药物释放系统,已成为缓释药物制剂研究的热点之一。传统制备方法获得的载药微球大多存在大小不均一、粒径分布宽、载药量低、缓释效果不明显等问题,极大地限制了其应用。液滴微流控技术是一种通过芯片微通... 详细信息

单分散性载药缓释微球作为新型药物释放系统,已成为缓释药物制剂研究的热点之一。传统制备方法获得的载药微球大多存在大小不均一、粒径分布宽、载药量低、缓释效果不明显等问题,极大地限制了其应用。液滴微流控技术是一种通过芯片微通道结构,实现在微尺度上对流体进行精细操控,形成高通量的结构和微液滴尺寸精确可调的新型制备工艺。微流控芯片作为微液滴技术的载体,可采用多种材料及制备工艺制备,以适用于不同种类的溶剂,进一步拓展其应用范围。通过微流控技术生产出的液滴具有体积小、尺寸均匀、封闭环境和内部稳定等特点,并能形成特定结构与功能的微球,在纳米材料、制药工程和生命科学等相关领域中具有巨大的应用潜力。相对于传统的微球制备方法,液滴微流控技术不仅可以构建多种形态的微球,还能提供优秀的模板,丰富和扩展微球的应用领域。以科学原理及应用实例为综述主线,概括了微液滴生成的机理及流道设计(包括T型通道法、流动聚焦法和共轴流法等),对不同结构形貌与特定功能的微球进行了归纳梳理(实心微球、Janus颗粒、核壳结构、多孔结构和不规则结构等),重点介绍了其在药物研发中的应用。通过对微液滴技术的研究现状的概括总结,提出了未来研究的方向及建设性意见。

关键词：微流控技术液滴驱动微流道结构微液滴多重乳液微球制备药物微球药物递送

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浅谈桩基检测技术在建筑工程中的使用

中国科技期刊数据库工业A 2023年第4期 129-132页

作者：罗永皓广西壮族自治区建筑工程质量检测中心有限公司广西南宁530005

随着科技的发展和新技术的涌现,各种尖端技术被引进了国内建筑业,特别是桩基检测技术的发展,突破了传统施工难度大、强度大的现状,同时不断地推进工程的现代化建设,使工作效率得到了提高,也为平稳有序施工提供了有力保证。因此,本文从... 详细信息

随着科技的发展和新技术的涌现,各种尖端技术被引进了国内建筑业,特别是桩基检测技术的发展,突破了传统施工难度大、强度大的现状,同时不断地推进工程的现代化建设,使工作效率得到了提高,也为平稳有序施工提供了有力保证。因此,本文从建筑桩基工程检测的角度出发,阐述了桩基础施工的重要意义,并就其存在的问题进行了剖析,提出了解决问题的方法,为今后在建筑工程中的桩基础施工和检测工作起到借鉴作用。

关键词：桩基检测技术建筑工程应用

玻璃纤维增强树脂复合材料的直角切削技术研究

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材料导报 2011年第10期25卷 59-61页

作者：张秀丽严亮贺红梅罗永皓张恒河南农业大学机电工程学院郑州450002 华北水利水电学院土木与交通学院郑州450011 郑州电力高等专科学校机电系郑州450004 河南安阳供电公司安阳455000 郑州大学材料科学与工程学院郑州450052

以单向玻璃纤维增强复合材料为研究对象,通过改变切削参数对在不同纤维方向角情况下的切削力和已加工表面的粗糙度进行了测试,并结合已加工表面的SEM观察,对复合材料的直角切削技术进行了试验研究。结果表明,纤维方向角对切削力和粗糙... 详细信息

以单向玻璃纤维增强复合材料为研究对象,通过改变切削参数对在不同纤维方向角情况下的切削力和已加工表面的粗糙度进行了测试,并结合已加工表面的SEM观察,对复合材料的直角切削技术进行了试验研究。结果表明,纤维方向角对切削力和粗糙度以及切削区损伤程度的影响较大,是影响单向复合材料切削性能的重要因素;切削速度越快,粗糙度变化趋势越大。

关键词：复合材料直角切削切削力纤维方向角表面损伤

基于DIW工艺的ZrO_(2)/PDMS复合陶瓷材料可打印性能研究

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材料导报 2023年第S1期37卷 115-122页

作者：吴洋洋罗永皓伍尚华李艳辉张欣悦马文有广东工业大学机电工程学院广州510006 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650

针对ZrO_(2)材料应用于手机背板以及其他3C电子产品的需求,以氧化锆作为分散相,PDMS作为连续相,将墨水直写工艺与该复合陶瓷材料的成型制备方法相结合,研究ZrO_(2)/PDMS复合陶瓷材料的可打印性能。在试验研究中,对不同分散相含量的浆料... 详细信息

针对ZrO_(2)材料应用于手机背板以及其他3C电子产品的需求,以氧化锆作为分散相,PDMS作为连续相,将墨水直写工艺与该复合陶瓷材料的成型制备方法相结合,研究ZrO_(2)/PDMS复合陶瓷材料的可打印性能。在试验研究中,对不同分散相含量的浆料进行流变测试,测试结果表明配制的浆料具有非牛顿流体特性,当ZrO_(2)体积分数在25%~30%时,浆料用于墨水直写打印时较易挤出且成型较好,此时浆料的储能模量在10^5~10^6Pa,临界屈服应力在142~264 Pa。在此基础上,研究了不同配比、针头直径与挤出速度对挤出纤维形貌的影响,结果表明纤维膨胀比与变形比随着分散相含量的增加而减少,随着针头直径与挤出速度的增加而增加;在低分散相含量时更容易达到材料的临界屈服应力,纤维膨胀比和变形比大,纤维表面缺陷少,高分散相含量时材料强度提高,纤维膨胀比和变形比低,但较难挤出,且容易出现熔体破裂现象。当ZrO_(2)体积分数为28%,针头直径为1 mm,挤出速度为6 mm/s时纤维成型质量最优,表明ZrO_(2)/PDMS复合陶瓷材料可用于墨水直写工艺,从而为后续陶瓷构件的制造奠定基础。

关键词：墨水直写工艺(DIW) 氧化锆陶瓷非牛顿流体流变分析挤出可打印性能

基于PSCAD的2MW双馈风力发电机组低电压穿越能力研究

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陕西电力 2011年第11期39卷 5-9页

作者：刘代刚罗永皓云雷刘涤尘武汉大学电气工程学院湖北武汉430072 安阳供电公司河南安阳455000

随着以变速恒频双馈异步发电机为主体的大型风力发电机组在电网中所占比例的迅速提高,电力系统对并网风机在外部电网故障,特别是电网电压跌落下的不间断运行能力提出了更高的要求。首先介绍了德国EON风力发电系统低电压穿越标准,在定子... 详细信息

随着以变速恒频双馈异步发电机为主体的大型风力发电机组在电网中所占比例的迅速提高,电力系统对并网风机在外部电网故障,特别是电网电压跌落下的不间断运行能力提出了更高的要求。首先介绍了德国EON风力发电系统低电压穿越标准,在定子磁链定向的基础上推导了双馈风力发电系统的有功无功解耦控制策略,最后在PSCAD中建立了具有Crowbar保护电路的2 MW双馈风力发电系统模型。仿真结果表明双馈风力发电系统具有很好的电压风穿越能力,正常运行状态下能够实现单位功率因素运行。

关键词：双馈风力发电机矢量控制模型低电压穿越

基于Frenet坐标下改进人工势场法的无人车局部路径规划

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兵工学报 2024年第7期45卷 2097-2109页

作者：姬鹏郭明皓河北工程大学机械与装备工程学院河北邯郸056038

人工势场法由于运算量小、精度高,广泛应用于无人车的局部路径规划。针对传统人工势场法存在目标不可达、局部最小值及陷入U型障碍物的问题,提出一种基于Frenet坐标系下改进人工势场法的路径规划算法。构建Frenet坐标系来表述车辆避障运... 详细信息

人工势场法由于运算量小、精度高,广泛应用于无人车的局部路径规划。针对传统人工势场法存在目标不可达、局部最小值及陷入U型障碍物的问题,提出一种基于Frenet坐标系下改进人工势场法的路径规划算法。构建Frenet坐标系来表述车辆避障运动,简化规划模型,解决路径规划中车辆与所在道路相对位置不易表述的问题。提出安全椭圆模型和预测距离的概念来调整势场影响区域,加入基于Frenet坐标系下的参考线势场及动态速度势场改进斥力场函数,解决车辆在静态和动态下的避障问题。利用数学仿真软件进行仿真,以不同车速在直道和弯道场景中对所提出的路径规划方法进行静态和动态避障仿真实验。研究结果表明:不同车速下的前轮转角、横摆角速度均控制在较小范围内,改进算法可以有效解决传统人工势场法的缺陷,同时与快速搜索随机树(Rapidly-exploring Random Tree,RRT)算法相比,其在避障过程中路径规划计算效率提高了42.8%,改进算法优势明显。

关键词：无人车局部路径规划人工势场法 Frenet坐标系

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华北泥河湾盆地铺路哺乳动物群的磁性地层学定年

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地球物理学报 2024年第1期67卷 225-240页

作者：李嘉皓刘平高显丽中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院大学地球与行星科学学院计算地球动力学重点实验室北京100049 中国科学院大学北京燕山地球关键带国家野外科学观测研究站北京101408

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新... 详细信息

华北泥河湾盆地的晚新生代河湖相沉积地层,产出了十分丰富的旧石器和哺乳动物化石,记录了早期人类活动以及晚上新世以来哺乳动物群的演化过程.作为广义泥河湾动物群之一,铺路动物群化石点位于盆地内的壶流河东侧,含有晚上新世及早更新世哺乳动物化石.本文结合生物地层学和岩石地层学,对含铺路哺乳动物化石的河湖相沉积物,进行详细的岩石磁学及高分辨率的磁性地层学研究,旨在对铺路哺乳动物群进行精确定年.结果表明,铺路剖面河湖相沉积物的磁性矿物主要为磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,平均粒度以准单畴为主.铺路剖面河湖相沉积物记录了布容正极性时(Brunhes normal chron)早期、松山负极性时(Matuyama reverse chron)、高斯正极性时(Gauss normal chron)和吉尔伯特负极性时(Gilbert reverse chron)晚期,铺路动物群产出在留尼旺(Réunion)地磁漂移之前,凯纳(Kaena)负极性亚时之后,年代约为3.0~2.2 Ma.本研究结果将广义泥河湾动物群的年代下限延至约3.0 Ma.此外,结合泥河湾盆地古气候学及古环境学研究结果,表明在上新世与更新世过渡期间,泥河湾动物群的演化受气候环境变化的影响,更适应干旱寒冷的生存环境.

关键词：泥河湾盆地磁性地层学泥河湾动物群铺路动物群晚上新世