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基于非均质中间层的Al N-Cu钎焊接头残余应力优化研究

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机械工程学报 2025年

作者：王达达徐海涛刘平金霞闾川阳贺艳明浙江工业大学化工机械设计研究所浙江亚通新材料股份有限公司

绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor, IGBT)是能源变换与传输的核心器件。由于过大的残余应力，其基板的连接成为该器件应用的主要阻碍。该研究就器件常用AlN-Cu基板的残余应力缓解问题展开研究。通过交织的金属丝... 详细信息

绝缘栅双极型晶体管(Insulated gate bipolar transistor, IGBT)是能源变换与传输的核心器件。由于过大的残余应力，其基板的连接成为该器件应用的主要阻碍。该研究就器件常用AlN-Cu基板的残余应力缓解问题展开研究。通过交织的金属丝嵌入接头来缓解残余应力，以力学试验、有限元模拟与力学原理系统地分析了复合结构钎料对残余应力的影响。结果表明，金属丝与焊缝外沿的距离是结构优化的关键参数，而丝数影响不大。在此基础上，通过对嵌入金属丝应力缓解机理的分析，确认了一种预应力效应，它可以使原始钎焊结构应力分布用于确认较优的嵌丝布置位置。这种结构设计方法使AlN-Cu的接头抗剪强度提升至245 MPa，相比无丝结构提高了37.6%，为IGBT基板残余应力的控制提供了一种简单有效的解决方案。

关键词： Al N-Cu接头钎焊预应力结构优化

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反应温度和时间对硬质聚氨酯泡沫性能的影响

化工新型材料 2025年

作者：张晨肖定侃张俊李浩然许巍周勇南京航空航天大学民航学院中国人民解放军空军工程大学航空工程学院浙江大学建筑工程学院

硬质聚氨酯泡沫由于反应时间短、膨胀倍数高、操作方便、强度高等优点，在机场道面抢修中具有广阔的应用前景。在机场抢修工程中，温度和时间等关键反应参数对此材料性能影响巨大，为指导抢修实践，设定了5℃、15℃、23℃和35℃这4种温... 详细信息

硬质聚氨酯泡沫由于反应时间短、膨胀倍数高、操作方便、强度高等优点，在机场道面抢修中具有广阔的应用前景。在机场抢修工程中，温度和时间等关键反应参数对此材料性能影响巨大，为指导抢修实践，设定了5℃、15℃、23℃和35℃这4种温度，以及0.5h、2h、4h和24h这4种固化时间，分别在这些条件下开展了反应时间、膨胀比和无侧限抗压强度（UCS）试验，并通过CT扫描进行内部结构的微观分析。结果表明：随着温度的升高，材料的反应时间逐渐缩短，在5℃时为20分30秒，在35℃时为3分20秒。材料的膨胀比随温度升高而减少，最大膨胀比为7.02，出现在35℃时。材料的抗压强度随温度升高呈现先增加后减少的趋势，在23℃时达到最高强度。低温条件下，材料内部泡孔较为致密，完全固化后内部仍有部分未反应材料；高温条件下，材料内部泡孔较大，密度和强度较低。材料在固化0.5h后，强度已达到最终强度的80%，固化4h后强度几乎达到最终强度。在固化初期，有部分泡孔未完全形成，底部孔隙较顶部孔隙多；完全固化后，底部孔隙较顶部孔隙更为致密，强度也更高。为达到最佳抢修效果，建议在23℃左右进行硬质聚氨酯泡沫的混合，材料在固化0.5h后其强度已能完全承担面层材料重量并且可通行车辆等机械。

关键词：硬质聚氨酯泡沫温度固化时间抗压强度

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射流气泡的被动声源成像方法

工程热物理学报 2017年第5期38卷 978-983页

作者：初宁刘竞婷秦世杰吴大转浙江大学能源工程学院化工机械所杭州310027

被动声源成像方法近年来越来越成为研究气泡声源的有效手段之一。本文所阐述的气泡声源成像方法,不仅能从有限数量的水听器测量信号中对气泡声源进行高分辨率的空间定位,还能重构出气泡声源的平均功率分布情况。为此,本文首先需要建立... 详细信息

被动声源成像方法近年来越来越成为研究气泡声源的有效手段之一。本文所阐述的气泡声源成像方法,不仅能从有限数量的水听器测量信号中对气泡声源进行高分辨率的空间定位,还能重构出气泡声源的平均功率分布情况。为此,本文首先需要建立一个合适的气泡声源模型、进一步简化气泡声源在空间传播的多径效应,以便充分利用阵列信号处理的优势;然后,本文简要介绍基于波束形成、最小方差无失真响应和子空间分解等信号处理技术的气泡声源成像方法;并针对研究的射流气泡特点、流速和喷管性状等条件,还讨论了有限数量的水听器阵列对声源成像结果的影响。最后,本文通过仿真模拟说明了被动声源成像方法可以揭示气泡声源在气泡形成、生长和脱离喷管等阶段的声源平均功率高分辨率空间分布情况。该方法能够有效"看见"气泡声源、弥补了高超速相机拍摄气泡图像的不足。

关键词：射流气泡被动声源成像声源定位阵列信号处理

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调节阀振动特征的研究进展

振动与冲击 2020年第11期39卷 1-13,21页

作者：钱锦远吴嘉懿金志江浙江大学能源工程学院化工机械研究所杭州310027

为全面认识调节阀振动问题,以近年国内工程领域调节阀振动事故案例为引,从外激振动和流激振动两个方面分析了调节阀振动产生机理,从实验方法、理论模型仿真和数值模拟三个角度总结了调节阀振动研究方法,从根源减振与传播减振两种类型回... 详细信息

为全面认识调节阀振动问题,以近年国内工程领域调节阀振动事故案例为引,从外激振动和流激振动两个方面分析了调节阀振动产生机理,从实验方法、理论模型仿真和数值模拟三个角度总结了调节阀振动研究方法,从根源减振与传播减振两种类型回顾了调节阀振动抑制措施。经过分析总结,探讨了目前研究存在的主要问题,并给出了展望:流激振动机理研究还不够完善,不同类型的流激振动无法区分,应建立特征识别技术,并开展竞争机制研究;实验方法与理论模型仿真各有局限,有待提高。不同数值模拟方法的准确性与资源消耗比较有待探索;应建立调节阀品位评价体系,对高品位调节阀开发根源减振措施,对低品位调节阀选用传播减振措施。

关键词：调节阀振动机理研究方法抑制措施

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双螺旋锥形混合器叶片结构对颗粒混合的影响

浙江大学学报（工学版） 2021年第11期55卷 2067-2075页

作者：蔡瑞环赵永志浙江大学能源工程学院化工机械研究所浙江杭州310027

采用离散单元法(DEM),通过数值模拟研究双螺旋锥形混合器的叶片结构对颗粒混合的影响.研究主要考察螺径比(双螺旋叶片的螺距和螺旋直径的比例)以及螺旋直径比(较短螺杆和较长螺杆的螺旋叶片直径的比例)对混合器混合效率、设备功率、设... 详细信息

采用离散单元法(DEM),通过数值模拟研究双螺旋锥形混合器的叶片结构对颗粒混合的影响.研究主要考察螺径比(双螺旋叶片的螺距和螺旋直径的比例)以及螺旋直径比(较短螺杆和较长螺杆的螺旋叶片直径的比例)对混合器混合效率、设备功率、设备磨损等的影响.结果表明,不同双螺旋锥形混合器的叶片结构对颗粒的混合、设备功率、设备磨损产生影响,但是总体而言,在不同叶片结构的混合器中,颗粒经过100 s的混合之后都能够达到完全混合状态.当保持其他参数不变时,随着螺径比的增大,混合器混合效率基本一致,设备功率增大,而设备磨损减小;随着螺旋直径比的增大,混合器混合效率有所提升,设备功率增大,而设备磨损并没有显著的改变.

关键词：离散单元法(DEM) 双螺旋锥形混合器颗粒混合叶片结构设备磨损

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特斯拉阀水力空化的数值研究

高校化学工程学报 2020年第4期34卷 884-889页

作者：王涛王昊文林煜琛陈珉芮钱锦远浙江大学能源工程学院化工机械研究所浙江杭州310027

为了研究特斯拉阀在反向流动时会发生的水力空化现象,基于流场仿真软件Fluent,选择标准k-ε湍流模型,针对特斯拉阀的角度、圆的半径、出半圆后的直流管长度这3个参数,采用有效空化面积对水力空化的影响进行数值分析。结果表明,角度越小... 详细信息

为了研究特斯拉阀在反向流动时会发生的水力空化现象,基于流场仿真软件Fluent,选择标准k-ε湍流模型,针对特斯拉阀的角度、圆的半径、出半圆后的直流管长度这3个参数,采用有效空化面积对水力空化的影响进行数值分析。结果表明,角度越小、圆的半径越小、出半圆后的直流道长度越小、整体空化效果越好,最终优化结果为φ=35°,R=12.28 mm,L=14.87 mm。同时,基于空化数表征的空化强度研究发现,特斯拉阀的空化效果明显优于圆形孔板空化器。研究可为特斯拉阀在水力空化以及对应的水力空化污水处理领域的应用提供积极的借鉴意义。

关键词：水力空化特斯拉阀汽含率计算流体力学

双金属负载氧化铝固体酸催化CO2有机胺富液解吸性能

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低碳化学与化工 2025年

作者：邱微宁一睿赵澍张毅然李珂黄震林赫上海交通大学智慧能源创新学院中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海交通大学机械与动力工程学院

有机胺溶液吸收法是一种前景广阔的CO2捕集技术，但高再生能耗导致该方法的成本较高。开发高催化活性和稳定性的固体酸催化剂是降低有机胺溶液再生能耗的重要途径。以γ-Al2O3为载体，采用浸渍法制备了一系列双金属负载氧化铝固体酸催化... 详细信息

有机胺溶液吸收法是一种前景广阔的CO2捕集技术，但高再生能耗导致该方法的成本较高。开发高催化活性和稳定性的固体酸催化剂是降低有机胺溶液再生能耗的重要途径。以γ-Al2O3为载体，采用浸渍法制备了一系列双金属负载氧化铝固体酸催化剂ZrM/γ-Al2O3（M=Ni、Fe、Ce或Cu,Zr和M质量分数均为10%），并对其在富CO2单乙醇胺溶液（MEA富液）中的催化解吸性能和作用机理等进行了研究。结果表明，在解吸温度为91℃、搅拌速率为500 r/min和MEA富液CO2负载量为0.5 mol/mol的条件下，ZrNi/γ-Al2O3具有最优的催化解吸性能，其CO2解吸速率峰值、CO2解吸量和相对能耗（与未加入催化剂的空白组相比）分别为1.92 mmol/min、46.53 mmol和55.04%。在吸收温度为40°C、解吸温度为92°C下经历8次吸收-解吸循环后，ZrNi/γ-Al2O3仍具有较好的催化解吸性能，其作用下MEA富液的再生能耗较空白组仍降低了23%左右，因此ZrNi/γ-Al2O3循环稳定性良好。XRD、N2吸/脱附、NH3-TPD和Py-IR等表征结果显示，ZrM/γ-Al2O3具有适宜的织构性质和酸性，其丰富的B酸和L酸位点在MEA富液的催化解吸过程中发挥了关键作用。

关键词： CO 捕集催化解吸双金属负载氧化铝固体酸催化剂解吸机理

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拼焊板成形过程控制参数优化设计

浙江大学学报（工学版） 2005年第12期39卷 1930-1935页

作者：张峻柯映林浙江大学机械与能源工程学院

为解决拼焊板(TWB)成形数值模拟中的强非线性问题并消除计算噪声效应,提出了一种基于近似优化技术的最佳成形过程参数求解方法.采用响应面方法(RSM)构造每次优化迭代的目标和约束逼近曲面,逐次迭代收敛得到全局最优解.借助空间映射(SM)... 详细信息

为解决拼焊板(TWB)成形数值模拟中的强非线性问题并消除计算噪声效应,提出了一种基于近似优化技术的最佳成形过程参数求解方法.采用响应面方法(RSM)构造每次优化迭代的目标和约束逼近曲面,逐次迭代收敛得到全局最优解.借助空间映射(SM)技术的代理模型求解响应面和相关优梯度,利用一个精细模型为下一优化迭代修正设计点.选取拉延筋成形阻力和压边力控制参数为设计变量,选取成形极限图(FLD)标准为约束条件,建立最小化焊缝偏移量为目标函数的优化模型.优化计算结果表明,该方法能有效求解拼焊板成形过程参数,使焊缝有害偏移量减少75%以上.

关键词：拼焊板成形过程参数优化响应面法空间映射

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电液比例系统鲁棒自适应动态表面控制

浙江大学学报（工学版） 2010年第8期44卷 1441-1448页

作者：白寒管成浙江大学机械与能源工程学院

针对具有未知死区的单出杆液压缸电液比例系统,提出一种鲁棒自适应动态表面控制方法.为克服死区非线性,引入一个新型死区模型,将未知死区转化为一个具有时变增益和未知上界的不确定项的线性系统.对模型时变增益采用类似鲁棒控制的方法,... 详细信息

针对具有未知死区的单出杆液压缸电液比例系统,提出一种鲁棒自适应动态表面控制方法.为克服死区非线性,引入一个新型死区模型,将未知死区转化为一个具有时变增益和未知上界的不确定项的线性系统.对模型时变增益采用类似鲁棒控制的方法,对模型不确定项的上界进行自适应估计.利用动态表面控制技术简化控制器的设计,采用一种简单的鲁棒设计方法补偿系统的模型不确定项,最终给出整个电液系统的自适应控制器和不确定参数自适应律的设计方法.该控制方法结构简单,鲁棒性强.实验结果表明,采用该控制方法可取得良好的控制效果,尤其可以补偿比例换向阀未知死区不确定性对系统的影响.

关键词：未知非线性死区动态表面控制电液比例系统鲁棒控制自适应控制