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水压柱塞副的微流场特性研究

润滑与密封 2011年第4期36卷 58-62页

作者：刘桓龙柯坚于兰英西南交通大学机械工程学院四川成都610031

对于水压柱塞副间隙流场,水的流动惯性可能改变流场的局部甚至全局流态。综合考虑表面粗糙度和惯性力等因素,通过CFD仿真计算研究了包括水在内的几种不同黏度流体在柱塞副间隙流场中的压力和流量特性,并进行了试验对比验证。结果表明应... 详细信息

对于水压柱塞副间隙流场,水的流动惯性可能改变流场的局部甚至全局流态。综合考虑表面粗糙度和惯性力等因素,通过CFD仿真计算研究了包括水在内的几种不同黏度流体在柱塞副间隙流场中的压力和流量特性,并进行了试验对比验证。结果表明应用经典润滑理论得到的计算结果与实际情况有较大误差,设计计算时需要考虑惯性力和表面粗糙度的影响以及正确的流态,这是因为水的低黏度导致惯性力的效应增强,使得流态对表面粗糙度更敏感;表面粗糙度影响微流场的流态,最终影响摩擦副的压差流量特性。

关键词：水压柱塞副微流场惯性粗糙度

超声场中空化泡与弹性粒子间相互作用的微流场及声辐射力

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超声场中空化泡与弹性粒子间相互作用的微流场及声辐射力

作者：冯康艺陕西师范大学

学位级别：硕士

随着超声工作的不断发展,通过对不同声场中单个气泡或悬浮颗粒等理论建模研究,了解到超声作用下气泡或颗粒的声微流、声辐射力等对生物医学、生命科学、超声清洗、超声治疗等理论解释具有重要的现实意义。实际声场的液体环境是复杂的多... 详细信息

随着超声工作的不断发展,通过对不同声场中单个气泡或悬浮颗粒等理论建模研究,了解到超声作用下气泡或颗粒的声微流、声辐射力等对生物医学、生命科学、超声清洗、超声治疗等理论解释具有重要的现实意义。实际声场的液体环境是复杂的多维体系,含有空化泡、不同种类的悬浮颗粒(刚性粒子,弹性粒子等)或者包覆物等障碍物,当声波传播过程中遇到障碍物时,产生散射声波,导致周围声场为入射波和散射波等组成的叠加场,两者相互作用进一步影响其周围的微流场与声辐射力。基于此,本文选取悬浮颗粒中典型的球形弹性粒子,建立弹性粒子-气泡理论模型,重点考虑两者之间相互作用影响,分别对两者产生的微流场和弹性粒子的声辐射力进行研究,主要包括以下几方面内容:1.以声波动理论为基础,分别研究了无界理想液体中刚性粒子与弹性粒子的散射特性,详细给出了不同声场的散射系数表达式,为进一步研究声微流分布与声辐射力奠定基础;2.基于声散射理论,结合边界条件,详细推导平面波声场的理想液体中弹性粒子和气泡周围声流速度的表达式,分别研究弹性粒子和气泡半径、两者之间距离、弹性粒子-气泡半径比和声波频率对微流场分布的影响。结果表明,考虑弹性粒子与气泡之间的相互作用,明显增强了弹性粒子和气泡周围的声流分布,特别是切向分量;当弹性粒子与气泡中心之间距离增加,相互作用减小,两者声流速度减小;当弹性粒子与气泡处于共振状态时,周围声流速度幅值最大。3.考虑弹性粒子与气泡之间的相互作用,详细推导无界平面波声场中弹性粒子的声辐射力表达式,分析了单个刚性粒子、单个弹性粒子、弹性粒子-气泡、刚性粒子-气泡体系的声辐射力函数变化特性,重点研究了弹性粒子-气泡体系中,弹性粒子的声辐射力受两者之间距离、驱动频率的影响。从声辐射力函数曲线变化特征表明,不同材料的弹性粒子的声辐射力都显示出明显的共振特性,出现一定的峰值,考虑气泡存在的影响后,当ka较小时,声辐射力函数出现负值,将弹性粒子拉向声源,随着ka增大,声辐射力函数增加为正值且趋向于稳定值。

关键词：平面声波弹性粒子气泡微流场声辐射力

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悬浮式生物芯片中微流场系统的研究

悬浮式生物芯片中微流场系统的研究

作者：张玺浙江大学

学位级别：硕士

生物芯片技术是生物信息技术领域中新兴发展并得到长足进步的一项高新技术，它实现了对生物信息的快速检测和分析。悬浮式生物芯片技术是对生物芯片技术的继承和发展，并且具有微球探针的反应面积大、通量大、灵敏度信噪比好、杂交反应... 详细信息

生物芯片技术是生物信息技术领域中新兴发展并得到长足进步的一项高新技术，它实现了对生物信息的快速检测和分析。悬浮式生物芯片技术是对生物芯片技术的继承和发展，并且具有微球探针的反应面积大、通量大、灵敏度信噪比好、杂交反应场所理想和操作简便等的优点。微流器件是悬浮式生物芯片信息检测收集的平台，流体流速的控制和待测试液的推射与微流器件共同组成微流场系统。微流场系统是悬浮式生物芯片检测技术中的重要组成部分。本论文主要提出了悬浮式生物芯片的两维多探针进样并行检测方法，用CCD对微球探针进行凝结成像，得到被检测悬浮式生物芯片所需要的全部信息;设计了实验装置，分析了其可行性，并且进行了实验验证;结合流体力学理论，分析了微流体的流动性质、微球探针在微流场中的运动状态，用Stokes方程求解微流场。并提出了用会切磁场约束微球探针;详细介绍了机械方法、激光烧蚀法和湿法蚀刻制备微流器件的方法和原理，并给出了这三种方法制备的微流器件，对它们的微槽表面粗糙度、微槽的形状对检测结果的影响进行了比较。本论文还对微流场系统进行了实验，给出了聚苯乙烯微球在微流器件中的形态。提出了一种减小背景噪声的方法并且进行了实验验证。用CCD对微通道中的微球进行了连续凝结成像，分析了实验结果，对后续的研究工作进行了展望。

关键词：悬浮式生物芯片并行检测 CCD 微流场微球探针微流器件

MABR膜材料选择优化及微流场对生物膜性能的影响

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MABR膜材料选择优化及微流场对生物膜性能的影响

作者：王洁天津工业大学

学位级别：硕士

MABR是一种具有广泛应用前景的利用透气膜进行曝气的新型有机废水处理工艺,它有效的将生物膜和膜分离技术相结合,凭借能耗低、效率高、占地少、污泥少等优点,逐渐成为污水处理的新工艺。曝气膜材料特性及MABR反应器内流场特征对MABR的... 详细信息

MABR是一种具有广泛应用前景的利用透气膜进行曝气的新型有机废水处理工艺,它有效的将生物膜和膜分离技术相结合,凭借能耗低、效率高、占地少、污泥少等优点,逐渐成为污水处理的新工艺。曝气膜材料特性及MABR反应器内流场特征对MABR的运行效能有重要的影响。首先,本文通过对PVDF和PP中空纤维膜材料的表面形态、生物相容性、脱氮除碳及膜污染等进行研究,比较材料特性对生物膜及MABR运行的影响,提供选择适合MABR膜材料的原则和依据,以提高MABR运行效率。研究表明:PVDF纤维膜材料相比于PP纤维膜材料具有较强的生物附着性,在挂膜启动过程中能够更快的附着微生物膜,加快系统的启动速度。通过观察两种膜表面生物污染情况,PVDF膜纤维表面呈鱼鳞状结构,有效保护了膜孔不被微生物完全堵塞。PP纤维膜表面较为平滑,导致了较为严重的膜污染和较低的氧传递速率。水质的处理效果中,选用PVDF纤维膜的MABR膜组件COD和TN的去除率分别为94.2%和77.6%,均高于PP纤维膜组件(85.3%和61.4%)。实验运行末期,曝气膜孔被严重污染,生物膜内溶解氧的分布差异致使RPVDF体系内具有同步硝化反硝化和短程硝化反硝化共存的脱氮过程,而RPP体系内的脱氮过程趋向于以短程硝化反硝化过程为主导。其次,本文在课题组前期对MABR反应器内流场模拟优化基础上,对流场区域进行划分,研究了组件中不同流场对局部纤维上微生物种群特性及生物膜的影响。微流场对生物膜密度、厚度及种群分布都有显著的影响且各个阶段的影响各不相同,初期由于生物膜尚未成熟,尤其是进出口区域受剪切力及溶解氧影响较大,氨氧化菌(AOB)及亚硝酸盐氧化菌(NOB)分布不均匀,随着反应的进行,反应器各个区域的种群分布较为均匀,但由于膜污染较为严重,氧传递速率较之前下降较快。当反应器稳定运行后,生物膜分层较为明显,AOB逐渐成为优势种群,反应器向有利于短程硝化反硝化的方向进行。本研究通过对两种纤维曝气膜材料MABR性能的分析比较,认为PVDF曝气纤维更适于做膜曝气生物膜反应器的曝气膜;初步探明了 MABR内微流场对生物膜传氧速率和生物膜微生物群落结构形成的作用机制。

关键词： MABR 曝气膜材料微流场生物膜特性微生物群落结构

微流场渗流检测技术在水库渗漏处理中的应用研究

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水力发电 2023年第5期49卷 76-80,90页

作者：赵国亭贾金生赵春刘中伟朱旋丁廉营板桥水库管理局河南驻马店463715 中国水利水电科学研究院北京100038 中国大坝工程学会北京100038 水利部河湖保护中心北京100038 中水淮河规划设计研究有限公司安徽合肥230601

渗漏是影响水库大坝整体安全的关键因素,如何有效的检测水库大坝的渗漏点、渗漏通道和渗漏流速等一直是坝工安全领域研究的热点。针对目前水库大坝渗漏点难以精确定位和对渗漏量测量不准确等问题,阐述了声呐流速测量原理,提出了微流场... 详细信息

渗漏是影响水库大坝整体安全的关键因素,如何有效的检测水库大坝的渗漏点、渗漏通道和渗漏流速等一直是坝工安全领域研究的热点。针对目前水库大坝渗漏点难以精确定位和对渗漏量测量不准确等问题,阐述了声呐流速测量原理,提出了微流场渗流检测技术,并依托板桥水库实际工程展开应用。通过采用“DB-VI三维流速矢量声纳测量仪”,对板桥水库混凝土溢流坝裂缝渗漏通道进行检测,精细地测量出声波在流体中能量传递的大小与分布,同时,结合水下摄像进行了验证,确认了主要渗漏点的位置,为采取针对性的处理措施提供了依据。

关键词：混凝土溢流坝渗漏通道微流场声呐测量渗漏检测板桥水库

微流场辅助三氟甲磺酸亚锡催化ε-己内酯开环聚合

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微流场辅助三氟甲磺酸亚锡催化ε-己内酯开环聚合

基于DPIV和LIF联用实现对微流场的可视化测量

2015年全国高分子学术论文报告会

作者：张子龙朱宁冯卫杨张锴李振江郭凯南京工业大学生工学院材料化学工程国家重点实验室

金属催化内酯活性/可控开环聚合是制备脂肪族聚酯的主要方法,由于存在分子内/分子间的酯交换副反应,在传统釜式反应器中制备获得的聚酯的分子量分布相对较宽。微流场技术是利用特征尺度在几十至几百微米的微反应器中进行反应的技术,具... 详细信息

金属催化内酯活性/可控开环聚合是制备脂肪族聚酯的主要方法,由于存在分子内/分子间的酯交换副反应,在传统釜式反应器中制备获得的聚酯的分子量分布相对较宽。微流场技术是利用特征尺度在几十至几百微米的微反应器中进行反应的技术,具有极大的比表面积和连续流等特点,可以提高反应速率,降低副反应的发生。本文搭建了简易的聚四氟乙烯管式微反应器平台,用以研究三氟甲磺酸亚锡催化苯甲醇引发ε-己内酯开环聚合的反应体系。结果表明,在相同条件下与传统釜式反应器相比,除了具有活性/可控开环聚合特征以外,微流场技术可以更好的控制反应条件,加快聚合速率,以及降低聚合产物的分子量分布指数。

关键词：微流场可控/活性开环聚合三氟甲磺酸亚锡 ε-己内酯

来源： cnki会议评论

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现代电子技术 2010年第14期33卷 183-185,189页

作者：王曙霞党媚西安航空职业技术学院自动化工程系陕西西安710089

微流场的测量是目前微流体技术研究的一个难点。为了对微流场进行可视化测量,基于DPIV和LIF联用技术设计了一个微流场的测试系统。该系统以共焦成像的方式,同时测量微流场的速度场、温度场分布,为微流场的流动分析、热分析提供技术支持... 详细信息

微流场的测量是目前微流体技术研究的一个难点。为了对微流场进行可视化测量,基于DPIV和LIF联用技术设计了一个微流场的测试系统。该系统以共焦成像的方式,同时测量微流场的速度场、温度场分布,为微流场的流动分析、热分析提供技术支持。所测得DPIV和LIF的图像经过处理,并用图像相关法将所得到结果进行测量。速度场用流动矢量图表示,温度场用伪彩色图表示,实现了对微流场的可视化测量。DPIV和LIF联用法具有可操作性好、测量精度、光路调节简单,测量时间短、效率高等优点。

关键词：数字离子干涉测速激光诱导荧光微流场可视化测量

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用于微流场分析的显微纹影系统设计

用于微流场分析的显微纹影系统设计

作者：汤红西安工业大学

学位级别：硕士

近年来纹影技术的快速发展推动了微流场动力学的深入研究。微流场主要应用在诸如微推进、MEMS冷却系统、微型喷气发动机、细颗粒沉积和去除喷墨打印头等场合。由于微流场的尺寸在几十到几百微米量级,传统的纹影法不适合于微流场的研究... 详细信息

近年来纹影技术的快速发展推动了微流场动力学的深入研究。微流场主要应用在诸如微推进、MEMS冷却系统、微型喷气发动机、细颗粒沉积和去除喷墨打印头等场合。由于微流场的尺寸在几十到几百微米量级,传统的纹影法不适合于微流场的研究分析。本文结合传统纹影技术和显微摄影的原理设计了用于研究微流场的显微纹影系统。该方法相比较于传统纹影法具有较高的分辨率和灵敏度,系统简单,易于实现,更适合对小尺寸的被测流体进行观测。本文围绕显微纹影光学系统和结构设计开展研究,其研究工作的主要内容如下:1.介绍了显微纹影技术国内外发展现状,比较分析了反射式纹影仪和透射式纹影仪的优缺点,分析了显微纹影系统的结构特性,提出了显微纹影系统整体设计方案。2.分析了光学系统初始结构设计方法,根据光学系统参数设计了显微纹影系统初始结构。采用缩放法和解析法分别设计准直系统和显微摄影成像系统初始结构。对设计的准直系统和显微摄影系统依据像质评价准则分别进行优化。结果表明准直透镜发散角为0.011mrad,显微摄影系统放大倍数为10倍,分辨率为1μm,成像质量接近衍射极限,可以实现对微流场的观测。3.对系统结构的各个模块进行了总体分析,设计了光学系统各个部件的安装结构和支撑结构,包括光源、相机、刀口的安装部件。分析了透镜的几种安装方式,对显微纹影系统中的透镜采用压圈法固定,并设计了准直透镜、显微物镜和成像物镜的镜筒。设计了显微纹影系统的刀口部件,采用直线步进电机控制刀口运动,根据电机安装尺寸,设计对应的连接法兰,并通过对系统灵敏度的分析,将刀口步进量设置为10μm。4.通过Ansys对准直透镜进行有限元分析,结果表明镜面变形均方根值RMS小于λ/10,通过搭建实验平台对流场温度值进行测量,并与热电偶测量值比较,两组测量值基本一致,验证了系统的可行性。

关键词：微流场显微纹影显微物镜设计结构设计温度测量

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数字显微全息中颗粒重建数值模拟

浙江大学学报（工学版） 2012年第9期46卷 1647-1653页

作者：曲瑞陽吴学成高翔吴迎春陈玲红 G.Grehan 岑可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027 法国国家科研中心CNRS 鲁昂大学法国国家应用科学研究院鲁昂分院CORIA研究所鲁昂法国76801

采用数值模拟方法研究了颗粒空间位置及间距对显微全息测量结果(颗粒位置和粒径)的影响,分别考察了颗粒在平行和垂直光轴方向上,电荷耦合元件(CCD)平面内不同间距和不同粒径情况下的颗粒重建结果,讨论了灰度阈值对颗粒识别的影响,并结... 详细信息

采用数值模拟方法研究了颗粒空间位置及间距对显微全息测量结果(颗粒位置和粒径)的影响,分别考察了颗粒在平行和垂直光轴方向上,电荷耦合元件(CCD)平面内不同间距和不同粒径情况下的颗粒重建结果,讨论了灰度阈值对颗粒识别的影响,并结合实验对实际拍摄得到的颗粒全息图进行重建分析.结果表明:在垂直光轴方向上,当记录距离分别为5、50、100μm时,可以识别出粒径均为1μm的双颗粒的最小间距分别对应为1、2、2μm;在平行光轴方向上,记录距离分别为5、50、100μm时,可以识别出粒径均为1μm的双颗粒的最小间距分别对应为2、8、16μm;在重建过程中,灰度阈值应设定为不小于0.5.

关键词：微流场数字显微全息颗粒间距灰度阈值误判率