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1.
开发了一种双热电偶差技术来确定细胞内温度测量过程中的准确性和抗干扰能力.首先,使用2个微纳热电偶(TC)和一个高精度信号采集模块来测量细胞与培养基之间的温度差,并将2个TC的冷端进行连接,避免了基准温度的设置,增强了抗干扰能力.然后,用低噪声电压放大器和数字采集卡对信号进行采样.为验证双热电偶差值法的可行性,对U251电池的温度变化进行了检测.2个TC的校准结果表明塞贝克系数约为5μV/℃,在低电压范围(0~15μV)内信号采集精度为0.5μV.研究表明,双热电偶差值法可以消除由于冷结引起的误差,并可以减少环境温度波动引起的干扰.细胞温度升高的现象证明了双热电偶差值法可以检测到单个细胞的微小温度变化.因此,双重热电偶差异法可能是一种强大的研究细胞局部生热的技术,有助于探索细胞生热与细胞过程之间的关系.  相似文献   

2.
目的:研究土体内部的流动现象对岩土、农业及地质工程等领域具有重要意义。本文旨在探讨孔隙的平均直径、直径标准差、配位数及各向异性对土体内部水压、流量分布、流动模式及关键流动路径的影响,为评估土质屏障中的优势流动行为提供依据。创新点:1.在孔隙尺度分析孔隙特征对土体宏观渗透率及内部流动规律的影响;2.评估多个孔隙特征参数(如孔隙的平均直径、直径标准差、配位数及三种孔隙直径分布形式)对土体内部优势流动行为的影响。方法:1.将土体孔隙空间简化为由孔隙与吼道互相连接构成的球-杆模型,并通过改变孔隙和吼道的特征参数来描述复杂的孔隙结构;2.利用孔隙网络模型得到单元体内部水压和流量分布情况,为计算土体固有渗透率和评估其流动特性提供基础数据;3.基于击穿路径的概念,分析不同孔隙特征下土体内部流动的迂曲和非均匀程度;4.通过引入吼道收缩系数,调整水平或竖直吼道直径大小,评估孔隙各向异性对流动规律的影响。结论:1.土体的孔隙率和固有渗透率均随着孔隙直径平均值的增大、标准差的减小及配位数的增大而增大。2.孔隙直径的变异系数(COV)越高,土体内部水压和流量的分布越不均匀;配位数的提高会削弱水压的局部化分布但会提高流量的不均匀程度。3.随着COV的提高,击穿路径变得更加曲折;当COV由0增加到1.0时,击穿路径的迂曲度由1.00增加到大约1.71,击穿路径承担的流量占总流量的比值由2.0%提高到7.8%。4.水平与竖直吼道直径比值的提高,也会导致击穿路径迂曲度的提高;水平与竖直固有渗透率的比值和水平与竖直吼道直径的比值呈双对数线性相关。  相似文献   

3.
目的:自由面流动中的大变形、复杂几何边界等问题一直备受工程界的关注。本文基于拉格朗日观点,采用移动最小二乘的无网格技术数值模拟流场,研究溃坝流、孤立波传播及液舱晃荡等复杂变形的自由面流动,验证该方法的准确性与可靠性。创新点:1.通过不可压缩Navier–Stokes方程,采用投影法推导出压力与速度之间的关系;2.借助移动最小二乘法的思想,对压力泊松方程进行离散求解。方法:1.通过理论推导,得出不可压缩流动中压力与速度之间的泊松方程式,并采用移动最小二乘法离散求解该偏微分方程;2.采用数值计算,对自由面流动问题中的三个典型算例进行模拟;3.将数值计算结果与文献中的试验结果进行比较。结论:1.基于移动最小二乘的无网格法能够较准确地模拟自由面流动中的液体迸溅、翻滚、破碎以及入水等强非线性现象,在处理大变形流动问题时体现出较好的灵活性及较强的自由面模拟能力;2.对比分析数值计算结果与试验现象,得到一致性较好的结果,验证了该无网格法的准确性与可靠性。  相似文献   

4.
目的:超临界航空煤油在换热过程中会出现传热恶化的现象。本文旨在研究该现象产生的原因及质量流量、壁面热流、入口温度和压力对此现象的影响。创新点:1.分析超临界航空煤油的传热恶化现象;2.揭示超临界航空煤油传热过程中传热恶化现象与质量流量、壁面热流、入口温度及压力的关系。方法:利用数值模拟的方法,模拟超临界航空煤油在管内的流动换热情况,分析其换热特性,并探讨传热恶化产生的原因及影响因素。结论:1.传热恶化是在壁面温度达到拟临界温度或流体平均温度达到临界温度时产生的;2.换热系数随质量流量的增加或壁面热流的降低而增大;3.通过提高煤油的压力可以显著降低恶化现象。  相似文献   

5.
目的:微通道以其效率高、体积小等特点在许多领域有着越来越广泛的应用。特斯拉阀是一种没有运动部件的止回阀,在微流动控制领域有着明显的优势。大量研究表明,将纳米流体运用到微尺度通道中可明显提高换热效率。本文将二者结合,研究Al2O3-水纳米流体在微尺度特斯拉阀中的流动特性,为微尺度特斯拉阀以及纳米流体的进一步研究提供参考。创新点:1.将特斯拉阀应用于纳米流体的微流动控制中;2.研究不同的操作条件和不同的介质特性对纳米流体在微尺度特斯拉阀中流动特性的影响;3.研究纳米流体在微尺度特斯拉阀中不同流动方向的流体分布和压力情况,并根据特斯拉阀的压降比(反向流动压降/正向流动压降)来分析特斯拉阀对微流动的控制效果。方法:1.建立微尺度特斯拉阀的三维模型;2.通过有效性验证的数值方法,在不同操作条件和不同流动介质特性的情况下,模拟纳米流体在微尺度特斯拉阀中正反两个方向的流动;3.根据流体在流动过程中的分布以及压力的变化情况,分析温度、流体流量和纳米颗粒体积分数对纳米流体在微尺度特斯拉阀中流动特性的影响。结论:1.纳米流体在特斯拉阀中正向流动时,大部分流体进入了分叉段中的直通道;而反向流动时,大部分流体进入了分叉段中的弧形通道,并且随着流量、温度和纳米颗粒体积分数的增加,主流量的百分比增加。2.当纳米流体反向流动时,在弧形通道出口处的射流对压降的影响非常明显,这是导致反向流动压降大于正向流动的重要原因。3.特斯拉阀的压降比受流量的影响最显著;在本文的研究范围内,压降比随着流量的增加而线性增加。  相似文献   

6.
目的:通过对俯仰运动情况下的钝锥体等离子鞘套进行数值模拟,揭示动态等离子鞘套的分布规律,提高数据的可靠性,为进一步研究入射电磁波与动态等离子鞘套的相互作用机理提供有力依据,并为再入飞行器黑障问题的解决和再入飞行器设计提供参考。创新点:考虑热化学非平衡效应的简化常规Burnett(SCB)方程能够更准确地描述再入飞行器等离子鞘套的动态分布规律。方法:1.提出稀薄流域稳态与动态等离子鞘套数值模拟方法;2.对不同化学反应动力学模型和热力学模型进行数值比较和验证;3.引入俯仰运动后对再入飞行器等离子鞘套的动态特性进行数值模拟。结论:1.在稀薄流条件下SCB方程模拟得到的激波更厚,对等离子鞘套的刻画更为准确精细。2.7组元Gupta化学反应模型与Park双温模型的计算结果优于其他模型。3.引入俯仰运动后,飞行器不同位置的碰撞频率等关键参数与俯仰运动的周期存在相位差;同时增强稀薄效应将减弱俯仰运动对动态等离子鞘套的扰动。  相似文献   

7.
目的:先导式截止阀可通过一个先导阀,利用流体在阀门前后自身的压差控制主阀的启闭,是一种新型节能型截止阀。本文探讨该阀在开启和关闭状态下、不同入口速度情况下和不同阀芯位置下的流动和汽蚀特性,为后期结构优化提供设计建议。创新点:1.分析先导式截止阀的阀芯上下表面压差的变化情况,验证其可行性和模型准确性;2.建立数值模型,对先导式截止阀在不同启闭状态和不同阀芯位移情况下进行流动和汽蚀分析。方法:1.通过数值模拟,分析阀芯上下表面的压差,并与现有文献进行比较,验证模型的准确性(图3);2.建立开启和关闭条件下的阀门模型,比较两种状态下该阀的流动和汽蚀特性(图4和5);3.建立不同入口速度条件下的阀门模型,比较分析速度对该阀的汽蚀情况的影响(图6);4.建立不同阀芯位置的阀门模型,比较分析不同阀芯位置下的速度和压力情况,进一步验证该阀的可行性,并分析阀芯位置对阀门汽蚀的影响(图7)。结论:1.在开启和关闭状态下,流速和汽含率在阀座底部靠近出口处达到峰值;2.入口速度更高的情况下,阀的开启速度更快,但汽含率并不一定同步上升;3.当阀芯处于低位置时,虽然对阀门出口处影响位置较小,但其压力梯度较大、汽含率较高,选取合适的弹簧刚度非常重要。  相似文献   

8.
为了解决过饱和区域的信号控制问题,基于宏观基本图理论研究过饱和区域的边界信号控制策略.首先,通过VISSIM仿真软件构造特定区域路网的宏观基本图.然后,根据宏观基本图确定该路网所能承载的最大累积车辆数.基于路网可承载的最大累积车辆数建立区域边界交通信号控制策略,通过监控路网车流输入量、路网内总车辆数以及路网流出量,调整路网内边界交叉口的信号配时.最后,针对虚拟路网建立了仿真模型,并设计3种流量需求方案对控制效果进行验证.仿真结果表明,边界控制策略实施后路网的驶入驶出量大大提高,路网能够维持较大的通行量;同时,边界进口道的排队长度得到了合理控制,且路网的平均停车次数、平均延误等指标均得到了改善.因此,基于宏观基本图的边界信号控制策略是有效可行的.  相似文献   

9.
目的:通过对新型高速磁浮车的绕流进行数值模拟,研究气动荷载、涡流及滑流的分布规律,为常导高速磁浮车的研发和应用奠定一定的气动基础。创新点:1.将可压缩流动理论及延时分离涡(IDDES)方法应用于高速磁浮车气动问题;2.通过数值模拟,首次揭示高速磁浮车诱发的涡流特性。方法:1.基于430 km/h的磁浮车气动试验数据,验证本文数值方法的可靠性,并建立三编组新型高速磁浮车的计算模型;2.采用IDDES方法对关键问题即湍流求解进行建模,以捕捉较为精细的流场结构;3.采用时均化和快速傅里叶变换等方法对流场数据进行后处理,以研究流场的时均和频率等特性。结论:1.新型高速磁浮车具有良好的气动性能,比如较小的阻力系数、合理的升力系数和分散性较好的气动力主频分布。2.在非流线型车身附近,两对反向旋转的大涡使得边界层明显增厚。3.高强度的涡流主要分布在裙板与轨道以及轨道与车底之间的狭小空间;在轨道与车底之间(除了靠近尾车鼻尖附近的区域),涡脱频域几乎不变,且涡强沿流向指数式增大。4.伴随着涡流的分裂及衍生,尾流具有复杂的、随机的频域分布特性。5.高速磁浮车产生的时均滑流具有5个典型的变化过程。  相似文献   

10.
目的:通过在喷孔上游安装涡流发生器(VG)来研究超声速横向射流(JISC)的流动特性。采用纳米粒子平面激光散射(NPLS)和空间粒子图像测速(SPIV)技术对流场进行观测,并设计三种工况进行对比实验,以研究横向射流的流动特性。创新点:1.采用NPLS和SPIV为实验观测手段,定量化地研究涡流发生器对超声速来流的穿透深度和横向扩散的影响;2.根据实验观测结果展示涡流发生器与横向射流相互作用的流场特性,揭示涡流发生器的混合增强机理。方法:1.采用NPLS流场进行观测,获得瞬态流场灰度图(图6、7和10~12),并分析不同观测平面的瞬态流场结构;2.基于瞬态流场灰度图,通过边缘检测和统计分析方法,提取射流穿透深度和横向扩散边界(图14),并对涡流发生器的混合增强效果进行分析;3.采用SPIV技术对流场进行观测,获得多个观测截面的平均速度场,并根据速度场计算涡量场(图8、11和15),揭示射流流向涡的涡量分布。结论:1.在设计的三个实验工况中,CASE0是横向射流基本工况;与CASE0相比,CASE1中的VG在喷孔附近的羽流两侧产生了两个诱导涡,在形态上形成了一个耳朵形涡结构;CASE2中VG尾流的间歇性大尺度涡对射流迎风侧的诱导涡起主导作用,产生了一个大尺度流向涡。2.与CASE0相比,CASE1中射流的穿透深度和横向扩散边界分别增加了8.5%和17.0%,而CASE2中的穿透深度和横向扩散边界分别增加了26.2%和0.5%;因此,在CASE2中,穿透深度的增加更显著,而横向扩散没有明显改善,这与相互作用模式的涡结构特性有关。3.涡量分布表明,CASE1中存在一个复杂流向涡系统,且VG的尾流在射流反转旋涡对(CVP)的内侧形成了一对诱导涡,而在CASE0中,诱导涡应该在CVP的下方。4.根据多个yoz截面的涡量场分布可以发现,VG促进了射流肾形涡的形成和发展。  相似文献   

11.
目的:探讨在钢筋开始锈蚀后的混凝土梁荷载-挠度特性的变化,并利用荷载-挠度曲线反推钢筋锈蚀程度,进而为预测锈蚀钢筋混凝土结构行为提供新的依据。创新点:1.通过模拟钢筋混凝土的粘结滑移,建立计算荷载-挠度特性的数值方法。2.利用新建立的方法,评估结构内部钢筋锈蚀程度。方法:1.通过模拟钢筋与混凝土之间的粘结滑移作用,得到端部滑移量对应的作用于钢筋上的荷载值。2.将滑移量-荷载值关系导入钢筋混凝土梁的荷载-挠度曲线模型中,对受拉区混凝土开裂前后的钢筋混凝土梁的荷载-挠度曲线关系进行模拟。3.在不同钢筋锈蚀程度下对已知荷载-挠度关系曲线的钢筋混凝土梁进行荷载-挠度曲线计算,拟合出相似的荷载-挠度曲线,进而预测结构内部的钢筋锈蚀程度。结论:1.随着钢筋锈蚀程度的不断增加,钢筋混凝土梁的承载力明显下降。2.钢筋与混凝土的粘结滑移可以模拟钢筋锈蚀加剧后的挠度发展变化。3.利用新建立的数值方法可以有效地预测结构内部的钢筋锈蚀程度。  相似文献   

12.
以太阳能与燃料电池耦合系统为应用背景,对不同管长和管径、不同吸收率和发射率和有/无内置导流板3种不同情况下的太阳能集热器进行试验研究.建立太阳能集热器自然对流和强迫对流数值计算模型,并应用场协同和火积理论分析模拟计算数据.自然对流研究表明,随着真空管长度的增加,水箱温度逐渐升高,但集热效率逐渐下降;当吸收率在0.95~1.0范围内升高,发射率在0.16~0.06范围内降低时,集热效率逐渐上升;全玻璃真空管加装导流板后,由于真空管中混流消失和真空管底部强化传热作用而提高了太阳能集热器的热效率.强迫对流研究表明,横双排太阳能集热器的雷诺数、努赛尔数和火积增量均高于竖直单排太阳能集热器;横双排太阳能集热器的火积耗散低于竖直单排太阳能集热器.研究结果表明,在中低温太阳能耦合燃料电池集热场,自然对流宜采用内置导流板太阳能集热器,强迫对流宜采用横双排太阳能集热器.  相似文献   

13.
目的:提出一种新的优化方法以解决结构优化问题。创新点:不是通过灵敏度分析来解决优化问题,而是利用深度学习神经网络的优势来寻找优化函数的最优值。方法:1.采用基于拉格朗日对偶和深度神经网络的方法。2.将输入数据用于训练神经网络,直到输出值与预测值非常接近为止。3.通过深度学习插值求解拉格朗日min-max对偶问题,从而找到最小输入值。结论:1.该方法可以解决结构优化问题,但它限制了设计变量输入的数量。2.该方法的准确性取决于输入的区间大小;因此,下一步工作是发展新方法以减少输入数据集的数量。  相似文献   

14.
根据启迪集团办公楼项目连续10年的观测数据,研究和分析建筑边界区域上生态节能技术的实际应用效果.首先,研究建筑4个朝向的立体绿化植物特性、各种植物在不同朝向10年生长情况的对比及植物在一年中12个月的变化对比,总结出植物选择搭配应与建筑朝向、植物特性相结合,落叶与常绿植物搭配使用才能达到较好的遮阳节能效果.然后,对垂直生态系统、双层玻璃幕墙系统和普通玻璃幕墙系统的节能温度进行数据实测,结合数据分析得出垂直生态系统在实际使用中可以达到更好的节能效果.研究结果显示:当室外温度在约27℃以上时,立体绿化系统具有较为明显的优势,尤其在西侧优势更为明显;低于25℃左右时,其节能优势较小.  相似文献   

15.
目的:车轮型面磨耗和加工误差导致轮对两侧车轮的轮径不同。本文旨在探讨不同幅值和分布形式的轮径差对道岔区轮轨接触几何、轮轨法向接触性能和车辆通过道岔动力响应的影响规律,提出保证车辆通过道岔时的安全性和舒适性的轮径差限值。创新点:通过数值仿真,分析轮径差对道岔区轮轨接触性能和轮轨动态相互作用的影响。方法:1.基于迹线法,揭示轮径差对道岔区轮轨接触几何的影响。2.通过建立轮轨接触有限元计算模型,探讨轮径差对轮轨法向接触性能的影响。3.通过建立车辆-道岔耦合动力学模型,综合考虑在不同幅值和分布形式的轮径差激励下,车辆通过道岔的轮轨动态相互作用、运行舒适性和磨耗指数评价指标,提出轮径差限值。结论:1.轮径差加剧了道岔区固有结构不平顺。2.轮径差通过改变轮载过渡位置,对尖轨上的轮轨法向接触性能有较大影响。3.可根据轮径差幅值将轮径差对道岔区轮轨动力响应的影响划分为三个区域:轮径差小于1.5 mm时,轮缘与尖轨提前接触使轮轨横向力快速增大;轮径差在1.5~2.5 mm时,等值同相轮径差使车辆通过道岔失稳;轮径差大于2.5 mm时,轮缘与尖轨的持续接触增强了车辆稳定性,但增加了轮轨磨耗。4.建议将轮径差控制在2.5 mm以内,且应控制同相分布轮径差小于2 mm。  相似文献   

16.
目的:建立射孔围岩水力压裂起裂数值模型,提出基于有限体积法的射孔围岩水力压裂破裂数值模拟方法,从而得到流体压力分布和起裂压力等相关参数及其规律。创新点:1.运用坐标转换和叠加原理,推导出考虑孔隙度演化的射孔围岩应力分布;2.提出基于有限体积法的射孔围岩水力压裂破裂数值模拟方法。方法:1.考虑初始地应力、流体渗流和温度传热对射孔围岩的影响,运用坐标转换和叠加原理得到射孔围岩应力分布。2.考虑围岩渗透率和孔隙率的应力敏感性,采用有限容积法对所提出的方程进行解耦确定射孔围岩的流体压力和温度。3.在水力压裂射孔围岩破裂准则的基础上,提出射孔围岩水力压裂破裂数值模拟方法。结论:1.随着射孔方位角的上升,需要更多的注入时间和更高的流体压力才能达到裂缝的起始;井壁不可渗时的起裂压力更高。2.当井壁不可渗时,流体压力在射孔前呈椭圆形分布,且流体压力从射孔到远处逐渐减少。当井壁是可渗时,流体压力的分布沿着井筒向外扩散。3.渗透率和孔隙度的应力敏感性增加了井周区域的流体压力和渗透率,导致流体流动范围更广,且起裂压力和时间都有所降低。  相似文献   

17.
目的:核主泵轴向力过大容易造成水润滑轴承磨损,因此在保证扬程和效率性能的同时需要降低核主泵轴向力。本文旨在建立目标性能与叶轮几何形状的函数关系,探究基于伴随求解的扭曲叶轮的变形方案,在保证扬程不变的条件下同步优化叶轮的轴向力和效率,并找到影响该综合性能的叶轮关键区域。创新点:1.提出一种同步改进多个目标性能的叶轮形状优化方法;2.将伴随求解和径向基函数网格变形相结合以实现核主泵叶轮三维曲面优化。方法:1.通过理论分析,建立基于径向基函数网格变形的伴随优化方法,并在开源平台编写迭代程序;2.通过公式推导,构建扬程、效率和轴向力对应的目标函数(公式(19)~(21)),并运用正交实验确定各个目标函数的参数因子;3.通过迭代计算,在保证扬程不变的条件下实现轴向力和效率的同步优化,确定影响该综合性能的关键区域(图8),并获得叶轮的改进设计方案;4.通过流场分析,对比改进前后流场内部的压力和流速分布情况(图9和10),并验证改进方案的可行性和有效性。结论:1.与传统的随机算法相比,该优化方法直接沿梯度方向进行迭代优化,可以避免使用大量样本数据来寻找优化路径;2.该优化方法将伴随求解和径向基函数网格变形相结合,实现了流场计算和结构变形的自动化,可以保证流场网格光滑高效地更迭;3.叶轮靠近出口边的下半部分是同步优化核主泵轴向力和效率的关键区域。  相似文献   

18.
为了有效地预测沥青路面长期车辙,提出了运用数值模型计算车辙等效温度的方法.根据南京市实际气象数据模拟了沥青路面瞬态温度场,并在此基础上计算了一年中各月份气候条件下连续24h的车辙发展情况.分析了稳态温度场下车辙深度与路面温度之间的关系,并基于车辙等效原理获得了沥青路面车辙等效温度.结果显示:七、八月份的车辙等效温度超过40℃,六月、九月则在30~40℃之间,当车辙等效温度不足30℃时,车辙发展可以忽略不计.南京全年的车辙等效温度约为38.5℃,基于车辙等效温度的概念,应用长期车辙预估模型可以反映出气象状况和交通条件对于车辙的影响.  相似文献   

19.
目的:超燃冲压发动机的点火过程是超声速燃烧领域的重要课题之一。目前,针对超燃冲压发动机燃烧室点火过程的研究以实验研究为主,数值研究则相对较少。本文旨在基于大涡模拟研究点火位置对点火过程的影响,并在此基础上分析导致点火失败的原因。创新点:1.基于大涡模拟,研究点火位置对点火过程建立的影响;2.发现了流动耗散和直接吹熄两种熄火模式。方法:1.基于CHEMKIN,选择合适的化学反应机理;2.在简化化学反应机理的基础上,利用大涡模拟研究不同点火位置对点火过程的影响;3.分析数值仿真数据,寻找能成功实现点火的点火位置,并探讨导致点火失败的因素。结论:1.在凹腔后缘处点火可以成功实现发动机点火;2.发现了两种点火失败的模式,即流动耗散模式和直接吹熄模式;3.流动耗散模式主要发生在凹腔前缘和凹腔中部,而直接吹熄模式主要发生在剪切层中。  相似文献   

20.
目的:相较于常温流体,低温流体的物性存在显著不同,因而对流量计的工作特性也会带来相应的影响。本文旨在探讨多孔板应用于低温流体流量测量时的性能(即流出系数与压力损失系数)特征。创新点:基于数值研究结果,发现多孔板流量计应用于低温流体流量测量时,其稳定测量区间上限雷诺数显著增大,并基于物性特点从空化特性的角度探讨上限雷诺数显著增大的原因。方法:采用数值模拟的方法,经网格独立性验证(表1和图5)和模型验证(图6和图8)后,结合Realizableκ-ε湍流模型与Schnerr–Sauer空化模型,研究同一种结构的多孔板应用于液氮、液氧、液氢三种低温流体和水流量测量时其流出系数与压力损失系数变化的异同(图11、图12和表5);并基于低温流体的物性特点(表3),对其具有较大上限雷诺数的计算结果进行原因分析。结论:对于同一种多孔板结构,与水相比,低温流体具有较宽的稳定雷诺数测量范围,其中,与多孔板结构相关的下限雷诺数差异较小,而受空化影响的上限雷诺数差别较大;低温流体具有较大的上限雷诺数,其原因在于,与水相比较,低温流体的密度与运动粘度平方的乘积?v2明显较小。  相似文献   

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