在铸造行业中,熔体流动模拟在铸件的充型过程是至关重要的,因为它涉及到确定可能产生缺陷的关键阶段,比如冷隔、夹杂或气体陷阱以及模具侵蚀。理解和准确模拟这一过程对于获得高质量铸件至关重要。传统上,人们通过大量实验来获得模具填充的经验规则,但随着计算机的发展,通过数值模拟方法来解决非线性流体流动问题已经成为可能。 铸造过程的本质是将液态金属倒入模具型腔并让其冷却凝固。在铸造过程中,充型是形成铸件的第一个阶段。在充型过程中,由于其复杂性,很多缺陷会在模具填充过程中形成。因此,了解模具填充过程对于获得高品质铸件非常重要。但因为填充模具过程的复杂性,过去人们不得不通过大量的实验来获得填充模具的经验规则。现在随着计算机技术的发展,铸造过程中熔体流动的数值模拟取得了巨大的进步。 在铸造充型的模拟中,流动现象是由一组非线性方程所控制的,通常可以通过有限元或有限差分等数值方法来求解纳维-斯托克斯方程,从而获得液体流动状态。在早期的研究中,Chorin和Teman独立提出了投影法。1972年,Patankar和Spalding提出了简单方法,之后又相继提出了simplex方法和simplet方法。 文章介绍了一个关于铸造充型过程中熔体流动模拟的计算模型,这是一个包括连续性方程和动量方程的偏微分方程组。在本文中,作者使用了分数步长法来处理动量方程。计算被分为两个步骤:使用特征有限差分方法计算中间值;利用连续性方程得到压力的泊松方程,并通过迭代方法求解。本文还分析了方程的收敛性和稳定性。 特征分数步长法是这篇文章的关键内容,它是一种处理偏微分方程组的数值方法。这种方法通过将复杂的多变量问题分解成一系列简单问题来处理。在铸造模拟的上下文中,它可以将原本难以直接求解的动量方程拆分为两个部分,分别进行计算。这样不仅能够简化计算过程,而且可以通过交替求解每个分量,逐步获得最终的数值解。 连续性方程是描述流体流动过程中的质量守恒定律,它确保流体的密度与速度场随时间变化,但总质量保持不变。动量方程则描述了流体流动中由于作用力导致的动量变化,它与流体的速度场直接相关。 本文中提到的迭代方法是指在计算过程中反复使用同一算法直至收敛到某个解的数值计算方法。对于非线性问题,迭代方法是一种强有力的求解工具,它可以用来求解泊松方程等方程,找到满足方程的数值解。 文章中还提到了收敛性和稳定性分析,这是评估数值方法性能的重要方面。收敛性指的是随着计算过程的推进,数值解是否能无限接近于准确解;稳定性则涉及到小的计算误差是否会导致解的大波动,即计算过程是否足够健壮。 整篇文章基于数学建模与数值分析的深入研究,不仅提供了铸造充型过程熔体流动模拟的新方法,同时也为相关领域的计算流体动力学(CFD)问题解决提供了理论基础和参考。通过特征分数步长法,可以更有效地对铸造过程进行模拟,从而有助于优化铸造工艺,提高铸件质量。
2026-03-28 20:36:58 405KB 首发论文
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求解非线性互补问题的derivtive-free方法的收敛性分析,谷伟哲,鲁礼勇,最近,Hu, Huang and Chen 在[Properties of a family of generalized NCP-functions and a derivative free algorithm for complementarity problems]中介绍了一簇广义NCP-函数�
2026-03-28 17:13:56 290KB 首发论文
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在对给定文件信息进行详细知识点的提取之前,先对文件标题、描述和标签进行概述。 标题:"A method for a simpler and more convenient replica molding of high-performance PDMS chips" 指出了一种更为简易和便捷地复制高性能聚二甲基硅氧烷(PDMS)芯片的方法。PDMS因其独特的物理和化学性质,比如低毒性、良好的透光性、生物兼容性以及气相沉积兼容性等,在生物医学、化学分析等领域中被广泛用于微流控芯片的制备。 描述:"精密PDMS微流控芯片简易制作方法改进,张金玲,杨芃原"。这意味着文章中将介绍一种新的方法,该方法是对传统微流控芯片制作方法的改进,尤其是对于那些具有复杂精密结构的微流控硅酮芯片的制作流程,使之变得更简单。 标签:"首发论文",这表明这篇论文是首次发表的相关研究成果,代表着科研人员的研究成果和创新思路。 接下来,我们从内容部分提取的知识点如下: 1. 背景和目标:文章简要介绍了研究背景和目标,说明了软光刻技术之所以广泛用于微流控电路的快速原型制作,是因为其在生化分析、化学反应以及基于细胞的微分析等应用中具有重要的地位。软光刻技术在特征密度、流体处理复杂度和通道路径设计方面存在限制,因此可靠高效的大规模制造技术对于组装单层和多层微流控设备以及高密度微腔阵列的形成至关重要。 2. 微流控技术介绍:文中提到了微流控技术的基础,即复制模具上具有光刻图案的光敏树脂结构和聚二甲基硅氧烷(PDMS)。PDMS是微流控芯片制造中最广泛使用的弹性材料。 3. PDMS芯片制造和释放改进:文章介绍了一种对标准软光刻制程的改进方法,使得高密度微结构的PDMS器件从复制模具中更容易释放。相比于传统微细加工技术,该方法增加的唯一额外步骤是进行一次PDMS薄膜的单次旋涂。 4. 实验验证:通过使用包含有50微米深的SU8微腔阵列的硅片,验证了该方法的可行性。硅片具有不同密度(最高密度达到50,000/cm2)的微腔阵列,这些结构是通过软光刻技术制备的。 5. 关键词:在研究中提到的关键技术术语包括微流控技术(microfluidics)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和软光刻技术(softlithography),这些术语是理解和研究该论文的关键词。 论文中介绍的是一种改进的微流控芯片制作方法,其主要创新点在于通过加入单次旋涂PDMS薄膜的步骤,简化了高密度微结构PDMS芯片的制作流程。这项技术相比于传统微流控芯片的制造方法更加简便,而且能够有效降低制造成本,因为模具可以重复使用。此外,该方法在实际的微尺度制造过程中显得尤其重要,特别是对于具有复杂微结构的芯片。实验验证表明,该方法在制备高密度微腔阵列的硅片时是可行的。这表明该技术具有较好的应用前景,尤其在需要制作复杂结构微流控芯片的生物医学、化学分析领域,为该领域的微流控设备快速制造提供了新的可能性。
2026-03-03 09:53:27 136KB 首发论文
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格子波尔兹曼方法在广义牛顿流体中的渐进分析,杨再宝,雍稳安,在这篇文章中,我们详细讨论在广义牛顿流体中的两种不同格子波尔兹曼方法。不同于Chapman-Enskog展开,我们可以得到严格的不可压广义牛�
2026-01-21 17:27:54 455KB 首发论文
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多体系统传递矩阵法可视化动力学软件设计,芮筱亭,杨海根,为实现多体系统动力学仿真及其过程与结果的快速与可视化,本文以多体系统传递矩阵法为动力学建模和计算核心,应用Open CASCADE立体几
2025-12-21 14:16:39 507KB 首发论文
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文章所探讨的是轴向磁场磁通切换容错电机的电磁性能分析,主要基于等效磁路法(Equivalent Magnetic Circuit Method, EMC)。该研究由林明耀和徐妲进行,并在中国科技论文在线网站上发表了。文章利用非线性等效磁路模型来分析这种新型容错电机的静态特性,包括气隙磁通密度、永磁磁链、反电动势和电感特性。研究成果与有限元分析(Finite Element Method, FEM)的预测结果进行了对比,并通过原型电机的实验验证了等效磁路法的可行性。 关键词涵盖了容错性、轴向磁场、磁通切换、等效磁路以及电磁性能。容错电机是针对电驱动系统中可能出现的故障设计的,具有能够在发生故障后依然正常工作的能力。轴向磁场电机设计通常具备短的轴向长度和高的转矩密度,使它们适合用在要求紧凑型设计的应用中,例如电动汽车。 等效磁路法是一种将电机的复杂磁场简化为磁路的分析方法,通过等效的方式计算电机的电磁参数。与复杂的有限元分析方法相比,等效磁路法的计算速度更快,参数获取也更加直接,适合用于初步设计阶段的快速评估与分析。在实际应用中,这种方法能够帮助工程师快速确定电机的关键参数,如永磁材料的使用量和结构设计,以便进一步的详细设计和优化。 本文中提出的轴向磁场磁通切换容错电机(AFFSFT)是一种新型的磁通切换永磁电机(Flux-Switching Permanent Magnet Machine, FSPMM),该种电机近年来受到越来越多的关注。AFFSFT电机特别适合于需要高容错能力的场合,例如电动汽车。其结构上包括两个部分的定子和一个转子,均具有双凸极结构。与之不同的是,传统的径向磁场磁通切换永磁电机结构设计在轴向尺寸上更为复杂,而轴向磁场设计由于其结构简单,便于生产制造且维修方便,因此在高容错性要求的应用场景中具有潜在优势。 在电机的静态特性分析中,气隙磁通密度是一个核心参数,它直接关联到电机的转矩输出能力。而永磁磁链决定了电机永磁体的磁通量大小,是磁路分析中的一个关键变量。反电动势(back electromotive force, EMF)与电机的运行速度和负载状态有直接关系,是电机设计中不可忽视的参数。电感特性则影响电机在运行中的能量转换和效率表现。 文章中提到的电机拓扑是基于六定子齿和十转子极的三相AFFSFT电机。三维结构图显示了电机的物理形态,定子和转子均采用双凸极结构,永磁体和集中式电枢绕组放置在定子中。这种结构的电机设计旨在减少材料使用并简化制造过程,从而降低整体成本,同时保证了电机的运行性能。 通过三维有限元分析(FEA)和对原型AFFSFT电机的测试,验证了等效磁路模型预测的气隙磁通分布、反电动势波形和绕组电感的准确性。实验结果与理论分析的一致性证实了等效磁路法在电机静态特性分析中的有效性。 总而言之,林明耀和徐妲的研究通过等效磁路法对轴向磁场磁通切换容错电机进行电磁性能分析,不仅为电机的初步设计提供了有效的分析手段,而且为电机设计和优化提供了理论依据。这篇文章对于电磁理论的研究,特别是对于容错电机设计的研究者和工程师来说,是具有重要参考价值的首发论文。
2025-11-25 14:59:32 550KB 首发论文
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曲面边界的格子玻尔兹曼方法在MATLAB中的实现_Lattice Boltzmann Method Implementation in MATLAB for Curved Boundaries.zip 在当今科技快速发展的时代,计算流体动力学(CFD)已成为研究流体流动和热传递现象的重要工具。其中,格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,简称LBM)作为一种新兴的模拟方法,在处理复杂几何边界和流动问题中显示出了其独特的优势。LBM结合了分子动力学的微观动力学特性与宏观流体力学的连续介质特性,它通过在离散的速度空间上求解玻尔兹曼方程来模拟流体运动。 在计算机软件领域,MATLAB是一种广泛使用的数值计算和可视化编程环境。MATLAB以其强大的科学计算能力、简洁直观的编程语言以及丰富的内置函数库,使得科研人员和工程师能够快速开发和实现复杂的算法。对于LBM的实现,MATLAB提供了一个极为便利的平台,用户可以利用MATLAB的高效矩阵计算能力和丰富的数学函数,来处理LBM中的数据结构和物理问题。 具体到曲面边界的处理,这一直是CFD研究中的一个难点。由于曲面边界的不规则性,使得网格划分和边界条件处理变得复杂,从而影响计算精度和效率。曲面边界条件的处理直接影响到计算结果的可靠性,因此开发一套能够准确模拟曲面边界条件的算法和程序具有重要的学术意义和应用价值。在MATLAB环境下,研究者可以采用内置的图形用户界面(GUI)工具箱和编程语言,来构建曲面几何模型、设置边界条件以及分析计算结果。 另外,MATLAB提供的多种优化工具箱可以帮助开发者对算法进行性能优化,从而提高求解效率。例如,对于大规模LBM模拟问题,可以利用MATLAB的并行计算工具箱,将计算任务分配到多个处理器上运行,有效缩短模拟时间。同时,MATLAB的图形处理能力也允许研究人员直观地展示模拟结果,例如,通过二维或三维图形展示速度场、温度场等物理量的分布情况。 在科学计算领域,算法的准确性和效率是评价其性能的两个关键指标。通过MATLAB实现的曲面边界LBM,不仅可以保证算法的物理准确性,还可以通过优化提高其运行效率。因此,将曲面边界格子玻尔兹曼方法在MATLAB中实现,不仅可以为科研工作者提供一个强大的研究工具,还能为工程技术人员提供一个有效的设计和分析平台。 此外,随着计算机硬件性能的不断提升,MATLAB在处理并行计算和大数据处理方面的能力也得到了加强,这为LBM在更广泛的流体动力学问题中的应用提供了可能。无论是对科研人员还是工程技术人员来说,MATLAB都是一款极具吸引力的计算平台,其在LBM领域的应用前景广阔。 MATLAB作为一个功能强大的计算工具,为格子玻尔兹曼方法在曲面边界条件下的实现提供了有力的支持。这不仅有助于推动LBM的研究和应用,也为流体力学领域的数值模拟提供了新的途径。在不久的将来,我们有理由相信,借助MATLAB平台的深入开发和应用,LBM将在工程和科学计算中发挥更加重要的作用。
2025-10-29 23:56:19 13KB
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金掺杂(Bi,Nd)4Ti3O12薄膜的铁电和光吸收特性,江鹏,阮凯斌,采用溶胶-凝胶法在石英玻璃和镀铂硅衬底上制备了金掺杂(Bi,Nd)4Ti3O12薄膜,研究了薄膜的结构、铁电和光吸收特性。薄膜结晶成层状钙钛
2025-10-24 09:06:15 238KB 首发论文
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柠檬酸法制备的CaCu3Ti4O12陶瓷巨介电性能研究,邱阳,陈亮,综采用柠檬酸溶胶凝胶工艺合成了制备了一系列的CaCu3Ti4O12样品,研究了在不同陶瓷烧结温度的下样品的巨介电特性,使用SEM,XRD,Raman等多
2025-10-23 22:57:48 489KB 首发论文
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溶胶-凝胶法制备的(Mg,Al)共掺ZnO粉体的结构与光学性能,段利兵,赵小如,本文采用X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见吸收谱、光致发光谱以及拉曼散射光谱等手段对溶胶-凝胶法制备的1%Al掺杂Zn1-xMgxO (x=0-8%)粉�
2025-10-23 18:01:00 603KB 首发论文
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