国家重大科学仪器设备开发专项(2013YQ040911)
- 作品数：18 被引量：34H指数：4
- 相关作者：马炳和谢华田于逵张楠孙海浪更多>>
- 相关机构：西北工业大学中国船舶科学研究中心南京水利科学研究院更多>>
- 发文基金：国家重大科学仪器设备开发专项国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术水利工程理学机械工程更多>>
- 热膜式剪应力传感器在破碎波作用下的应用初探被引量：2
- 2017年
- 破波区床面剪应力的正确认知对于揭示海岸泥沙输运以及地貌演变的机理具有重要意义。波浪破碎以后带来的紊动和涡旋会对床面剪应力产生显著的影响。采用MEMS柔性热膜式壁面剪应力传感器在波浪水槽中开展了破碎波作用下的床面剪应力测量应用测试。实验结果表明该壁面剪应力传感器可以应用于破碎波作用下的床面剪应力测量。在破波点之前可以根据近底流速辅助该传感器判断床面剪应力的方向。床面剪应力在波浪破碎之前变化较为平缓,在波浪破碎之后床面剪应力的波动和极值都会增大。斜坡上沿程最大床面剪应力均值的极值出现于卷破水舌入射点之后。
- 郝思禹夏云峰徐华蔡喆伟
- 关键词：波浪破碎
- 水下MEMS壁面剪应力传感器标定不确定度分析研究被引量：3
- 2017年
- 针对MEMS壁面剪应力传感器进行了标定及其不确定度分析工作。标定基于压力梯度法,使用扁平校验水槽作为主要的试验装置。测量不同壁面剪应力下的MEMS输出电压信号,通过最小二乘拟合可获得标定系数。反复进行壁面剪应力及电压测量,同时查找相关产品说明书获得壁面剪应力及标定系数的不确定度。试验结果表明,剪应力测量的相对扩展不确定度小于7%,且外流速度越大,剪应力测量的不确定度越小,因此扁平校验水槽能够提供较高精度的剪应力输入;电压测量的相对扩展不确定度小于7%,且外流速度越大,电压测量的不确定度越小,因此传感器能够可靠地用于流体壁面剪应力的测量;标定曲线具有合理的形态且拟合相关性较高,因此标定公式具有较好的可靠性。
- 沈雪田于逵张璇孙海浪谢华张楠
- 关键词：MEMS传感器
- 水下壁面剪应力传感器温控标定装置研究
- 2017年
- 新型壁面剪应力传感器的出现为河口海岸工程中水下壁面剪应力的准确测量提供了新的方式。热式壁面剪应力传感器受环境温度影响显著,相关传感器的研究与应用需要准确的标定。本文基于宽扁管道内壁面切应力与沿程压力梯度的关系,研发了一种具有温控功能的水下壁面剪应力传感器静态标定装置,可实现不同水温条件下的壁面剪应力输出。该标定装置可提供的最大水温在35℃。最后通过对MEMS柔性热膜式壁面剪应力传感器在不同水温条件下的静态标定实验,确定了不同水温条件下传感器的标定系数,结果表明标定系数B与水温呈线性相关。
- 夏云峰郝思禹徐华蔡喆伟张世钊闫杰超
- 关键词：水下温控
- 热敏式剪应力仪在波流动力研究中的应用被引量：1
- 2017年
- 河口海岸泥沙运动直接受制于床面剪应力的大小,因此通过床面剪应力来研究泥沙运动基本问题是泥沙运动理论研究的重要途径,然而目前尚未有效形成波流复杂动力作用下床面剪应力的量测计算方法。本文利用基于微纳米技术的热敏式剪应力新型仪器,在波流长直水槽内开展了床面剪应力量测研究工作。研究表明,热敏剪应力仪响应频率高、稳定性好,量测成果较好地反映了波流作用下床面剪应力变化基本规律,热敏剪应力仪可用于波流等复杂动力作用下床面剪应力的量测。根据试验量测成果,提出了波流合成剪应力计算初步方法,可为复杂动力作用下泥沙运动基本理论问题的深入研究提供参考。
- 徐华夏云峰蔡喆伟郝思禹张世钊
- 关键词：剪应力泥沙运动
- 水下平板壁面剪应力MEMS测量研究进展被引量：2
- 2017年
- 围绕水下平板壁面剪应力测量进行了一系列的试验测试研究工作,包括MEMS壁面剪应力传感器标定、平板模型设计、微弱信号测量系统开发、平板边界层参数估计与CFD仿真分析以及近壁面速度剖面LDV测量等。对于速度为0.2~0.7m/s的来流,基于MEMS传感器阵列对水下壁面剪应力进行了测量,同时使用LDV进行速度剖面测量,并通过对速度剖面的拟合求解出平均壁面剪应力值。通过比较可知,MEMS测量结果、LDV速度剖面法拟合结果和经验公式计算结果三者一致性较好,相互之间差别在5%以内。
- 田于逵张璇沈雪孙海浪谢华张楠
- 关键词：MEMSLDV边界层剪应力
- 热敏式壁面剪应力微传感器技术研究进展被引量：4
- 2017年
- 基于MEMS技术的热敏式微传感器为壁面剪应力的测量提供了重要手段。本文介绍了国内外热敏式壁面剪应力微传感器技术的研究发展现状,重点从硅基和柔性聚合物基2种结构角度,对其工作原理以及不同热敏式微传感器的结构、关键工艺和性能测试进行了分析。
- 孙宝云马炳和邓进军姜澄宇
- 关键词：MEMS微传感器测试技术
- 流体壁面剪应力测试仪开发与应用
- 2018年
- 由于流体的粘性作用，流体在壁面流动过程中会产生切向应力，称为壁面剪应力，其值与流体的流动状态、物理性质和测量点在流场中的相对位置有关，是分析边界层内流动状态、摩擦阻力的基础，是流体力学研究的重要课题。壁面剪应力的精确测量，在飞行器（水下航行器）减阻设计、水利工程、工业生产以及生物医学等许多领域有着广泛的需求。
- 关键词：流体力学水下航行器
- 微型热膜传感器的水下壁面剪应力标定研究被引量：3
- 2014年
- 针对水下壁面剪应力的测量需求,建立了恒流模式下微型热膜传感器的剪应力测量与标定的数学模型,设计采用了扁薄矩形水槽剪应力发生装置,并在0 ～5 Pa范围内对传感器进行了测量标定实验.实验结果验证了测量与标定模型的正确性,标定实验的确定系数均超过了0.995,均方差保持在10-4量级,呈现良好的重复性与一致性,为水下壁面剪应力的测量应用奠定了重要基础.
- 李晓莹李雁冰马炳和王雷涛
- 水下MEMS壁面剪应力传感器标定方案仿真分析与实验验证被引量：4
- 2016年
- 壁面剪应力的精确测量对于研究水下物体边界层流动、寻求有效的减阻增效措施至关重要。MEMS壁面剪应力传感器的标定,首先是最基本的静态标定,决定了其测量的精度和数据的可信度。为辅助实现水下MEMS壁面剪应力传感器的精确标定,本文对采用槽道流法的精密标定装置流动条件进行数值仿真及激光多普勒测速仪测速实验,确定了标定试验段中流场从槽道入口处充分发展至稳定所需长度、压力分布情况及所能给定标定使用的壁面剪应力范围,进而设计标定方案;壁面剪应力的实验结果与数值计算和理论分析对比吻合较好,验证了标定方案的合理性,为下一步开展MEMS剪应力传感器阵列水下标定试验提供技术基础。
- 黄欢孙海浪田于逵张楠谢华沈雪
- 关键词：MEMS传感器水下CFD
- 机动航态下水中航行器边界层特征参数计算建模研究被引量：1
- 2018年
- 文章基于边界层积分求解理论,进行了机动航态下水中航行器厚边界层计算建模,发展了求解动量积分方程组的数值计算方法。编写了相关计算程序。针对SUBOFF潜艇,利用编写的程序,计算得到了边界层特征参数沿艇体分布的曲线,分析研究了机动航态下边界层特征参数变化规律。结果表明,编制的计算程序可用于机动航态下水中航行器边界层特征参数计算分析,为水中航行器水动力性能评估提供技术支持。
- 谢华沈泓萃张楠田于逵
