Experimental Study on Transitional Flow in a Circular Microtube

We investigate the characteristics of the transition from laminar to turbulent flow in the microtube with a diameter of 310μm. The microscopic particle image velocimetry is used to measure the water flow at Re =1600-2500 in the microtube. It is found that the flow transition occurs at Re=1600-1900, and the streamwise streaks and vortices appear in the transitional flow fields. These experimental observations provide a validation for the theoretical prediction of unstable travelling waves in pipe flow.     

变截面微管道内声速点位置及临界压比

等直-收缩-扩张-等直（SCDS）变截面微管道主要应用于微型空间推进器和微型气体涡轮机等微器件中，研究其内流动特性对指导上述两种微器件的设计和性能的提高具有非常重要的意义.采用硅微加工技术在硅片上制作出矩形截面三维SCDS微管道，喉部宽度为16μm，深度为20μm，收缩比为1.625∶1实验测量了不同进出口压比条件下微管道内氮气的流量特性.实验设定进出口压比值范围为1.0—4.0，由此出口体积流量范围为0—0.12mL/s，流动的特征雷诺数小于350在实验研究的基础上，采用有限体积法对其内部流动特性进行了数值模拟，数值模拟结果与实验结果相符合.数值模拟结果发现两点不同于常规流动的特异现象：其一为最早出现声速点不在最小截面喉部附近，而是移到出口截面附近，即声速点的位置发生变化；其二为在进出口压比达到4.0时，SCDS微管道内部流场才出现声速点，即临界压比值（这里将管道内部首次出现声速点时对应的当地点压力与进口压力的比值定义为临界压比）发生变化.将其原因归结为表面效应（表面积与体积比值S/V）的影响，并进一步研究了这两点特异现象与S/V值之间的关系. 关键词： 等直-收缩-扩张-等直变截面微管道 声速点位置 临界压比 表面积与体积比值     

基于自适应的大气相干长度测量仪控制系统设计

通过跟踪移动信标来测量大气湍流参数时,高精度的伺服控制技术是影响其测量精度的主要因素之一;在常规PID 控制的基础上,从自适应的角度出发,设计了一种适用于相干长度测量仪的且参数可自整定的控制器;当系统受扰动作用或系统运行状态变化时,在对系统不断辨识的基础上,依据性能指标,配置期望极点,实时调整控制器的参数值,实现系统的自适应,改善系统的鲁棒性;仿真及实验结果表明,采用自适应PID控制,在常值干扰下,系统的超调量减少26%,调节时间缩短1.28 s;跟踪20 mrad/s的目标时,系统的脱靶量峰峰值减小41.78%,稳态误差减小29.3%。相较于常规PID控制器,自适应PID控制器可减小超调量,缩短调节时间,优化跟踪性能,控制效果更好。     

多孔扩散型消声器外壳对其性能影响的研究

多孔扩散型消声器由于其体积小、消声性能高而广泛应用到排气噪声的降低上,其外壳对消声器的消声性能具有重要作用。本文对此类消声器外壳的孔型、孔径和孔距以及外壳同消声材料的配合方面进行了细致的实验研究,特别对外壳与消声材料的配合与其排放噪声以及外部流场之间的关系进行了探讨,得到了一些有用的结论,对消声器性能的提高具有一定指导意义。     

消声器测量回路系统的噪声预测

气动技术的发展大大推动了工业自动化和生产现代化的进程,但气动回路系统的气流噪声是气动技术的主要缺点,气动降噪引起了工业应用部门和学术界的广泛关注。木文以消声器测量回路系统为例,对回路系统的噪声源进行了分析。首先用三维ＬＤＶ系统对系统中用于电磁阀等排气噪声的声源的孔板的流场进行了测量,较为翔实的得到了平均速度及湍流强度和雷诺应力等湍流量,分析了其同一般的收缩喷嘴射流的异同关系。同时测定其声场,分析其噪声方向特性,找出了声场和流场的一些内在关系,揭示了孔板的噪声产生机理。并对孔板这一声源进行了分析,提出了精确的孔板噪声预测公式。最后对回路系统的其他部分的噪声进行了预测,综合预测结果同实验吻合较好,为气动系统的降噪提供了理论指导。     

信息保存方法在微尺度变温流场中的应用研究

在信息保存法(IP)方法的基础上，提出了一个简单易行的温度模型，该模型可以有效模拟计算有温度变化的流动.此外研究发现，在用IP方法模拟计算的流场局部密度变化很大时，如果采用质量守恒方程的二阶中心差分格式更新信息密度时会使计算发散，因此建议采用一阶迎风格式更新信息密度. 关键词： IP方法 低速流动 微尺度 变温流动     

差角正弦公式的两个变式

差角正弦公式sin(α-β)=sinacosβ-cosasinβ及其在解题中的应用已为大家所熟悉。由差角正弦公式变形得到的另外两个公式sin(a-β)/cosacosβ=tga-tgβ①,sin(a-β)/sinasinβ=ctgβ-ctga②人们则比较陌生,其在解题中的应用也被忽视了。其实,这两个公式在解题中有重要的应用和特殊的功能。下面的几例可说明这点。例1 已知O相似文献   

微管道内两相流数值算法及在电浸润液滴控制中的应用

叙述了一种模拟电介质电润湿(electrowetting on dielectric，EWOD)下的微液滴的运动的数值方法. 采用二阶投影法求解N-S方程和level set 函数，并利用零level set函数俘获液滴运动界面，在液体与固体接触的边界上，通过引入动态接触角表征电介质表面润湿性随电势的改变. 数值计算基于MAC网格，模拟了2维微管道内与固体壁面接触的变润湿性的两种液体的分界面形状、平板上的微液滴在不同电势作用下处于不同湿润性的形态，以及微管道内改变接触角液滴的运动变形过程等算例. 关键词： 电浸润 接触角 level set函数 投影法     

基于体外标志物的放疗患者位移监测方法

为提高放疗的治疗精度，需要实时监测放疗中患者病灶区域的位移。针对放疗过程中患者体表被热塑膜遮挡的特点，通过标志物的材质、形状等设计，最大限度地减少热塑膜遮挡对标志物定位精度的影响。首先根据标志物的颜色特征分割出热塑膜遮挡下的标志物并用凸包算法计算标志物的外轮廓；其次采用改进的最小二乘椭圆拟合算法拟合标志物外轮廓上的点并定位标志物；最后，基于标志物的位置特征匹配标志物并计算患者的位移值。通过搭建模拟实验平台多次实验，验证了该方法测量患者位移的精度是0.2 mm，帧频可以达到30 Hz，可以满足放疗中位移监测的实时性和精度要求。