微尺度

摘要： 在微尺度下,为了保证塑料微管成型的精度,必须考虑熔体的可压缩性对塑料微管成型的影响。针对微尺度下熔体的可压缩性,对塑料微管的双层气垫层气辅挤出成型的过程进行了有限元数值模拟,并且与不可压缩熔体所得到的数值分析的结果进行了对比。对壁厚为1 mm以下的塑料微管的挤出过程中熔体的密度、微管的内半径、熔体的壁厚、温度、X及Y速度进行了分析。分析表明,熔体的可压缩性不仅影响塑料微管挤出时X速度的变化,即影响其壁厚、内半径等的变化,而且影响了塑料微管Y速度的变化,即影响其挤出速度、牵引速度等的变化。

摘要： 针对之前团队提出的微尺度下流动体系介稳区宽度的测定方法提出了两点改进,测定了微尺度下磷酸二氢钾流动体系的介稳区宽度,探讨了介稳区宽度对微通道结晶过程的指导作用。研究结果表明,经过对搜索方式和调整进料温度的改进后,可提高测量的效率和准确性。磷酸二氢钾的介稳区宽度随体系流速和温度的增加而减小。当流速为0.026 m/s时,40°C和50°C磷酸二氢钾饱和溶液的介稳区宽度分别为1.8°C和0.4°C,介稳区宽度显著变窄。这一发现,对微通道反萃-结晶技术的操作调节具有重要的指导意义。此外,研究发现微通道中制备的硫酸钡和普鲁士蓝颗粒的粒径更小,这是由于介稳区宽度变小利于晶体成核而导致。

摘要： 微流控(Microfluidics)是指在数十到数百微米的微尺度上操作和控制流体的科学和技术。与微流控概念密切相关的还有微反应器、流动化学、微化工等。这些领域研究的侧重点有所不同,但共性都是基于化学芯片、微通道、微结构等形成的微尺度流体开展工作,因此本文将它们统称为微流控技术。

摘要： 为了实现超细锆(Zr)粉表面包覆改性的制备过程安全,研究了一种在微尺度下连续流动制备核壳结构Zr粉的方法,并构建了一个由微流控单元和喷雾干燥单元组成的连续化微流控系统以验证其可行性。该系统可连续化实现组分的微尺度混合、核壳结构的形成以及样品的后处理。以Zr粉和硝化纤维素(NC)为组分,通过控制NC含量并在微尺度上调节干燥气体压力,对Zr@NC的结构调控进行了研究。采用热分析法与静电火花感度测试对Zr@NC的活性与安全性进行了分析。结果表明,连续化微流控系统可以成功制备出形貌良好、具有核壳结构的Zr粉;热分析结果表明,Zr@NC相比未包覆时的氧化增重仅降低1.04%,能量释放更为迅速;静电火花感度测试结果表明,Zr@NC的50%发火能量相比原料Zr粉从1.42 mJ提升至197.82 mJ,静电火花感度大幅降低。

摘要： 随着微系统技术的发展,金属材料的微型化已经成为了工业发展的一大趋势。为分析微尺度金属材料在扭拉运动中的塑性行为,文章研究通过对应变梯度模型进行分析,建立简化应变梯度弹塑性模型,并将这一模型实际运用到模拟实验之中。结果显示,在微尺度金属塑性行为表面应变方面,随着金属丝直径由2L上升到8L,无量纲化转矩表现出随着预拉伸应变力增加而降低的趋势,且直径为2L与4L的金属丝的梯度效应均会随着预拉伸应力的增加而减弱。该研究为加快推动复杂实际工程应用提供了一个新的思路。

摘要： 多孔材料对沸腾换热的强化是能源化工领域的重要主题。本文针对两种不同的烧结结构——并联微通道和扁平通道(仅有烧结底层),以去离子水为工质,进行了过冷流动沸腾换热实验对比研究。研究发现:并联微通道的传热系数和临界热流密度远高于扁平通道,这和并联微通道优异的毛细供液性能相关。底厚粒径比对并联微通道的沸腾换热性能影响较大,过大的底厚粒径比会造成换热性能的下降。质量通量对小粒径样品的沸腾曲线和换热性能均影响较大,对大粒径(d=120μm)样品的沸腾曲线影响较小。烧结并联微通道的平均压降大于扁平通道。相同底厚下,平均压降随着微通道粒径的增大而增大。可视化观察表明:两种通道在中高热流密度流型不同,其主要相变机制均为薄液膜蒸发模式。

摘要： 聚晶立方氮化硼(PcBN)是一种具有较高的硬度、较高的耐磨性和良好的化学稳定性的高温高压合成材料,其符合现代先进切削技术“高效率、高精度、柔性、绿色”的基本特点,被广泛应用于黑色金属切削加工工具领域。电火花放电磨削是加工聚晶立方氮化硼刀具有效的方法之一,特别适合于加工复杂形状和薄刃PcBN刀具。单脉冲放电磨削是研究电火花放电磨削加工机理的基础之一,是研究微尺度放电磨削的有效方法。文章在自主研发的单脉冲放电电源装置上开展试验,选择2μm粒度、90%cBN含量的PcBN复合片作为被加工材料,研究了单脉冲放电腐蚀坑的形貌及放电参数与材料去除率的关系,如腐蚀坑半径、腐蚀坑深度和深径比等。实验结果表明:随着脉冲持续时间的延长,放电腐蚀坑的半径和热影响面积先是快速增加,然后缓慢增加,最后趋于稳定;腐蚀深度一般在0.2~0.5μm范围内平缓变化,脉冲持续时间对放电腐蚀坑深度没有明显影响。随着脉冲持续时间的延长,腐蚀坑半径与深度之比在13~20范围内发生变化,基本呈现下降趋势。

摘要： 如果从喧嚣繁华的香港印象中跳脱出来,从空中俯瞰会发现,其实广达四分之三的郊野山地,才是“香岛”的本来面貌。“行山”是张需明最为喜欢的一项运动。周末,他常常会把学生从繁重的实验工作中捞出来,边慢走边探讨问题。香港的山小而平缓,蜿蜒的山径隐于密林,徐徐而上,不久就至山顶。坐在顶上,微微冒汗的身体在海风的吹拂下凉爽下来,饮茶吃食,纵览风景,一切的烦恼烟消云散。亦师亦友,这是属于他们的惬意一刻。

摘要： 氧合器内部流体运动特性对其性能有着重要影响,实际中却难以通过实验直接观察其内部血液流动特性。为了解氧合器内部流体运动特性以预测其性能,针对一款典型氧合器,采用压降实验与CFD数值模拟相结合的方法,详细分析了该氧合器内部整体血液速度、压力和壁面剪切应力等特性分布规律,利用溶血预估模型评估了氧合器溶血性能。研究结果表明:在低流量范围内,各向同性多孔介质模型能够很好地模拟血液在氧合器纤维束内的流动,数值模拟计算值与实验值相差较小,但随着流量增加,两者偏差逐渐增大;氧合器内部速度呈梯度分布形式,内部纤维束域的压力呈同心均匀分布并且压力值与流量大小呈正相关,纤维束域是压力损失的主要区域;血液损伤高发位置分布于血液的进、出口流域,在实验流量范围内,标准溶血指数NIH最大值为0.049 2 g/100 L,符合氧合器的一般设计要求。研究结果有利于开发者了解氧合器内部流体运动特性对其性能的影响,为氧合器后续的性能改善提供参考。

摘要： 分离捕集CO2是实现“双碳”目标的重要途径之一。常规的CO2分离方法普遍能耗较高,若能以余(废)热为动力来分离CO2则可综合利用能源、降低能耗。本文针对高碳排放但却拥有丰富余(废)热资源的燃煤电厂,提出了一种基于热流逸效应的烟气CO2分离系统,并建立了相应的分离过程数学模型和系统性能评价指标。分析表明,CO2的浓度和回收率均随热流逸式气体分离器串联级数的增加而升高,但浓度和回收率达到某一阈值后效果不再明显;典型的1000MW燃煤电厂烟气经该系统中串联的24级分离器处理后,CO2的物质的量分数最高可达98.89%,回收率达72.53%。此外,该系统可梯级利用烟气的余热,㶲效率为64.8%,单位能耗为0.047GJ/tCO2,与传统CO2分离方法相比具有一定节能潜力。利用热流逸效应分离CO2符合当下净零碳排放的政策导向,为CO2的分离捕集提供了新思路。

摘要： 烟火药是应用范围较广的复合型含能材料，但目前它的燃烧机理研究大多均建立在某些假设和推论的基础上，燃烧机理尚不明了，尤其是对燃烧过程中质点间的微米/纳米尺度的传质传热问题研究，更是鲜有人问津，本文分别从理论、外场实测、统计、建模以及计算机数值模拟综合论述了微尺度传质传热问题，为具有高温燃烧质点效应的燃烧粒子间微尺度传热提供良好的借鉴作用。

摘要： 在微细金属丝两端施加微弱交流电流，建立了测量微细丝表面空气自然对流换热系数3 ω法模型。利用3 ω法测量了直径为5.3 μ m 水平和垂直方向铂丝表面室温下的空气换热系数。水平和垂直铂丝产生的三次谐波比较接近，结果说明，微尺度下空气的自然对流换热以导热为主，自然对流作用可以忽略。基于3 ω线法原理，引入形状因子并提出了微尺度下铂丝表面换热系数的理论计算模型。空气自然对流换热系数远大于大尺度下的值，主要原因是铂丝自身热容和具有很大的面积体积比值。

摘要： 本文用石英玻璃管建立受限空间,研究受限空间内液体乙醇微尺度扩散火焰的形态特性及温度特性，并与自由空间下液体乙醇微尺度扩散火焰进行比较,得出受限空间内微尺度燃烧的特性。结果表明,微尺度火焰在燃烧过程中随着流量增大出现的三种典型的不同状态。淬熄极限火焰,稳定燃烧火焰,振荡燃烧火焰。微尺度火焰振荡原因不取决于喷管的长度和直径,而与燃料射流和周围空气之间的剪切力有关,因此被认为是层流燃料射流不稳定性造成的。在相同的燃料流量下,受限空间尺寸影响着空气量,也就是燃料燃烧所需的氧气量,从而影响乙醇的燃烧情况,进而决定了火焰温度的高低。

摘要： 本文对非共沸混合工质R134a/R32(3:1)在水平微尺度管道内的流动沸腾换热实验结果进行了分析和讨论.对影响其换热的多种因素(热流密度、质量流量和质量干度)进行了分析,实验得出,当质量干度较低时,热流密度和质量流量共同控制着微尺度管内的换热方式,当热流密度的影响占主导地位时,管道内的换热以核态沸腾为主;当质量流量的影响占主导地位时,管道内的换热以强制对流为主.而且对试件壁面温度的变化规律作了详尽的分析,从而揭示了微尺度管道内的流动沸腾换热特性。

摘要： 随着微纳米技术的发展，涌现出很多微器件如MEMS、NEMS等.这些微器件的可靠性和器件的力学性能直接相关，迫切需要开展力学性能测量的研究，其中最重要的是相应尺度的变形测量和结构检测技术.尺寸的缩小对力学测量技术提出很多挑战，如加载方式，变形测量.针对微纳米器件变形测量和结构检测的需要，基于高分辨率扫描电镜平台，发展了倍增云纹的理论研究和随机相移云纹反演方法.对微互连结构的聚合物薄膜和导线的屈曲行为进行了实验研究和理论分析.

摘要： 基于空间气相和表面催化的详细化学反应机理,应用计算流体动力学软件对亚毫米燃烧室内的氢氧预混合燃烧进行模拟,讨论了不同反应模型的燃烧特性以及进口流速对催化燃烧反应的影响。模拟结果显示:表面催化反应会使壁面相邻位置空间气体内的OH浓度降低,对该催化壁面临近区域的气相反应有所抑制；进口速度对出口排气温度的影响要大于对外壁面最高温度的影响,进口速度过高,导致燃烧效率降低.

摘要： 微尺度相变传热广泛存在于微反应器、微型燃料电池、微蒸发器、微热管、微汽泡执行器等MEMS器件中，研究微流控系统中的相变问题对于MEMS器件的设计和运行具有重要的科学意义。本文研究了种子汽泡频率对沸腾不稳定性的影响，探讨了种子汽泡传热原理与技术。

摘要： 在20K-300K温度和1.20MPa-4.28MPa压力范围内，对铜-不锈钢接触界面热阻进行回归分析和仿真研究，并从微尺度分析了其作用机理。回归分析得到的完全二次型模型相对误差小于6.8%，仿真结果与实验数值存在较好的一致性。仿真结果表明,在实验温度及压力范围内,铜-不锈钢接触界面热阻随着压力增大而逐渐减小，随温度增大先急剧减小后逐渐增大，温度和压力对其存在耦合作用。

摘要： 采用26阶矩方程方法对稀薄气体在平板微通道与微圆通道中压力驱动的Poiseuille流动进行数值分析，获得稀薄气体在微通道内的速度分布、压力分布规律。数值分析结果表明：气体压力在微通道中沿主流方向呈非线性分布，且非线性程度随Kn数的增大而减小，分布趋势随Kn数的改变产生微小的变化；随Kn数的增大，微圆通道中气体沿径向速度分布出现双峰现象。研究结果与DSMC方法及格子-Boltzmann方法对比符合较好。

摘要： 采用26阶矩方程方法对稀薄气体在平板微通道与微圆通道中压力驱动的Poiseuille流动进行数值分析，获得稀薄气体在微通道内的速度分布、压力分布规律。数值分析结果表明：气体压力在微通道中沿主流方向呈非线性分布，且非线性程度随Kn数的增大而减小，分布趋势随Kn数的改变产生微小的变化；随Kn数的增大，微圆通道中气体沿径向速度分布出现双峰现象。研究结果与DSMC方法及格子-Boltzmann方法对比符合较好。

摘要： 本发明提供一种多尺度微流控芯片的制作方法及其多尺度微流控芯片，其中的多尺度微流控芯片的制作方法，包括：第一金属模芯制作步骤，采用MEMS加工技术制作形成具有第一预设形状的第一金属模芯，所述第一金属模芯的结构尺寸为亚微米到微米量级；第二模具制作步骤，采用传统机加工技术制作形成具有第二预设形状的第二模具，所述第二模具的结构尺寸为毫米至厘米量级；嵌套注塑成型步骤，将所述第一金属模芯与所述第二模具相对间隔布置形成嵌套，以使两者之间形成待制作微流控芯片的填充成型空间，向所述填充成型空间内填充注塑材料，所述注塑材料冷却开模后得到所述多尺度微流控芯片。本发明的制作方法制作的一体化高精度多尺度微流控芯片更加可靠且结构更加紧凑、体积更小。

摘要： 本发明提供一种多尺度微流控芯片的制作方法及其多尺度微流控芯片，其中的多尺度微流控芯片的制作方法，包括：第一金属模芯制作步骤，采用MEMS加工技术制作形成具有第一预设形状的第一金属模芯，所述第一金属模芯的结构尺寸为亚微米到微米量级；第二模具制作步骤，采用传统机加工技术制作形成具有第二预设形状的第二模具，所述第二模具的结构尺寸为毫米至厘米量级；嵌套注塑成型步骤，将所述第一金属模芯与所述第二模具相对间隔布置形成嵌套，以使两者之间形成待制作微流控芯片的填充成型空间，向所述填充成型空间内填充注塑材料，所述注塑材料冷却开模后得到所述多尺度微流控芯片。本发明的制作方法制作的一体化高精度多尺度微流控芯片更加可靠且结构更加紧凑、体积更小。

摘要： 本发明涉及一种用大尺度地震数据约束小尺度钻井沉积微相的刻画方法，包括：步骤1：建立工区的构造模型；步骤2：将地震数据重采样到所述构造模型中，建立地震数据的网格模型；步骤3：根据所述网络模型，获取各小层地震数据；步骤4：根据各小层地震数据，建立拟合函数模型；步骤5：地震属性点的抽稀；步骤6：根据步骤4和步骤5，进行沉积微相的精细刻画。本发明将大尺度的地震资料小尺度化，使之纵向上与小尺度的钻井一一对应，真正做到用地震资料刻画沉积微相的展布，大大提高了沉积微相的刻画精度。运用本发明，实现井震在同一尺度下相互结合，真正实现地震定量约束地质。

摘要： 本发明涉及微纳制造技术领域，尤其涉及一种基于玻璃微探针的二维结构微纳尺度快速打印系统及其方法，采用微电机和压电陶瓷配合运动，通过信号采集器实时监测探针和打印基底间的电流信号，依据电流信号反馈，确定打印范围的第一个基点的三维坐标，然后抬起探针，移动XY方向，重复上述操作，获取打印区域其他三个角点的三维坐标；在获取到打印区域四个角点坐标后，通过拟合平面算法，求得该打印平面的法向量，将所需打印的模型生成打印扫描路径，结合平面的法向量和打印扫描路径得到复合型二维打印路径。本发明可以实现打印平面的自动矫正，避免在微纳米尺度下的二维平面打印时出现断触或者碰撞的现象，实现快速有效的二维平面微纳打印。

摘要： 微尺度颗粒分离芯片及利用该芯片分离微尺度颗粒的方法，涉及微尺度颗粒分离技术领域。本发明是为了填补现有技术中对于基于漩涡连续分离微流控芯片的空缺。本发明首先向微尺度颗粒分离芯片的PDMS通道内注入吐温溶液，使得PDMS通道内壁均涂覆有吐温溶液；然后向样本溶液中注入吐温溶液，然后将混合溶液注入PDMS通道内；当混合溶液达到平衡状态时，信号发生器的第一电压信号输出端和第二电压信号输出端输出电压，通过聚集区产生的诱导电荷电渗对称的微旋涡对样本溶液中的颗粒进行聚集；最后信号发生器的第三电压信号输出端输出电压，使分离区中第二悬浮电极产生的非对称旋涡对样本溶液中的颗粒进行分离，完成微尺度颗粒的分离。

摘要： 微尺度颗粒分离芯片及利用该芯片分离微尺度颗粒的方法，涉及微尺度颗粒分离技术领域。本发明是为了填补现有技术中对于基于漩涡连续分离微流控芯片的空缺。本发明首先向微尺度颗粒分离芯片的PDMS通道内注入吐温溶液，使得PDMS通道内壁均涂覆有吐温溶液；然后向样本溶液中注入吐温溶液，然后将混合溶液注入PDMS通道内；当混合溶液达到平衡状态时，信号发生器的第一电压信号输出端和第二电压信号输出端输出电压，通过聚集区产生的诱导电荷电渗对称的微旋涡对样本溶液中的颗粒进行聚集；最后信号发生器的第三电压信号输出端输出电压，使分离区中第二悬浮电极产生的非对称旋涡对样本溶液中的颗粒进行分离，完成微尺度颗粒的分离。

摘要： 本发明属于土木工程领域，具体地，涉及一种基于纳微尺度压痕实验的岩石蠕变特性多尺度分析方法，主要步骤如下：(1)、综合分析纳米压痕蠕变实验、微米压痕蠕变实验、三轴压缩蠕变实验结果；(2)、分别建立三种实验的数值模拟网格模型，分别反演获得纳米、微米、岩心尺度下的三维蠕变参数；(3)、提出尺度升级模型实现力学参数从微观向宏观升级，并与三轴压缩蠕变实验计算结果对比分析；(4)、采用数字图像处理技术，构建各尺度下数值模拟网格模型，进行各尺度下的数值模拟，进行蠕变参数的尺度升级计算验证。综合考虑微、纳米压痕实验和宏观蠕变试验，拓宽岩石蠕变特性的研究范围。

摘要： 本文描述了可促进中尺度和/或纳米尺度粒子的微流体分离和/或纯化的微尺度和/或中尺度冷凝器阵列和操作方法。一种装置包括冷凝器阵列，所述冷凝器阵列包括布置成多个列的柱体，其中大于或等于约0.5微米的柱体间隙位于所述列中的第一列中的所述柱体的第一柱体与所述第一列中的所述多个柱体的第二柱体之间，并且其中所述第一柱体邻近所述第二柱体。可以通过Dx/Dy小于或等于第一界定值来表征第一比率，其中Dx表示在第一方向上跨越晶格的第一距离，其中Dy表示在第二方向上跨越晶格的第二距离，并且其中第一方向与第二方向正交。

摘要： 本发明提供了一种基于中尺度模型和微尺度模型结合的风资源计算方法，包括：获取目标区域的测风塔实测数据，并且获取与所述目标区域对应的再分析数据作为背景场；通过中尺度模型对背景场进行模拟计算，得到WRF中尺度气象模式数据；通过微尺度模型对背景场进行模拟计算，得到OpenFOAM微尺度计算结果；根据测风塔实测数据和WRF中尺度气象模式数据建立统计关系；利用统计关系修正OpenFOAM微尺度计算结果，得到风资源修正计结果。本发明可实现在中尺度气候要素与区域气候要素相关性差的地区进行运算和预测，提高了计算效率、降低了计算量、并且大大提高了对气候模拟的准确度。

摘要： 本实用新型涉及一种常规尺度单元与毫微尺度单元组套式光氧化设备，包括紫外灯、石英灯阱及上端带法兰的外筒，在外筒侧壁设有进液管、取样管，外筒上端法兰与盖板连接，盖板上设有放空管及带外罗纹的通管，外筒内部放置石英内筒，两筒之间区域为常规尺度反应单元，石英灯阱放在石英内筒中心，石英灯阱与石英内筒之间区域为毫微尺度反应单元，石英内筒侧壁上部设有出液管、下部设有进液孔，所述石英内筒穿过盖板上的通管进入外筒并与通管密闭连接，石英内筒与外筒之间设置导流环片。本实用新型优点：毫微尺度反应单元可解决水处理后期氧化缓慢、耗时耗能的问题；毫微尺度反应单元与常规尺度反应单元套式组合，可使紫外光得到充分合理的利用。