简介：离心式压缩机作为典型的能量转换机械，广泛应用于各种气体压缩流程中。为了拓宽其稳定运行工况范围，各种扩稳的手段与技术措施不断提出，其中孔式机匣处理在某离心叶轮上的应用，经过性能试验和数值模拟，验证了扩稳技术的有效性。论文以该离心叶轮为研究对象，采用数值模拟手段对其内部流动进行了定常与非定常流动的研究，以寻求其在小流量工况下发生非稳定流动的位置和气动参数变化规律，为孔式机匣处理技术的应用提供依据。为了验证数值计算方法的可靠性，论文对计算模型的网格划分、计算残差和空间离散格式分别进行了讨论，通过对比实验性能来验证计算方法的可靠性。进而，对离心叶轮通道的叶轮与不同宽度无叶扩压器的匹配性能进行分析，为离心压缩机叶轮与扩压器匹配设计提供参考。运用与实验一致的通道模型，进行离心叶轮通道在设计工况和小流量工况下的数值模拟。对比单叶片通道与整周叶轮在设计工况和小流量工况下的性能和内部流场细节，虽然二者在整体性能上差别不大，但是在叶顶附近处单通道与整周叶轮的流场有明显差别。整周叶轮的定常计算结果显示出叶轮内部的叶顶间隙泄漏流、叶顶间隙回流及叶片近叶顶周向位置的流场存在明显的非周期性特征，在小流量工况下流场的空间非周期性特征大大增加。根据叶片通道的不均匀度分析，发现在相对叶片弦长为0406位置处的速度和压力的不均匀度随流量减少而增加，说明该位置处可能首先发生流动失稳。借助周向进口总压畸变分析，在小流量工况下离心叶轮内流场受畸变的影响更明显，且流场内部受影响区域与进口总压畸变所在通道位置密切相关。针对非定常流动的数值模拟，本文分析和讨论了非定常计算的收敛判据。考虑到单叶片通道计算周期性边界条件假设的局限，对整周叶轮通道进行非定常计算和分析，得到了叶轮内部速度和压力参数的非定常变化规律，并借助FFT变换，得到了离心叶轮整周非定常流动的频谱特征。与整周定常计算结果对比发现，整周非定常计算时均流场的空间不均匀性与之接近，再次验证整周计算的必要性。

简介：针对椎板后壁破裂、骨块侵入椎管并压迫神经的B型胸腰椎爆裂性骨折，微创手术治疗仍有一定的局限性。由于椎体内操作空间狭小，微创器械夹持钳的尺寸受到限制，其力学性能和夹持碎骨的可靠性均难以满足要求。因此，本文提出了一种基于鳄鱼吻部力学特征和齿形特征的微创椎内复位钳。在内窥镜的辅助下，椎内复位钳可以清除侵入椎管内的骨块，完成椎管减压和椎体后壁重建。针对椎内复位钳体积小、结构刚度大的要求，以暹罗鳄头骨为仿生目标，利用MIMICS、GEOMAGIC和SOLIDWKS对鳄鱼头骨进行三维重构，利用ANSYS进行头骨特征的生物力学分析，得到可以用于仿生结构设计的头骨特征；根据仿生原理进行椎内复位钳的结构设计，并利用ANSYS对其进行结构参数优选。为保证椎内复位钳拥有夹持可靠性，根据鳄鱼牙齿的形态特征和分布进行仿生夹钳齿的设计。为验证所设计的椎内复位钳的力学性能，对复位钳所能承受的最大夹持力进行测量，运用数字图像相关法对椎内复位钳与其对比模型进行刚度测试。结果表明，具有仿生结构的复位钳刚度更大，机械性能得到明显提升。为验证椎内复位钳的夹持可靠性，分别进行仿生齿、三角形齿和波形齿与骨块间摩擦系数与滑脱系数的测定，结果表明，相对其他两种齿形，仿鳄鱼夹钳齿与骨块间的摩擦系数更大，滑脱系数更小，具有更高的夹持可靠性。对仿生微创手术器械的可操作性进行评估。利用压缩法得到牛椎骨的B型爆裂性骨折标本，通过人工破坏法得到人椎骨的B型爆裂性骨折标本；运用内窥镜作为术中照明和成像设备，进行仿生微创手术器械的体外模拟实验。结果表明，仿生椎内复位钳器械具有使用的可靠性和灵活性。本文设计的仿生微创手术器械模仿鳄鱼吻部的生物力学特征，提高其机械性能，并能够在椎体狭小的空间内移动碎骨。这项研究对微创手术代替后路开放式手术治疗B型胸腰椎爆裂性骨折提供了可能性。

简介：热量表是用于测量及显示水流经热交换系统所释放或吸收热量的仪表，它由流量传感器、温度传感器及热量积算仪三部分组成，主要应用于单元住宅、楼宇供暖、区域供热站、热交换站、热电站以及集中供热系统的热量计量。根据我国建设部1995年发布的建筑节能“九五”计划和2010年规划，我国住宅集中供热系统到2010年将全面实行分户计量和收费制度，经过十多年的改革进程，城镇供热体制改革已经进入计量设施量产及安装调试的冲刺阶段。然而，目前我国热量表产品仍以机械式为主，存在对水质要求高，压力损失大，机械部件易磨损等缺点，无法完全满足市场需求。因此，超声波热量表作为一种精度高、对水质要求低，压力损失小、可靠性好的高性能热量表，被专家及有关部门列为重点发展的新一代热量测量仪表。本论文拟在研制一种基于时差式超声波流量测量和电容充放电温度测量的超声波热量表，深入系统地分析了热量表的工作原理及组成结构，研究了时差法超声波流量测量原理、电容充放电温度测量原理及相应的实现方法，将热量表流量测量与温度测量两大关键技术统一归结为对时间的测量问题，采用高精度计时芯片实现了时间的高精度测量，并充分发挥计时芯片功能全、功耗低等特点，使所研制的热量表样机具备高精度、低成本、低功耗等优点。第1章以国内外热量表相关文献为基础，介绍了热量表的研究背景及发展现状、分类及特点，重点介绍超声波热量表的组成结构、测量原理及国内外发展现状，并提出了本课题的研究内容。第2章深入分析超声波流量检测技术，重点讲述本课题采用的时差法超声波流量测量原理，通过分析影响该方法的测量精度的因素，指出设计中的注意事项，并对时间测量技术进行了研究，确定了本系统所采用的设计方法。第3章介绍了温度测量原理与热量算法，确定了以铂电阻为测温传感器配以电容充放电测温方法的技术方案，并对热量算法的数学模型及软件实现方法进行了说明。第4章介绍了超声波热量表基表的具体设计内容，包括超声波换能器的设计、温度传感器的选型、管段的机械结构及传感器的安装方式。第5章介绍了本课题的关键技术，包括超声波热量表二次仪表的硬件电路设计和相关功能的软件实现方法。第6章对超声波热量表样机的性能进行了试验，采用分量检定的方法，对流量传感器和温度传感器分别进行了相应的测试试验，确定了样机性能参数。

简介：随着经济的飞速发展石化装置的规模变的越来越大型化、复杂化社会的进步使人类对环境和安全的要求越来越高。安全仪表系统作为石化装置安全的重要保障但其设置的针对性、合理性、有效性等方面仍然存在一些问题。因此在石化装置内开展安全仪表系统安全完整性等级评估对降低事故发生的频率保障人身完全和装置长周期安全稳定运行具有重要意义。本文在探讨安全完整性等级评估方法和步骤的基础上结合国内实际情况得出了运用危险与可操作性分析方法进行安全仪表功能的辨识使用保护层分析方法进行安全完整性等级分配以及故障树分析方法进行安全完整性等级验证计算的评估体系。其次基于故障树分析方法建立了系统不同冗余结构以及同一冗余结构不同检验测试周期情况下的可靠性模型并对计算结果进行了分析总结。最后以煤加压气化装置为例全面阐述了安全仪表系统安全完整性等级评估技术的综合应用。结果表明此方法具有很好的工程实用性。

简介：为满足现代旋转机械非平稳信号处理的需求，提高对复杂信号故障诊断的准确率，同时也能得到直观的故障诊断结果，提出将非平稳信号分析和神经网络相结合应用于故障诊断。主要包括三种非平稳分析方法短时傅里叶变换，WIGNER分布和小波变换。针对非平稳分析结果的特点，本文提出了一种有效的特征提取方法，即对非平稳信号分析后的同一频率（或尺度）、不同时间上的数据，做数学处理，从而把非平稳分析的结果由三维图形转化为二维谱，然后再选取特征频率（或尺度）上的数据作为特征值。通过试验确定了特征提取方案，试验结果表明，短时傅里叶变换适合采用方差方案，WIGNER分布适合采用最大值方案，而小波变换可以采用平方和方案来寻找特征尺度。最终成功提取出若干能最大限度反映故障特征的特征值，作为神经网络的输入。采用MATLAB开发了一个面向对象的、通用的BP神经网络软件。软件主要有三个创新之处可自动读取样本；训练好的网络可保存和移动；软件通用化。采用实验室故障模拟试验的数据对基于非平稳分析和神经网络的故障诊断方法的诊断效果作了研究，并与传统的频谱分析与神经网络结合后的诊断效果作对比。结果表明，这三种非平稳的分析方法与神经网络结合后的诊断效果都优于频谱分析，尤其短时傅里叶变换和小波变换与神经网络结合后的诊断准确率是比较理想的，可以满足现代旋转机械故障诊断的需求，具有较好的应用前景。另外，诊断的结果不再是一个复杂的三维图谱，而是直观的神经网络的输出，使得利用非平稳分析方法进行故障诊断的方式从对复杂的图谱的判断上升到了人工智能的高度。

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简介：结构光测量系统在工业检测、人体测量、文物保护和反求工程等众多领域具有广泛的应用前景。国外的面结构光三维测量技术已相对成熟，但设备价格昂贵。国内也有一些单位开展了相关研究，但普遍存在着精度不高、稳定性差等缺点。本文在介绍结构光三维测量技术原理的基础上，系统分析了光栅条纹数和数字光栅投影装置的伽马非线性对测量精度的影响，以期进一步提高课题组前期开发的三维测量系统的精度。面结构光三维测量系统，首先使用相移法和多频外差原理进行稳定高精度的相位计算；然后根据预先标定的系统参数，从得到的相位灰度图重构出被测物体的三维点云数据。由三维重构过程可知，光栅周期数的增加可以降低立体匹配的误差，本文通过理论推导和实验研究，分析了不同光栅周期数对系统测量精度的影响，并为系统选择了一个最优的光栅周期数。当周期数为110～120时，系统的测量精度最高，滤波后可达0037MM。此外，三维重构的精度还与相位计算的精度有关，根据现有研究，投影仪的伽马非线性是相位误差的主要来源。本文分析了不同伽马值和不同条纹周期数的测量精度，发现条纹周期数抑制了伽马非线性，提高了相位计算的精度。最后，通过分析不同距离的平面精度、拟合标准球直径及距离等测量实验，表明系统的测量精度稳定可靠，绝对测量精度可达005MM。

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简介：本文对离心通风机内部流场的数值模拟进行了分析与比较。文章首先采用CAD软件UG对直纹面叶轮离心通风机和包络面叶轮离心通风机进行了整体风机三维流场建模和单个叶轮通道的流场建模。每个整体风机流场模型由三部分组成入口体部分、叶轮区域部分和蜗壳部分。其中，两个模型的入口体部分和蜗壳部分完全一样，只有叶轮区域的模型不同。然后在专门的网格划分软件GAMBIT中对两个整体风机三维流场模型和两个单叶轮通道的流场模型进行网格划分及边界条件设置。为了比较直纹面叶轮离心通风机和包络面叶轮离心通风机内部流场的区别，对两个整体风机模型和两个单叶轮通道模型分别选择相同的网格单元及相同的参数进行网格划分，并设置完全相同的边界条件。最后采用CFD软件FLUENT，利用标准KΕ湍流模型，采用分离隐式求解器，分别对直纹面叶轮离心通风机和包络面叶轮离心通风机整体风机内部三维流场和单个通道流场进行了数值模拟计算，在计算结果的后处理中，对相同坐标值处的静压力、动压力、湍流强度和速度矢量等参数进行了分析与比较，结果表明在相同的计算参数条件下所得到直纹面叶轮离心通风机和包络面叶轮离心通风机内部流场差别不大，从而揭示所采用的叶轮数控加工的刀位规划方法的规划误差对流体机械动力性能的影响不大，这也为设计部门制定合理的叶轮加工公差提供了依据。

简介：为解决应用中出现的振动噪声大、行星轴承早蚀等问题，本文以系统动力学性能的改善和承载能力的提高为主线，建立了少齿差环板式减速器的弹性动力学模型和少齿差传动多齿弹性啮合效应分析的有限元模型，并以此为基础，初步构建出该类传动的动态设计理论体系。⑴通过计入高速轴弯曲变形、齿轮副啮合变形、行星轴承变形、输出轴支承轴承变形、环板拉压变形、高速轴支承轴承变形以及偏心套的制造误差等因素，构造出更准确的系统变形协调条件；结合动态子结构法，建立了少齿差环板式减速器的弹性动力学模型。⑵通过求解少齿差环板式减速器的弹性动力学方程，获得系统各环节的动态载荷和低阶固有特性，首次指明造成减速器振动的主要原因为其参数激励而非机构摆动力矩的不平衡。借助ANSYS软件建立了少齿差环板式减速器的有限元模型，并对其进行了模态分析，其结果与弹性动力学模型的计算结果吻合较好；而静态敲击法实测的模态参数则表明所建有限元模型具有较高的分析精度，从而间接验证了所建弹性动力学模型的正确性。⑶利用ANSYS建立了少齿差内啮合行星齿轮传动的有限元模型，精确计算了少齿差传动的多齿弹性啮合效应系数，计算结果表明三维完整齿轮副模型能精确地反映少齿差传动的啮合特性，而齿圈段模型则不适合薄缘齿轮副的啮合特性分析；与三维完整齿轮副模型相比，二维完整齿轮副模型的计算误差约为10％，基于悬臂梁假定的理论模型的计算误差约为20％。进一步的分析表明，齿轮宽度、轮缘厚度系数、网格划分精度对少齿差传动多齿弹性啮合效应的影响较小，而齿轮基节误差和中心距误差则对计算结果有很大影响。⑸以弹性动力学模型为基础，深入剖析了少齿差环板式减速器的设计参数，如轴承支承刚度、齿轮副啮合角、输入转速、动力输入方式及高速轴偏心套的制造误差等，对系统动力学性能的影响；简要论述了环板式减速器设计中的几个关键技术问题，并在其强度设计中精确地计入了多齿弹性啮合的影响，初步构建出少齿差环板式减速器的动态设计理论体系。⑹提出一种非180度相位差完全平衡的新型双环减速器，并依据动态设计理论设计制造出一台样机，对其进行了承载能力、效率和振动特性的测试，结果表明少齿差环板式减速器的弹性动力学模型能较好地反映系统的动态特性。

简介：目的调控共聚单体组分制备符合泪道需要的生物可降解中空支架，研究力学性能、生物降解性与生物相容性，评价该支架应用于泪道系统的安全性和可行性。方法选用聚己内酯（POLYCAPROLACTONEPCL）、聚乙二醇（POLYETHYLENEGLYCOLPEG）对左旋聚乳酸（POLYLLACTICACID，PLLA）材料进行改性，采用熔融共混挤出的方法制备出不同组成配比的生物可降解泪道支架。选取三种纯PLLA支架、PLLAPCL64支架、PLLAPCL6415％PEG支架，观察表面形貌，测量长度、直径并检测物理力学性能。用PBS缓冲液浸泡，通过形态观察、称重、测定缓冲液PH及差示扫描量热分析（DIFFERENTIALSCANNINGCALIMETRYDSC）、凝胶渗透色谱分析（GELPERMEATIONCHROMATOGRAPHYGPC）来检测体外降解行为。采用完全随机方法将32只（64眼）兔分为A、B、C、D四组，每组8只（16眼），A组置入纯PLLA支架，B组置入PLLAPCL64支架，C组置入PLLAPCL6415％PEG支架，D组置入硅胶管作为对照组，另取4只兔（8眼）为正常兔。观察每组兔临床表现及并发症，进行泪道冲洗和荧光素排泄检查，于术后1周、4周、10周、16周，随机抽取各组兔2只（4眼），取出支架，同前方法观察支架体内降解行为，并与体外降解做对比分析。进一步行泪道内窥镜检查，处死后取泪道组织进行光镜与电镜病理学检查。结果制备出不同配比组成的中空泪道支架，外直径08～11MM、壁厚014～038M，可支撑泪道，引流泪液。一般形态和力学性能检测显示PLLAPCL64支架、PLLAPCL6415％PEG支架较纯PLLA支架断面粗糙，脆性降低，不易断裂。体外PBS缓冲液浸泡和体内置入兔泪道降解过程中，缓冲液PH先下降后稳定在685左右，支架大体形态与表面结构逐渐破坏，失重率逐渐增加，直径、长度逐渐减小，结晶度先增大后减小，分子量逐渐减少，体内降解各指标变化更显著，且随着PEG的混入，降解速度明显提高，兔泪道置管16周时PLLAPCL6415％PEG的泪道支架失重率达5508％，外直径从初始101MM减少至060MM长度从初始168MM减少至137MM，结晶度从初始156％先增加后降至69％，分子量从初始58104GMOL降低至27104GMOL，中空结构破坏呈糊状，失去支撑强度和力度，残余碎片将吸收消失。兔泪道置入支架后1周时各组兔无溢泪，冲洗均通畅；内窥镜下泪道管壁光滑；病理切片示为管腔正常或扩大，上皮增生，少量炎性细胞。4～10周炎症总体呈加重趋势，临床表现局部组织刺激症状，A、B组出现少量并发症，冲洗通畅率相应下降，内窥镜下A、B、D组略粗糙，C组粘膜较光滑，膜样物及瘢痕也较其他组少；病理切片示炎性细胞浸润较前加重，部分纤维结缔组织增生，C组较其他组轻微。16周时A、B、C可降解组区别于不可降解D组，局部刺激症状减轻，泪道冲洗大部分恢复通畅；内窥镜下A、B、C组粘膜基本恢复光滑，膜样物及瘢痕减少，D组粘膜大片灰白色膜状物和致密的纤维组织块；病理切片示A、B组泪道粘膜轻度修复，管腔略窄，炎性细胞减少，局部纤维化，C组泪道粘膜修复程度明显，基本正常，D组粘膜损伤加重，管腔狭窄，上皮结构萎缩，炎症反应与纤维化程度更加严重。10周、16周时各组兔泪道组织扫描电镜与透射电镜均未发现严重的结构破坏和缺失，大部分表面微绒毛结构存在，无毒性反应，仅有炎症刺激所致细胞超微结构改变。结论单一成分材料难以满足泪道需要，通过PCL、PEG可对PLLA进行增韧改性，调控共聚单体组分，熔融共混挤出的方法成功制备中空可降解泪道支架。可降解泪道支架体内降解速度明显较体外快，且混入PEG可加速降解，PLLAPCL6415％PEG支架降解速度适宜，力学强度的衰减与泪道修复愈合期基本匹配。支架置入兔泪道可引起不同程度的组织异物炎症反应，随着支架降解，组织修复和局部炎症反应减轻；而且可降解泪道支架无毒性反应，具有较好的生物相容性。PLLAPCL6415％PEG支架降降解速度、力学性能及生物相容性更符合生物降解泪道支架的需要。

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简介：随着电子器件的功率密度越来越高，在工作中发出的热量也越来越多，因此对散热器提出了更高的要求，在很多的场合，传统的铜、铝散热器已难以胜任。石墨材料具有导热好、密度低等优点，因而新型的石墨散热器将具有极大的发展潜力。已有国外研究机构将天然石墨制成石墨散热器应用到笔记本电脑、液晶显示器等领域，然而其制作工艺存在原材料制备复杂、工艺繁琐、效率低等缺陷。本文的目的就是研究一种高效、简便易行、能够整体成形石墨散热器的工艺。主要研究内容和结论如下⑴对适合于挤压成形的炭石墨材料进行了研究，确定了骨料为人工石墨粉、粘接剂为中温煤沥青，并且当煤沥青质量分数为35时具有较好的成形性。⑵分析了挤压对糊料性质的要求，在此基础上通过实验确定了混捏时间为35分钟，通过测定及分析煤沥青的温度粘度曲线，确定了混捏温度为170℃。⑶分析了挤压过程中常见的生坯缺陷产生的原因，探讨了挤压压力、糊料温度、模具温度对生坯质量的影响，并通过正交试验方法、以生坯抗弯强度和表面粗糙度为指标进行优化，优化后的工艺参数为挤压压力80～100KGCM2、糊料温度80～90℃、模具温度150℃。⑷对生坯的焙烧和石墨化后处理工艺进行了分析和研究化。分析了加热和冷却速度对焙烧过程的影响，通过分析煤沥青的热失重曲线特征，确定了合适的焙烧工艺；通过测定不同工艺下的抗弯强度及导热系数，研究了不同石墨化温度对最终性能的影响，并确定了合适的石墨化工艺；同时采用ESEM分析了试样的显微结构。经后处理的试样导热系数达到1521（WMK），抗弯强度608MPA，表面粗糙度15213UM，综合性能还有待提高。本文创新性的将挤压工艺引入到石墨散热器生坯的成形中来，并通过合适的后处理工艺提升其导热性能，研究表明本文工艺基本可行，将为后续研究奠定基础，为石墨散热器的高效生产指明方向。

简介：随着机械化采煤技术的普及和推广，使得原煤中矸石比例和灰分急剧增加，导致煤的品质下降，直接使用不利于环境保护。液压动筛排矸机由于工艺简单、运行成本低、节能、节水、分选精度理想、入洗粒级宽、处理量大等优点，已经发展成目前最经济适用的排矸工艺之一。研究中发现原煤分层质量关系到分选的效果，有必要从选煤理论角度出发研究影响原煤分层的关键因素，并针对这些关键因素分析动筛排矸机的液压系统及其关键元件。同时考虑到现有设备存在机械冲击等不足，在原液压系统基础上进行改造并优化液压系统。首先，通过查阅文献和现场考察研究发现物料随筛床上下起伏的运动规律是影响原煤分层效果的关键因素，其取决于动筛排矸机提升机构液压系统的特性。通过机械驱动与液压驱动动筛排矸机的对比研究，发现筛床在下降时其初加速度只有大于矸石初加速度时物料才能完全脱离筛床有足够时间和空间分层。矸石排卸速率与排矸轮的转速有关，转速取决与提升压力与参照值SP4值的比值，本文提出计算SP4值的方法，并编制VB程序，方便系列化动筛排矸机在不同工况时SP4值的理论计算，给现场调试节约时间，提高生产效率。其次，基于功率键合图和MATLAB的液压系统数字仿真方法对液压系统及其元件的动态特性进行研究，通过改变仿真参数模拟液压系统的工作过程，分析仿真结果得出结论，对液压系统的优化设计和改造具有参考意义。本文分别建立了整个液压系统、比例节流阀、主泵、油缸等的功率键合图模型，应用MATLAB软件对其进行了仿真，分析了系统和各元件响应的快速性和稳定性，找出影响筛床运动规律的因素，在此基础上对其进行优化，验证了整个提升机构液压系统的动态特性可以满足分选的要求。针对筛床下落对机体存在机械冲击，提出在不影响煤矸分层的情况下采用比例节流阀调节筛床下落速度，由于该过程时间短，单纯的液压制动会造成液压冲击、油液发热、阀易损等问题，因此，系统采用节流调速，弹簧阻尼系统制动的方式，同时减小机械冲击和液压冲击。最后，本文设计了提升机构液压系统的测控系统，其中对检测提升油缸行程的磁致伸缩位移传感器进行介绍，通过设计微分电路可以检测油缸的运行速度和加速度，实时监测和控制筛床的运动规律，使分选效果达到最优。

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