基于虚拟仪器的沙疗床控制系统设计

传统沙疗床存在加热不均匀、局部过热的情况。为了提升沙疗床均匀传热自动化的水平,文中根据硬软件模块化设计的思想,提出一种基于单片机STM32与虚拟仪器软件LabVIEW相结合的控制系统。该系统核心部分由步进电机驱动器、步进电机、硅橡胶加热板以及铂电阻传感器组成。对沙疗控制系统的主控芯片模块、电源模块、电机控制模块、温度采集模块和加热模块的硬件电路结构设计进行详细介绍;并在此基础上,采用生产者-消费者模式设计与之匹配的上位机LabVIEW软件系统和可操作的用户界面。设计的上位机软件应用并行循环和队列技术,可以提高采集和解析效率,实现对电机的参数控制和温度的数据采集与显示。所提控制系统具有较高的模块化、自动化,能够快速地将温度数据采集并保存,在智能化方面,沙疗设备控制效果较好。     

多元高合金冷作模具钢的研究

采用炉前加入1#稀土硅铁合金、Ti-Fe、V-Fe、Nb-Fe对铸造多元高合金冷作模具钢进行变质处理,细化了晶粒,使连续网状碳化物断网.利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及显微硬度等分析手段,详细阐述了该钢的微观成分、组织及性能特点.此种冷作模具钢还具有淬火冷却速度低、热应力小、变形开裂倾向小等特点.通过磨损试验对比,此钢的耐磨性略高于传统的高速钢W18Cr4V.     

沙体双向加热温度场的数值模拟与实验研究

建立室内沙疗室,对沙体利用辐射热源和地暖进行双面加热,并在不同深度处安置温度传感器记录温度数据。利用Fluent软件,采用DO辐射模型、能量方程以及紊流模型,应用有限体积法计算了沙疗室内气固耦合传热问题,模拟了沙体温度场的变化。结果表明室内沙疗室可以达到维医沙疗需要的温度和环境,且数值模拟和实验中的沙体温度场变化规律吻合,可以为室内沙疗系统的设计和推广提供理论依据和实践指导。     

气固耦合喷嘴装置内颗粒运动特性分析

针对康复医疗新研发的喷沙医疗系统实验过程中的问题:低压工作时,喷嘴管道堵塞断续,颗粒速度小、冲击力小;高压工作时,颗粒速度大,冲击力大但是伴随着颗粒量明显减少等现象,不能达到稳定工况、冲击力适中、颗粒数占比高等设计研究目的。基于流体动力学理论,利用Fluent软件对内部流场进行数值模拟,获得流体区域的速度分布图、沙粒数目占比图,沙子颗粒运动特性图和滞留时间运动迹线图。结果表明:随着气压增加,沙粒速度增大但同截面速度大小不同,装置喷沙由断续变为连续出沙,出沙颗粒占比随着气压增加达到最大峰值后逐渐降低,并且不同颗粒直径的在装置中的滞留时间和运动轨迹不同。目的:得到最佳喷嘴进口压力、合适的沙粒直径、最佳出沙占比的参数设置,为康复设备的下一步设计提供一定的理论支持和优化方向。     

不同加热方式对传热效率的影响

为解决传热系统效率低、沙层垂直温度分布不均匀问题,对具有不同加热方式的传热系统温度场进行实验与数值模拟,得出有效的能使沙体层垂直温度分布均匀的方式。设计了多种实验平台优化方案;采取多孔介质导热方程、DO辐射模型及标准k-ε湍流模型,创建3维热物理模型,将传热系统中的气固耦合问题通过有限体积方法进行了计算,对系统的温度场分布情况在不一样的边界条件基础下进行数值模拟,同时也对实验结果进行比较。通过研究得知了自然对流-多向加热明显的提高了系统的传热效率,使沙体层垂直温度分布均匀化,以及强迫对流对多向加热的系统温度变化没有明显影响。     

塑料切黏机刀架结构的有限元分析与结构优化

以自主开发的数控塑料切黏机的刀架为研究对象,以提高刀架刚度为目的,完成了切黏机刀架的三维装配模型,分析了切黏机刀架的结构和变形特点,对刀架关键零件支架进行了三维有限元分析和计算,通过计算三种方案的最大变形量,选择了较合理的支架结构,并在此基础上对支架结构进行了优化.研究结果为切黏机刀架结构的优化和进一步改进设计提供了理论依据.     

基于动网格技术的沙疗床优化设计与研究

市面上沙疗床存在温度分布不均匀等问题,对其进行传热优化,增加搅拌功能,增强沙子的热对流效果。基于计算流体力学和动网格技术,建立搅拌传热的抽象模型,分析出不同加热条件下,沙子流场和温度场的具体情况,探究沙体温度变化规律和热对流效果。为验证模拟计算的温度场结果,设计实验方案并搭建实验平台和传动系统,完成不同加热条件的实验。结果表明：搅拌传热可以增强热对流效果,减少局部热量堆积;搅拌轴在沙体的中间层安装得越密集,对沙子传热的热对流增强效果越好,加热后得到的温度场分布越均匀。     

气固耦合喷嘴装置内颗粒运动特性分析北大核心CSCD

针对康复医疗新研发的喷沙医疗系统实验过程中的问题:低压工作时,喷嘴管道堵塞断续,颗粒速度小、冲击力小;高压工作时,颗粒速度大,冲击力大但是伴随着颗粒量明显减少等现象,不能达到稳定工况、冲击力适中、颗粒数占比高等设计研究目的。基于流体动力学理论,利用Fluent软件对内部流场进行数值模拟,获得流体区域的速度分布图、沙粒数目占比图,沙子颗粒运动特性图和滞留时间运动迹线图。结果表明:随着气压增加,沙粒速度增大但同截面速度大小不同,装置喷沙由断续变为连续出沙,出沙颗粒占比随着气压增加达到最大峰值后逐渐降低,并且不同颗粒直径的在装置中的滞留时间和运动轨迹不同。目的:得到最佳喷嘴进口压力、合适的沙粒直径、最佳出沙占比的参数设置,为康复设备的下一步设计提供一定的理论支持和优化方向。     

日光模拟器高度和加热速率之间的数学模型研究

针对均匀布置的辐射热源且被辐射面形状规则、表面平整的条件,建立高度和加热速率之间的数学模型,推导经验公式。分别针对无光线叠加和存在光线叠加两种情况进行讨论,得出不同的经验公式。同时进行数值仿真和搭建实验平台,对数学模型进行验证。结果显示处在最优解区域的加热速率明显高于区域之外。     

新型高碳高合金冷作模具钢的退火组织和性能

通过炉前加入稀土硅铁合金、钛-铁和铌-铁对铸造高碳高合金冷作模具钢进行变质处理,利用扫描电镜、X射线能谱仪（EDS）及硬度仪等测试手段研究了该钢铸态及退火状态的微观成分、组织及性能特点.结果表明：经过变质处理细化了晶粒,使连续网状碳化物断开,改善了铸态原始粗大及不均匀组织,降低了钢的硬度,改善了机加工性能.