多学科交叉融合工程人才培养模式探索与实践——以非织造材料与工程专业为例

多学科交叉融合工程专业人才培养是当前高等教育人才产出的重要发展方向,如何做好学科交叉工程人才培养是当前工科专业建设发展面临的重要问题.非织造材料与工程专业是为满足国家产业用纺织品人才需求而设立的工科专业,具有高分子材料、化学、机械、纺织等多学科交叉且实践性较强的特点.本文从培养方案、课程体系、师资队伍、教学方法和人才培...     

组合式高超声速飞行器布局设计与优化分析

针对高超声速飞行器气动布局设计难点,文章提出了基于多个基准流场的多部件组合设计方法.以锥导乘波体为基准,采用分段接序、多片组合的高超声速可调参数的气动布局设计,将飞行器分解为前体、机翼和中心体设计.前体和机翼以乘波体为设计思路,中心体构型根据装载需求设计,从而达到飞行器在边缘能够满足压力封闭,有效容积集中在中心体附近的总体布局思路,使得飞行器各部件功能清晰化.最终实现具有"乘波特性"的高超声速巡航飞行器参数可调的布局设计.文中对比了组合布局与传统乘波体的差异,在前体不变的情况下,研究了中心体长度、长宽比和长厚比对飞行器气动性能的影响.采用自由变形技术（free-form deformation,FFD）实现了高超声速飞行器的参数化和优化设计流程.结果表明组合布局具有更高的容积效率,可实现多参数化调节,具有良好的乘波特性,可为未来提高高超声速飞行器升阻比和满足应用要求提供方案参考.      

组织工程人工肌腱支架的制备工艺及降解性能

制备了一种纬编结构的组织工程人工肌腱支架.采用聚羟基乙酸(PGA)和聚乳酸(PLA)为原料进行合股编织,将编织线在小口径圆筒针织机上进行纬平针织造.改变编织过程中的弯纱深度、牵拉力和给纱张力工艺参数,对所编织的组织工程人工肌腱支架进行初始几何性能测试以及拉伸性能测试,探讨各工艺参数对支架性能的影响,从而得到较优良的组织工程人工肌腱支架.将支架置于温度37℃、pH=7.4的磷酸盐缓冲液(PBS)中进行体外降解实验,并对支架进行断裂强力和质量损失测试,进而得到强力和质量损失的变化规律.     

编织加工对聚羟基乙酸纤维降解性能的影响

将聚羟基乙(Polyglycolic Acid,PGA)纤维和编织线置于温度为37℃、pH值为7.4的磷酸盐缓冲液(Phosphate Buffer Solution,PBS)中进行8星期的体外降解实验.通过测试两者在降解过程中的质量损失、pH值、断裂强力、结晶度、表面形态的变化情况,探讨编织加工对PGA纤维降解性能的影响.PGA纤维和PGA编织线的降解趋势大体相同,根据各种性能的变化,两者的降解过程均可分为强力下降期、非结晶区质量损失期、结晶区质量损失期3个阶段,但由于PGA编织线中的纤维排列紧密且具有更高的初始结晶度,编织线的降解在每个阶段内与未经编织的纤维又有所不同.     

纳米TiN增强导卫板铸渗层的组织研究

通过铸渗工艺在导卫板ZG35表面制备出纳米TiN高铬铸铁铸渗层,并借助扫描电镜、X射线衍射仪和透射电镜等方法研究了加入不同含量纳米TiN对铸渗层显微组织的影响。研究结果表明:铸渗层由奥氏体基体和(Cr,Fe)7C3碳化物组成,纳米TiN弥散分布于奥氏体基体中,能够细化组织并促进碳化物由紧凑的网状分布向不连续的网状分布转变。     

PGA与PLA纤维性能分析及其支架设计

对聚乙交酯纤维和聚丙交酯纤维进行体外降解和细胞接种试验,研究两种纤维的体外降解行为,观察细胞在两种纤维上的黏附情况。研究结果表明:聚乙交酯纤维适合细胞的黏附和增殖,但是其降解速度较快;而聚丙交酯纤维的降解速率较慢,但是细胞在纤维上的黏附和增殖情况较差。根据两种纤维的特性,设计了一种具有皮芯结构的新型纤维基组织工程肌腱支架,既能为细胞黏附提供场所,还能在降解中承担一定的力学载荷。     

太阳能无人机能源系统参数的敏度分析

通过对太阳能无人机驻空过程中4个典型飞行阶段的特点分析,总结相应的功率变化模型,并通过分析此模型获得所需功率与质量、功率因子、展弦比密切相关的结论,并进一步分析了这三者对太阳能无人机的能源系统及整体设计的影响.通过对功率因子随攻角变化规律的分析研究,获得了满足飞行能量需求的攻角变化范围;考虑能量平衡,对太阳能无人机各子系统质量以及整体质量进行建模,分析翼展和展弦比对质量的影响,同时讨论了储能电池和太阳能电池质量对功率需求的影响.结合上述分析得出结论:随着翼展的增大,太阳能无人机所需功率有所增大;当翼展一定时,随着展弦比的增加,所需功率有所减小.     

基于进化算法和复合参数化方法的低速翼型优化

针对设计工况为Re=1×106的翼型在2°和8°两种迎角下的气动性能进行综合优化, 提升其在巡航与起飞着陆时的性能。利用气动估算软件Xfoil结合NACA 4位数参数化方法进行翼型初步优化, 缩小优化空间, 减少计算量。通过求解Reynolds平均Navier-Stokes方程的方式进行精确优化, 最后利用Hicks-Henne形函数法对翼型表面施加扰动进行细节优化, 弥补NACA 4位数参数化方法细节表现不足的缺点。实现了2°和8°两种迎角下气动性能普遍提升20%以上的效果, 并发展了一种复合参数化方法下基于改进进化算法的多目标、多步骤气动优化方法。      

基于有限坍塌宽度的层理性泥页岩地层井壁稳定性评价

 钻井工程中一般允许实钻井眼存在有限宽度的崩落区域,如按传统井壁稳定理论模型进行设计会导致钻井液密度偏高、钻井成本增加、钻井效率降低、钻井液漏失甚至地层破裂等一系列问题。针对脆性层理泥页岩地层特性,根据测井资料和测试数据进行地质力学建模,利用基于有限坍塌宽度的定量风险分析方法合理地评估井壁稳定概率,优选钻井液密度窗口。以中国西部某油田泥页岩地层钻井实例进行分析,在基于有限崩落存在的情况下,通过定量分析方法在井壁稳定段及失稳段对钻井液密度窗口进行动态优化,可以提高机械钻速,降低钻井成本,评估的井壁稳定概率可达91%~98%,计算结果与实际情况基本吻合,说明该方法具有重要的工程价值和实际意义。     

纳米尖端场离子化气体传感器的动态测试方法研究

制作了一种纳米尖端场离子化气体传感器,以氧化锌纳米尖端为阳极,钨针为阴极,采用皮安表向传感器提供输出波形可控的直流电源,测量流过器件的预击穿电流.由于采用了纳米尖端进行离子化,有效地降低了传感器的击穿电压,提高了传感器的离子化能力,而且避免了氧化锌材料以空气作为背景测试气体时的氧化问题.动态测试预击穿电流的方法提高了器件的实用性.实验结果显示该传感器对乙酸蒸气有较好的响应,而且可以做定量测量.所制场离子化气体传感器适于普通空气条件下的使用,具有良好的应用前景.