铝箔剪切机碎屑收集管优化设计

传统铝箔剪切机碎屑收集装置存在2支管吸力不均匀问题,严重影响剪切机工作效率。文中使用计算流体力学方法(Computational Fluid Dynamics,CFD)对管路挡板结构进行了优化改进,在深入分析挡板布置方式对支管流态影响规律基础上,给出管路优化建议。数值结果表明:2个挡板高度相等时,第2个挡板会对第1个支管后部气流产生"阻碍"作用,形成低速回流区,无法形成负压及吸力;随着第2个挡板高度降低,第2个支管内负压及速度值降低,第1个支管内负压及速度值增大;当挡板比例为1/2时,2个支管物理量趋于相等,支管口速度相差约3%,可满足工业需求。此外,改变挡板高度及间距并保持挡板高度比例为1/2时,2个支管速度相差约5%,说明研究结果具有一定工程适用性。      

LT1350涂层线水冷辊结构仿真优化设计

亲水铝箔在生产过程中由于冷却速度过快会产生"起皱"问题,其原因为目前LT1350涂层线水冷辊冷却速度与工艺要求不匹配.本文采用添加空气隔层减缓冷却速度来改善这一工艺难题,使用Fluent 软件对不同水冷辊结构时的铝箔冷却速率进行了数值模拟,给出了流场温度分布及量化值比较,并分析了空气隔层厚度对冷却过程的影响规律.结果表明:由于设置纯水隔层,目前LT13 50 涂层线水冷辊冷却速率过快,在旋转45.时铝箔降温即接近于水层温度;添加空气隔层可有效改善使用纯水隔层水冷辊时铝箔温度速度下降过快的问题;随着空气隔层厚度的增加,空气隔温效果增加,温度变化梯度降低,针对LT13 50 涂层线水冷辊,空气隔层厚度设置为4～6 cm 可满足铝箔冷却工艺要求.     

细长体大攻角非对称涡流的数值研究

运用数值方法模拟了细长体在不同攻角条件下亚音速绕流的背涡结构,探讨了非对称涡流的气动力特性.研究结果表明,在超临界Re数范围内,细长体大攻角绕流的非对称性是沿轴向逐步发展的,背涡结构交替形成、飘起和脱落,并诱导出呈减幅正弦形式分布的截面侧向力.由细长体两侧分离速度不等引起的当地分离涡强度不等是产生截面侧向力的主要因素.随着攻角的增大,流场非对称性越来越显著,侧向力逐渐增大;流场非对称性以及细长体尾部附近类卡门涡街形式的非定常流动都逐渐向前体聚拢.     

有限空间人体周围流场的仿真研究

作为个人卫生护理机器人研发的重要内容,在洗浴过程中必须考虑人体皮肤与循环水流的接触面积、速度和压力,因为这些参数对洗浴效果影响较大.为提高自动洗浴效果,为浴槽结构设计和循环水自动控制策略提供研究依据,基于统计意义上的人体尺寸,建立了有限空间和人体的CFD模型.结合水流的循环方式、浴槽和人体的几何边界条件,对浴槽内人体周围的流场进行离散,细化接近人体周围的流场网格.对三维流场进行数值模拟计算,计算出水流不同循环模式作用下,人体近表面的速度分布及各循环模式下进水口的迹线图,在时间和空间上定量给出浴槽内人体周围流场变化的数值解,为结构优化设计和洗浴模式研究提供参考.     

基于逆向动力学的步兵头盔舒适性数值分析

为了研究头盔对士兵头颈部肌肉活动的影响,建立了“盔—头—颈”肌骨模型。采用肌群激活程度作为头颈部舒适性评价标准,通过肌肉活动度最大/最小模型解决肌肉募集冗余问题,基于逆向动力学分析了头盔质量、质心位置和下颚带束紧力对头颈部肌群活动特性的影响规律。结果表明：在矢状面内,头盔质量和质心位置共同影响颈部肌群激活;在冠状面内,当头盔质量产生的附加侧弯力矩小于相应的阈值时,颈部肌群激活基本上不随头部质心位置的变化而变化;提高束紧力有利于增强头盔的跟随稳定性但增加了下颚肌群的激活程度。文中建立的“盔—头—颈”模型可以计算不同状态下肌肉激活程度的变化,头盔的设计和使用过程中可以采用该技术进行定量分析。     

面向助力外骨骼效能评估的灰色层次分析法

为定量评估助力外骨骼综合效能,通过咨询专家和归纳统计,分析外骨骼整体性能,选取定义相关指标,建立多级外骨骼效能评估指标体系。采用层次分析法确定各指标的权重,基于灰色综合评价方法建立白化权函数,构建效能评估模型。最后以某型助力外骨骼为例,充分利用已有指标判断信息,得到总体效能评估得分,证明该模型具有一定的科学性和可行性,并可应用于其他不同方案的助力外骨骼效能评估中,为类似助力外骨骼的设计研发提供理论参考。     

铝箔涂层线水冷辊温度场影响参数分析

铝箔涂层线水冷辊容易导致亲水铝箔产生"起皱"问题,其原因为使用完全水冷导致冷却速度过快,无法满足铝箔工艺要求.文中使用流体商用软件Fluent计算了铝箔冷却过程温度场,给出了流场温度分布及量化值比较.在此基础上,首先探讨了通过加置空气隔层改善铝箔"起皱"问题的可行性,并给出了空气隔层厚度对铝箔冷却过程的影响规律,其次探讨了水冷辊直径、包角、旋转速度等主要参数对冷却过程的影响规律并拟合出相应曲线.结果 表明:添加空气隔层可有效降低铝箔冷却速度,随着空气隔层厚度的增加,空气隔温效果增加,隔层设置为4～6 cm可满足铝箔生产工艺要求;铝箔冷却温度与水冷辊直径、包角呈线性关系,与水冷辊旋转速度呈反比关系.     

下肢外骨骼运动预测方法研究

为实现下肢外骨骼无滞后跟随人体运动,提高穿戴者运动灵活度、舒适度,提出了一种基于多传感器并具有预测功能的人体运动识别方法.搭建了基于姿态角度传感器、足底压力传感器和编码器的运动感知系统,并提出了运动识别方案.为解决物理式传感器普遍存在的延迟问题,引入时间序列预测算法来减小甚至消除延迟.最后,通过穿戴下肢外骨骼样机进行平地行走试验,验证了该运动识别方法在感知人体与下肢外骨骼运动信息方面的有效性,该方法能够有效提高下肢外骨骼的人机运动协调性.