国家自然科学基金(11076024)
- 作品数：13 被引量：32H指数：4
- 相关作者：杨涛王超刘婷婷陈光焱韩宾更多>>
- 相关机构：西南科技大学中国工程物理研究院电子工程研究所中国空气动力研究与发展中心更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金四川省教育厅重大培育项目中国工程物理研究院科学技术发展基金更多>>
- 相关领域：机械工程自动化与计算机技术理学电气工程更多>>
- 空气轴承节流器阵列气膜压强的等效电路建模被引量：4
- 2012年
- 对于空气轴承中气膜的复杂湍流运动,无法直接用解析法求解其雷诺方程。针对计算流体力学(Computational fluiddynamics,CFD)方法计算大规模节流器阵列气膜压强分布所需时间较长的问题,提出一种结合节流器单元气膜等效电路建模与分段非线性插值的气膜压强分布解析计算方法。在CFD仿真得到单元气膜压强分布的基础上,建立以线性电阻网络表示的多端口单元气膜稳态等效电路模型,确定了其中的模型参数。通过对单元气膜进行区域划分,借助PSpice电路仿真得到的关键点电位数据,确定气膜压强的分区段插值函数,从而计算得到单元气膜承载力,与CFD仿真结果相比误差为3.7%。通过16个单元的互联建立4 4阵列等效电路模型,可快速计算出阵列气膜的承载力。与CFD仿真相比,4 4阵列等效电路模型的计算误差为8.74%,而计算速度提高三个数量级以上。
- 杨涛陈改革陈立韩宾
- 关键词：空气轴承计算流体力学
- 惯性微流体开关阈值特性与响应历程的数值仿真被引量：5
- 2012年
- 根据变矩形截面微通道惯性微流体开关的结构和工作机理,建立了水银液滴在临界状态下的开关静态阈值模型。采用VOF模型,考虑了表面张力作用和接触角效应,模拟了水银液滴在微通道中的动态时间历程,较准确地反映了液滴形状连续变化中的关键特征。通过对水银液滴速度随时间变化的跟踪,验证了开关具有阈值特性。仿真分析了微阀门宽度、微通道深度等结构参数对加速度阈值的影响,从而验证了阈值解析公式。当接触角为130°至170°时,数值仿真结果显示开关的响应时间随着接触角的增大而减小。讨论了不同网格尺寸对开关动态过程仿真计算结果的影响,结果曲线表明在仿真设置条件下计算结果对网格尺寸依赖较小。
- 蔺怡杨涛刘婷婷陈光焱王超
- 关键词：微流体惯性开关数值仿真阈值特性
- 水银微流体惯性开关的制作与测试被引量：1
- 2013年
- 针对传统微机械"固—固"型触点开关存在触点磨损、接触不稳定、导通电阻大、抗干扰能力差等缺点,设计制作了一种利用水银液滴在变矩形截面微通道中的流动来实现通断的微流体惯性开关。利用阳极键合和DRIE技术制作了开关微通道,采用溅射沉积方式沉积了Cr金属薄膜,分别通过离心转台和加速度传感器测试了开关的准静态阈值和冲击阈值,实验测试结果分别为8.525,5.09 gn。实验结果表明:冲击阈值较准静态阈值小。
- 徐媛杨涛蔺怡刘婷婷陈光焱王超
- 关键词：惯性开关微流体微机械加工
- 移动副速度对空气轴承影响的CFD仿真分析被引量：3
- 2012年
- 研究空气轴承优化控制问题,针对高速移动副空气轴承对空气轴承气膜特性会影响定位精度特点,空气轴承采用非结构化网格实现了多节流器气膜的耦合,设计的密度可控的非均匀网格划分方案克服了最大最小尺寸比偏大给实际带来的困难。根据FLUENT用三维双精度耦合隐式标准k-ε粘性湍流两方程模型,仿真得到了不同移动副速度时,阵列多节流器耦合后的质量流量、气膜压强分布和速度分布,为辨识高速移动副时多节流器耦合的气膜数学模型提供了详实数据。当增大移动副速度时,耗气量减小但气膜承载力增加,为高速移动副空气轴承的优化设计提供了依据。
- 陈改革杨涛陈立韩宾
- 关键词：静压空气轴承计算流体力学
- 应用双埋层SOI工艺制备低g值微惯性开关被引量：7
- 2012年
- 采用双埋层SOI(Silicon-On-Insulator)材料,结合KOH腐蚀工艺、电感耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺、阳极键合以及喷雾式涂胶工艺,研制了一种基于平面矩形螺旋梁的低g值微惯性开关。利用二氧化硅KOH腐蚀/ICP刻蚀自停止的特点,平面矩形螺旋梁厚度的精度为±0.46μm。分析了双埋层SOI材料的电学特性,采用等电位技术,实现了双埋层SOI与上下两层硼硅玻璃的阳极键合。采用玻璃无掩模湿法腐蚀技术,在玻璃封盖底部设计制作了大小为200μm×200μm的防粘连凸台,解决了芯片在清洗干燥过程中的粘连问题。采用ICP刻蚀用硅衬片方法,解决了ICP刻蚀工艺中高温导致的金硅共晶合金问题。实验验证显示,提出的方法效果较好,芯片成品率得到较大提高,为大批量地研制低g值微惯性开关提供了可靠的工艺基础。
- 王超吴嘉丽陈光焱
- 关键词：等电位
- 微加速度开关中水银微液滴流动特性的研究
- 2014年
- 为了解决传统微加速度开关接触磨损、信号跳变等问题,增强接触可靠性,采用液态金属取代传统微开关的固-固接触方式。基于液态金属的微加速度开关是通过液态金属水银液滴在加速度作用下实现开关动作,具有无可动部件、低接触电阻、寿命长、允许通过大电流等特点。利用FLUENT软件的VOF-CSF模型对水银微加速度开关进行了数值仿真分析,研究了接触角、水银体积和温度对水银在微加速度开关中流动特性的影响。为能真实反映水银流动特性,更采用FLUENT中的用户自定义程序UDF考虑了动态接触角的情况。仿真结果与理论结果表明接触角和水银微液滴体积对流动特性影响较大,温度对流动特性影响较小。
- 刘婷婷苏伟杨涛王超韩宾
- 关键词：微加速度开关流动特性仿真
- 水银微流体惯性开关的研制(英文)被引量：1
- 2013年
- 针对传统微机械"固-固"型触点开关存在信号跳变、触点磨损等缺点,研制了一种利用水银液滴在变矩形截面微通道中流动来实现通断的微流体惯性开关.结合解析分析和数值仿真确定了影响开关阈值的微阀门宽度、微通道深度、侧壁扩张角等关键结构参数,并将田口稳健设计方法用于参数的优化设计,利用响应面法和信噪比(SNR)优化得到了微阀门宽度、微通道深度、侧壁扩张角分别为175μm、245μm和8°;采用阳极键合和反应离子深刻蚀(DRIE)制作了硅微通道,利用溅射沉积方式沉积了约100 nm厚的铬电极,并对开关样机进行了离心测试.实验测试结果表明,开关的闭合阈值为9.536g,与目标值9.8g的偏差为2.7%.
- 徐媛杨涛蔺怡刘婷婷王超
- 关键词：惯性开关微流体稳健设计微机械加工
- 基于模糊贝叶斯网络的堆垛机系统可靠性分析被引量：7
- 2014年
- 为解决因缺乏实际数据而无法准确估计堆垛机系统和部件的失效概率问题,提出了基于模糊集理论和主观贝叶斯方法的模糊贝叶斯网络诊断策略。该方法首先将故障树转换成相应的贝叶斯网络,然后运用模糊集理论,将专家给出的关于基本事件失效概率的主观语言评判值转换成模糊数,并通过去模糊化处理得到精确解。针对因事件的多态性所引起的条件概率不确定问题,该方法采用主观贝叶斯方法进行估计。通过堆垛机通信模块的可靠性分析实例,验证了该方法是有效的,表明其能够克服在系统建模时的参数不确定问题。
- 吕婷杨涛韩宾张宝
- 关键词：贝叶斯网络模糊集理论多状态
- 低g值微惯性开关防粘连结构的设计与制作
- 2012年
- 低g值微惯性开关是一种感受惯性加速度、执行开关机械动作的精密惯性装置。为了解决开关芯片在清洗干燥过程中的粘连问题,提高器件的成品率,提出了防粘连的梯形凸台结构。该结构尺寸约为135μm×135μm×20μm,采用玻璃无掩膜湿法腐蚀技术在深约85μm的玻璃封盖底部实现。通过减小质量块与玻璃封盖底部的接触面积,弱化液体表面张力和范德华力的影响,避免了粘连现象的发生,使得低g值微惯性开关芯片在清洗干燥环节的合格率约达95%。采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装技术,完成了带有防粘连凸台结构的低g值微惯性开关的制作。玻璃无掩膜湿法腐蚀技术具有工艺简单、便于操作等优点,它的成功应用较好地满足了器件产业化的要求,为批量研制低g值微惯性开关提供了可靠的工艺基础。
- 王超吴嘉丽张莉
- 关键词：防粘连
- 强光辐照下白宝石高反镜尺寸对热变形的影响被引量：1
- 2014年
- 为了进一步减小白宝石(Al2O3)高反镜在强光辐照下的热变形,提高光束质量,研究了白宝石高反镜厚度、直径尺寸对热变形的影响。采用以极坐标表示的热传导方程和热变形公式来描述白宝石高反镜的温度场分布和位移场分布;在有限元分析软件中建立数值计算模型,并计算了不同厚度、直径尺寸下的温度场和位移场,得到了热变形随厚度尺寸和直径尺寸变化的规律。结果表明,影响白宝石高反镜反射面峰谷值变化的主要因素是温度,而尺寸变化对温度和刚度均有影响;选择合适的高反镜直径和厚度尺寸,可以有效降低镜面温升,同时得到合适的轴向结构刚度,从而减小反射镜镜面热变形。该研究结果对强光辐照下白宝石高反镜尺寸设计和选择具有一定的参考价值。
- 梅艳莹杨涛
- 关键词：光学设计热变形有限元分析
