液力透平几何参数对压头-流量曲线的影响

为了适应化工过程工业中生产调节对透平性能的影响,要求液力透平的压头随流量的变化较小,即压头-流量曲线比较平坦。在液力透平蜗壳内速度矩守恒的前提下,推导得出了透平理论压头和流量及透平几何参数的关系式,通过分析得到影响其曲线平坦度的几何参数为:蜗壳包角、叶轮出口安放角、叶轮出口边参数和叶片数。选取一台低比转数泵反转作透平为研究对象,改变蜗壳包角、叶轮出口安放角、叶轮出口边参数和叶片数等几何参数,确定了13种研究方案,利用ANSYS-Fluent软件对13种方案进行数值模拟和试验。结果表明:在一定范围内减小蜗壳包角,增大叶轮出口安放角,压头-流量曲线变得平坦;存在最佳叶轮出口边位置和最佳叶片数,可使透平压头-流量曲线更加平坦;蜗壳包角对压头-流量曲线斜率的影响显著。     

1-MCP结合冰温贮藏对葡萄果实质地的影响

为探讨1-MCP处理结合冰温贮藏对采后葡萄果实质地的影响,以乍娜葡萄为试材,应用质构仪质地多面分析( TPA)方法对葡萄贮藏期间果肉质地参数变化规律进行研究.结果表明,1.0μ.L/L 1-MCP处理结合冰温贮藏可以延缓葡萄果实的软化,果实的硬度、弹性、凝聚性和咀嚼性较之单纯的冷库和冰温贮藏均有所提高;果肉硬度与回复性呈较好的正相关性,果肉弹性与果肉回复性、咀嚼性、凝聚性均呈现较好的相关性;葡萄好果率与果肉硬度在一定范围内呈良好线性关系.结果也表明,TPA测试能够较好地反映葡萄贮藏期间果实质地的变化,适用于葡萄贮藏品质的客观评价.     

基于锥度滚轮结构的仿手工饼状食品自动成型机设计

设计了一种基于锥度轮结构的仿手工饼状食品自动成型机,可实现饼表面撒颗粒状食料、模拟擀面杖擀薄、擀圆、喷糖浆等工序自动完成,并保留了饼状食品的的传统风味口感。该成型机采用自动控制,生产效率高,可根据生产需要适时调节各技术参数,具有显著的社会效益及市场前景。      

迷宫流道齿转角与齿间距对滴头性能的影响

以齿形迷宫流道为研究对象,齿转角和齿间距分别设置4个水平,采用两因素四水平全面试验方法设计,根据流体动力学两相流理论,利用Fluent 63软件对设计滴头进行了液固两相流数值模拟,分析了齿转角和齿间距对滴头水力性能和抗堵塞性能的影响．结果表明:齿转角、齿间距与流量系数均呈正相关关系,流量系数随齿转角和齿间距的增大而增大;齿转角对流态指数的影响较为复杂,以120°为转捩角呈2种变化趋势,当齿转角大于120°时,流态指数随着齿间距的增大呈先减小后增大的趋势;当小于120°时,流态指数随着齿间距的增大呈先增大后减小的趋势．提出以颗粒浓度的某个范围分析灌水器的抗堵塞性能的方法,流道内悬浮颗粒最高浓度的高低与高浓度区域所占比例并不完全一致,但最高浓度越高,则颗粒聚集的机会越大,发生局部沉淀的可能性就越大,高浓度区域所占面积也相对较大,滴头越易发生堵塞．     

基于遗传算法的高齿弧齿锥齿轮优化设计

提出一种基于遗传算法的高齿弧齿锥齿轮的优化设计方法 ,该方法应用于实例计算 ,取得了比较好的效果 ,达到了大重合度的设计目标。     

基于齿面印痕控制的弧齿锥齿轮公差优化设计

应用基于特征变动的三维公差建模理论和传递矩阵累积方法,建立了系统综合安装误差与弧齿锥齿轮4个当量错位量的关系.给出了考虑安装误差的齿面接触分析算法,并对齿面印痕数字化特征完成了定义.以齿面啮合印痕相对于安装误差的敏感度为优化目标函数,在满足传动性能要求和成本限制的情况下,应用遗传算法对零部件精度进行优化.以弧齿锥齿轮为例,通过对优化前后啮合印痕、传动误差的比较,验证了该公差优化方法的可行性.     

基于ADAMS的播种机仿形机构运动仿真

仿形机构是播种机的重要工作机构.为此,介绍了利用ADAMS软件建立平行四连杆仿形机构仿真模型的过程,并对前仿形和后仿形运动情况进行了仿真分析.结果表明,运行结果与理论分析一致,对播种机仿形机构的设计具有指导意义.     

基于Solidworks-Simulation对玉米剥皮机剥皮齿的有限元分析

在Solidworks软件中建立玉米剥皮机剥皮齿的三维零件图,调用Solidworks的有限元分析模块—Simulation研究剥皮齿的理想化模型,利用Simulation模拟加载玉米对剥皮齿的摩擦力,对研制的剥皮齿进行应力、应变、位移以及频率、疲劳分析。结果表明,新型剥皮齿设计可满足功能强度要求。     

包装对食品冻结过程的影响研究

通过模拟和实验方法研究食品包装对冻结过程的影响,首先,使用CFD方法模拟食品的冻结条件,包括食品周围空气的温度、流动速度及紊流强度等空气参数,以此来计算得到食品的表面传热系数,然后使用自然对流和辐射换热经验公式计算食品与包装材料之间的空气层内的传热过程,在食品内部每一点应用傅里叶导热公式模拟食品内部的传热过程,最后使用迭代方法将这几部分计算结合起来。在一实际的小型冷库中进行不同包装材料食品的冻结实验,以验证模型的准确性。结果表明,相对于传统的空气层热阻处理方式,该模型能够获得更加准确的计算结果,与实验结果吻合较好。不同包装材料的食品降温曲线差别较大,包装材料与食品之间的空气层对食品冻结过程有很大的影响,其热阻在整个过程中是不断变化的,变化趋势与食品降温曲线相反。     

基于MATLAB的非圆齿轮副齿廓算法研究

根据展成法加工齿轮的原理和变位思路设计非圆齿轮齿廓.阐述了精确计算一对外凸节曲线非圆齿轮副齿廓数据的数值算法,并提出依据主动轮节曲线自动优化非圆齿轮副中心距和计算从动轮节曲线的方法.主从动非圆齿轮齿廓的啮合曲线部分分别由同一齿条刀具不同侧包络而成,确保啮合时无间隙.通过齿条刀具沿两齿轮旋转中心连线偏离节曲线改变变位量,消除根切,实现非零变位.采用该方法设计加工出的非圆齿轮已应用于实际样机中,确保该方法的可行性.     

仿生食品质构仪设计与试验

利用仿生技术设计了仿生咀嚼装置、仿生牙周膜,搭建了二级信号放大电路,使用Visual C++语言开发了测试软件,组建成仿生食品质构仪。使用该质构仪对苹果、胡萝卜进行了质地测量试验,并与感官评价、通用质构仪测量进行对比。Pearson相关性分析表明,仿生食品质构仪测量结果与感官评分达到了极显著的相关性,与苹果硬度、脆性的相关系数为0.970、0.904,与胡萝卜硬度、脆性的相关系数为0.961、0.971,均大于通用食品质构仪测量与感官评分的相关系数。     

新型食品质构仪的研制

为统一食品质地特性的测试方法，提高测试的精度，实现食品测试数据的真正量化，本文提出了一种新型食品质构仪的设计方案，并自行研制了一台仪器，经调试和试验，结果较为满意。     

基于仿生耦合功能表面的离心水泵增效机制研究

海豚特殊的皮肤结构具有减阻功能,模仿其结构,设计了一种具有实际工程应用价值的仿生耦合功能表面,将其应用到离心式水泵的叶轮表面,进行水泵增效试验研究。研究结果表明:这种仿生耦合功能表面可提高离心式水泵效率3%及以上;仿生耦合功能表面面层材料的硬度对水泵的效率影响显著。分析认为其增效机制主要在于:表面面层材料与基底材料仿生结构的耦合变形降低了叶轮流道壁面的摩擦力及吸收流体介质对叶轮进、出口湍动能的方式实现对流体介质的控制,从而降低离心泵水力损失,实现增效。     

仿生鼻系统的试验研究

采用8个TGS系列的气敏传感器阵列和神经网络学习算法,开发了一种基于生物嗅觉的仿生鼻系统,并应用于3种不同品牌的白酒和1种假酒的识别试验。试验表明,开发的仿生鼻系统可以快速、准确地实现白酒种类和真假的识别,为白酒生产和酒类市场管理提供了一种操作简单、使用方便的识别仪器。     

毛蚶壳形态/材料耦合仿生表面耐冲蚀性能试验

基于毛蚶壳的表面形态特征、软硬相间的硬度分布特征,设计了形态/材料二元耦合仿生模型,试验研究了影响耦合仿生表面耐冲蚀磨损性能的主次因素和最优组合。试验磨料选用80~140目的石英砂与水的混合物,磨损时间为30h,倾斜角度为30°,试样转速为1400r/min。试验结果表明,经激光合金化、激光相变硬化处理的光滑试样、单元形态仿生试样和形态/材料耦合仿生试样的耐冲蚀磨损性能与光滑试样相比均有提高,形态/材料耦合仿生试样的耐磨性最好。影响耦合仿生表面耐冲蚀磨损性能的主次因素依次为激光表面强化技术、振幅、周期和条纹方向,耦合试样经激光合金化处理、振幅为3mm、周期为10mm、条纹方向为法向时具有最优的耐冲蚀磨损性能。     

WC/Cu基仿生非光滑耐磨复合涂层的研究

磨粒磨损是矿山、工程和农业机械失效的主要原因，采用仿生非光滑表面可提高耐磨粒磨损性能。本文采用高频钎焊方法在45号钢表面制备了WC／Cu非光滑耐磨复合涂层，测试了复合涂层孔隙度，研究了WC质量分数、磨粒尺寸、载荷等对其耐磨性的影响，分析了非光滑涂层的磨损机理。结果表明，在钎剂为WC质量4％时复合涂层孔隙度低，复合涂层与45号钢基体为良好的冶金结合，界面区组织致密。磨粒磨损时，WC颗粒在涂层表面凸起，形成非光滑表面可阻碍磨粒对基体的犁削并使部分磨粒由滑动变为滚动是仿生非光滑复合涂层具有高耐磨粒磨损性能的主要原因。当WC质量分数在50％时，非光滑涂层耐磨性最好，其耐磨性随载荷或磨粒尺寸增大而下降。     

基于差分进化的球面并联机构仿生眼参数优化

确定了仿生眼的目标工作空间,并以雅可比矩阵条件数最大值定义了最差灵巧度.利用差分进化的全局寻优能力对最差灵巧度的最大值进行优化,采用动态缩放因子解决优化过程中的早熟问题,增强了全局搜索能力.在满足仿生眼特殊结构要求并使目标工作空间内任意姿态都具有较好灵巧度的情况下,确定了合理的结构参数.最后实验表明参数优化后的仿生眼实物很好地满足了设计要求.     

基于骨骼重建机理的连续体结构仿生拓扑优化方法

骨重建是一种持续进行的新骨替代旧骨的过程,它通过具有骨吸收能力的破骨细胞和具有骨成形能力的成骨细胞来实现。在陆地脊椎动物中这两种细胞活动是严格平衡的,并且骨的拓扑形状是适应局部力学环境的。本文以Turing反应-扩散模型为基础,通过骨成形与骨吸收机理耦合建立了骨重建模型。该模型通过有限元方法和像素单元的添加和删除准则提出了连续体结构仿生拓扑优化计算方法,该方法将结构看成生长的骨骼,将寻找最优拓扑的过程比拟为骨骼的重建过程,应变能密度的均匀分布作为优化准则更新材料分布,直至达到一个平衡状态,并由此获得最优拓扑结构。最后通过典型的算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

复合肥取样机器人仿生设计

针对复合肥生产的高粉尘强腐蚀环境,设计了一种能够替代人工作业的取样机器人.分析使用需求,提出具有抗冲击、耐腐蚀、自清洁、传动机构内置、驱动远离末端执行件安装等特征的取样机器人设计原则.从仿生学角度出发,通过对螃蟹运动关节结构特征研究,提出取样机器人构型,进行了功能仿生和结构仿生设计.根据其使用工况,设计了取样机器人运动过程和控制方案.通过机构参数优化、仿真和冲击试验,验证了其可行性.     

推土铲仿生分析与可视化设计

为解决推土铲工作时土壤粘附和阻力大的问题，从仿生学的角度对推土铲的曲面构形进行了分析，设计了主要的结构参数，按照仿生学分析的结果，建立了推土铲计算机辅助分析系统，运用计算机可视化技术设计推土铲的曲面形状，设计结果与实际使用的推土铲结构参数一致。