分享5篇关于计算流体动力学的计算机专业论文

今天分享的是关于计算流体动力学的5篇计算机毕业论文范文, 如果你的论文涉及到计算流体动力学等主题,本文能够帮助到你

大口径水平螺翼式水表耐久性设计与试验研究

这是一篇关于叶轮式水表,流量性能,计算流体动力学,耐久性,结构设计的论文, 主要内容为水资源有效管理离不开水表,作为水流量计量的仪表,水表具有使用量大、面广和品种规格多的特点。流量测量精度是冷水表的重要性能指标,冷水表流量测量国家标准包括水表的测量精度要求和水表长期使用的流量测量精度耐久性要求两个方面。本文针对大口径水平螺翼式水表流量特性耐久性问题,利用水表耐久性测试平台和水动力学数值仿真技术,开展水平螺翼式水表耐久性设计与试验研究。主要研究内容和成果包括:(1)WPHD100原结构水平螺翼式水表耐久性试验数据和磨损情况分析表明,磨损后,高区流量测量耐久性达到2级合格标准,而低区流量耐久性不达标;主要磨损部位在叶轮进水端与支架顶尖接触处,由于磨损造成摩擦力增大,流量系数减小,叶轮稳态转速下降,流量测量值减小,流量测量误差向负偏差方向偏移。(2)利用冰冻转子法建立叶轮式水表叶轮动区域与支架(后支架)静区域界面关系;利用CFX软件建立WPHD100水表水动力学分析模型,仿真结果表明叶轮转动部件轴向合力指向进水端,叶轮在反向推力作用下向进水端移动,叶轮出水端与后支架顶尖没有接触,这与水表磨损主要在进水端的实际情况一致。(3)提出了支架和后支架加导流孔、轮毂直径加大的多个结构改进方案,利用水动力学数值仿真技术对这些结构方案进行水动力学仿真分析,仿真分析结果表明,支架和后支架加导流孔方案都能有效减小指向进水端的轴向合力,而压力损失也小,是可行的计量机构结构改进方案。(4)支架和后支架加导流孔的结构方案耐久性试验结果表明后支架加导流孔方案,叶轮部件的磨损得到较大改善,流量误差达到合格标准要求,而支架加3mm导流孔方案,磨损部位从进水端变为出水端,磨损量大,流量误差达不到合格标准要求,且后支架结构简单,加工容易。因此,水表改进结构采用后支架加导流孔的方案。以上研究成果已经形成量产化的产品,研究中采用的水表水动力学仿真技术与耐久性试验相结合的开发流程,缩短了研发周期,节约了研发成本,对于全面快速提高水表的性能具有重要的指导意义。

基于神经网络的探空湿度太阳辐射误差预测及查询网站设计

这是一篇关于高空探测,计算流体动力学,太阳辐射偏干误差,神经网络算法,Web网站设计的论文, 主要内容为当前越来越多的数字探空仪被广泛的使用在大气探测中,相比于气压、温度、风速等高空气象要素的准确测量,湿度测量的精度有待提高。湿度测量数据精度的误差不仅仅来源于湿度传感器自身的误差,更易受环境中其他因素的干扰,而太阳辐射对湿度测量的影响却往往被忽视。目前这方面的研究也相对匮乏,本文首先结合太阳辐射偏干理论对湿度传感器辐射升温现象进行研究;其次采用流体动力学(CFD)软件获取数据样本集;然后将数据集通过神经网络算法进行了优化对比,精准的预测湿度测量中的太阳辐射误差;最后以Web Storm为开发工具,采用Vue.js、Koa、Mongo DB、Redis等多种前后端技术开发一款供科研工作者和高空气象探测爱好者查询、修正、学习的多功能网站。具体研究的内容如下:首先,围绕GTS1-1型和GTS1-2型探空仪展开国内外调研研究,为了防止高空中云雨的干扰,大都数湿度传感器外层都佩戴防雨帽。受气压、太阳高度角和太阳辐射量等因素的影响,防雨帽内部的空气升温导致湿度传感器感湿膜周边的温度会大于实际的大气温度,从而导致湿度测量值偏干。其次,基于南京大桥的GTS1-2测量系统模型,采用计算流体动力学(CFD)软件验证了太阳辐射偏干现象的存在,然后通过PRO/E建模、ICEM划分网格及FLUENT仿真,以高空实际探测中典型气压、太阳高度角和太阳辐射量为变量仿真出2530组湿度测量中的温度误差数据样本。通过BP、PSO-BP、GA-BP、RBF神经网络算法进行了优化对比,最终采用RBF神经网络算法构建预测模型,其可预测出不同环境下探空湿度的太阳辐射误差,且预测值与仿真值一致性较好。最后,使用Nuxt、Vue、Koa、Mongo DB、Redis等多种前后端技术全栈开发一款供科研工作者和高空气象探测爱好者查询、修正、学习的网站。网站具有用户登陆注册功能,用户可以在线了解当前高空气象探测的相关知识;在线查询当前我国的各省份高空气象探测站的分布;查询各地区天气情况;计算各地区太阳辐射的漫射和直射;在线查询探空湿度的太阳辐射误差;在线对探空仪湿度廓线进行修正。

压电振子探空温度传感器设计与辐射误差修正

这是一篇关于太阳辐射误差,压电振子,探空温度传感器,计算流体动力学,支持向量机的论文, 主要内容为在高空气温探测中,探空温度传感器的测量精度会受到许多环境因素的影响,其中引起测量误差的主要因素是太阳辐射。在高空低风速环境条件下,由于太阳辐射的影响,探空温度传感器的测量值会高于大气真实温度,由此产生的误差称为辐射误差。为降低太阳辐射误差,本文设计了一款压电振子探空温度传感器,利用压电陶瓷弯曲振动,加强传感器辐射热的扩散。利用计算流体动力学方法对压电振子传感器探头进行仿真,数值求解传感器在不同气流速度、太阳辐射强度、海拔高度条件下的辐射误差。仿真结果表明,太阳辐射误差与辐射强度、海拔高度呈单调递增关系,与气流速度呈单调递减关系。初步验证了压电振子传感器可以通过弯曲振动降低太阳辐射误差。利用支持向量机算法对仿真数据进行拟合分析。结果表明,支持向量机算法拟合精度较高。利用低气压风洞和太阳模拟器搭建一个模拟高空环境的实验平台,对传感器的辐射误差进行测试。实验结果表明,传感器太阳辐射误差实验值与算法修正值的平均绝对误差为0.05 K,均方根误差为0.055 K。为验证压电振子传感器的低辐射误差特性,将不带压电振子的热电偶传感器与其进行对比实验。实验结果表明,在气流速度和海拔高度变化范围分别为1～6 m/s和10～30 km时,压电振子传感器的辐射误差比热电偶传感器的辐射误差低,两者的平均绝对误差为0.276 K,验证了本文设计的压电振子传感器能有效降低辐射误差。本文采用Vue.js作为前端开发框架,Spring MVC作为后端开发框架,开发了一个辐射误差查询和修正系统。该系统可以查询和修改各种影响因素下的辐射误差,可以查询算法修正后的辐射误差值,完成辐射误差的修正功能。该系统的实现能为研究者观测温度变化提供了便利。

基于仿生微流道的汗液检测器件结构设计及应用分析

这是一篇关于仿生学,计算流体动力学,毛细力驱动,微流控,汗液检测器件的论文, 主要内容为人体汗液是一种含有水、离子、代谢产物、激素、小蛋白和多肽的生物流体,其中水占99%。汗液不仅具有维持体温、调节水分和电解质平衡的生理功能,还包含了关于人体生理和代谢状态的丰富化学信息,具有重要的临床和科研价值。近代以来伴随着世界人口的爆发式增长,人类正在面临着越来越严重的老龄化问题,各种慢性疾病不断增加使医疗系统承受着巨大的压力同时也增加了治疗费用的支出。为缓解各类就医压力,医疗保健系统正在逐步实现个人化医疗服务。要实现医疗领域运作模式的转型,实现个性化的精准医疗,需要将实时监测设备与互联网相关联,提高医疗诊断的效率,为患者和医护人员提供更积极友好的治疗和工作环境。可穿戴设备具有轻薄柔软、亲肤灵活、经济耐用等特点,同时兼具良好的传感性能,被广泛关注和研究。可穿戴式汗液传感器能够非侵入性、实时监测汗液中的生物标志物,从而为个人在分子水平上实现对自身生理的动态监测提供了机会。可穿戴汗液传感器具有卓越的性能,特别是在无创医疗监护方面有望发挥关键作用。然而,汗液传感器的实际应用受到不规则和数量的汗液分泌率的阻碍。汗液分析涉及几个阶段,包括汗液收集、提取、储存和检测。因此,汗液标本的采样对分析结果的准确性和可靠性有很大影响。传统的汗液采样是与后续步骤分离的,不能满足动态、现场、实时监测的需要,可能会导致样品蒸发、降解或污染等问题。新兴的可穿戴汗液传感器在提高汗液样本采集效率方面做了充分的研究和尝试。由能量驱动的汗液收集系统很大程度上依赖于外部电源。目前基于毛细自驱动的汗液采集端的口径十分微小,依赖于毛细管压力及材料的亲疏水性才能进入检测区域,采集端覆盖的汗腺数量极少,导致检测区域难以获得足够的汗液样本。较少的汗液采集量使汗液采集微流道的内部尺寸被迫降低从而提高了传感器的加工制造难度。为有效收集皮肤表面的汗液,减少汗液的浪费,本研究设计了一种应用于皮肤表面汗液检测器件的开放式汗液采集微流道结构,提高汗液检测器件采集端与皮肤的有效接触面积,有利于提高汗液采集总量。借鉴仿生学知识对开放式的汗液采集微流道进行结构优化来控制汗液流动,促进汗液运输。采用理论分析为基础,结构设计为依托,数值模拟与实验验证相结合的研究方法,设计并制备了开放式的汗液采集微流道结构。本课题的主要研究内容如下:(1)借鉴仿生学的概念,设计了基于维管植物的仿生毛细管汗液采集结构、基于开放式矩形槽的汗液采集微流道以及仿生仙人掌刺的楔形汗液采集微流道结构。数值模拟分析得到的结论表明,通过仿生设计得到的这几类集水结构都在一定程度上促进了表面液体的采集。其汗液收集量显著提升。不足之处在于,仿生毛细管的汗液采集结构,其液体抽吸受到毛细管排布的影响,汗液采集不均匀且造成了汗液的滞留。开放式矩形微流道和基于仙人掌楔形结构的仿生微流道在优化几何结构的基础上改善了毛细管吸收不均匀的缺点,然而大量汗液滞留在微流道内造成汗液样本的浪费,不利于汗液标本信号的获取。综上分析,从几何学的概念出发,结合平面空间的基本元素,将毛细管的毛细效应扩展到开放式矩形微通道结构中,对于扩大集汗面,增加集汗量具有重要意义。(2)为实现汗液在微流道内的有效运输,结合流体力学相关理论,在开放式微流道内进行结构设计,从大自然中寻找灵感,巧妙利用南洋杉叶片结构的特点,设计了具有南洋杉叶片仿生结构的开放式汗液采集微流道结构。以南洋杉叶片在横向和纵向两方向的叶片数量为变量,得到了横向排布方式为“0.5+1+0.5”即中间一列完整叶片两边半列叶片,且纵向叶片数量为12的叶片仿生结构排布方式。进一步得出用于汗液搜集的最佳液体接触角范围为30°～75°。在这种排布下的微流体通道满足汗液采集和优先积聚的要求,兼具毛细效应所具有的拉普拉斯压力。(3)光固化3D打印制备汗液采集微流道结构并进行液体吸附实验,实验结果验证了数值模拟结果的可靠性,微流道内部叶片布局为横向“0.5+1+0.5”,纵向叶片数量为12的结构设计的液体吸附和运输效果是符合要求的。开发了基于开放式微流道的汗液检测器件的设计理念并给出了设计思路。综上所述,本研究设计和优化的仿生微流道结构为实现汗液大量高效采集提供了理论和实验结果的支撑,为开放式微流道在汗液检测器件的应用提供了思路。