应用于微重力环境的旋转流变仪设计
发布时间：2021-04-26 02:49
微重力流体科学是研究微重力环境下流体介质运动规律的一门新兴学科,我国的微重力流体科学尚处在起步阶段,需要大量的科学实验数据作为支撑。为推动我国微重力流体科学发展,开展微重力实验研究探索,填补我国微重力流变实验空白,本文依托于中国载人航天工程“微重力流体物理实验柜”项目,利用蜗轮蜗杆和莫式锥度设计了旋转流变仪的自锁结构及支持快速更换的高精度剪切结构,完成了样机研制,并进行了粘度测量实验。实验结果表明该测量系统测量精度随被测样品粘度增大而提高,适用于测量中高粘度的样品。本文主要内容如下:1)以简单剪切流动为例建立了粘度、剪切速率和剪切应力三者的数学关系模型,分析了温度、压强等因素对粘度的影响和流变测量的边界条件。从旋转流变仪的工作原理出发,建立了三种转子结构参数与被测样品粘度之间的数学关系模型,分析了不同转子结构的适用范围和各自的优缺点,为设备的研制打下基础。2)通过对特殊运输条件和应用环境的分析,提出的针对微重力环境下应用所需的相关功能,分析了相关指标。根据相关功能和指标制定了系统设计方案,明确了各部分的功能,给出了实现方法,兼顾多项指标完成了所需器件的选型,并对扭矩传感器进行了振动实验...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与研究意义
1.1.1 流变学
1.1.2 流变仪及其发展现状
1.2 国外微重力流变实验的发展现状
1.3 流体科学实验柜概述
1.4 本文的主要研究目的和内容
第2章 流体与粘度
2.1 流体及其分类
2.1.1 牛顿流体
2.1.2 非牛顿流体
2.2 粘度测量
2.2.1 粘度基本概念
2.2.2 影响粘度的因素
2.3 流变测量的边界条件
2.4 本章小结
第3章 旋转流变仪方案设计
3.1 旋转流变仪
3.1.1 同轴圆筒式流变仪
3.1.2 锥板式流变仪
3.1.3 平行平板式流变仪
3.2 样机研制需求
3.3 研制指标
3.4 流变仪系统组成
3.5 器件选型
3.5.1 直线位移滑台
3.5.2 旋转剪切电机
3.5.3 扭矩传感器
3.5.4 测距传感器
3.6 本章小结
第4章 流变仪硬件与结构设计
4.1 采集控制模块设计
4.2 结构设计
4.2.1 扭矩测量结构
4.2.2 直线位移结构
4.2.3 发射锁紧结构
4.2.4 重量控制
4.3 本章小结
第5章 实验与分析
5.1 设备搭建
5.2 振动实验
5.3 粘度测量实验
5.4 误差分析
5.5 结论
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁流变胶泥流变学特性测试装置研究[J]. 叶宇浩,廖昌荣,孙凌逸,谢磊. 仪器仪表学报. 2017(09)
[2]旋转流变仪及其在塑料中的研究应用[J]. 辜婷,朱大勇,刘典新,鲁圣军,王彩红. 塑料工业. 2017(02)
[3]空间站微重力流体实验设备需求分析[J]. 贾艳梅,钟红恩,张波常. 空间科学学报. 2016(04)
[4]实践十号:向空间强国迈进[J]. 孙秋霞. 中国科技奖励. 2016(05)
[5]在太空中搭建的临时实验室 我国首颗微重力科学实验卫星实践-10凯旋[J]. 宗河. 国际太空. 2016(04)
[6]搭载实践十号卫星的蒸发液滴空间实验研究[J]. 刘秋生,解京昌,朱志强,林海,陈雪,徐国峰,高源. 力学与实践. 2016(02)
[7]PMMA熔体黏度影响因素实验研究[J]. 王海雄,吕永虎,李积彬. 中国塑料. 2016(02)
[8]污泥流变特性及其变化规律的研究进展[J]. 曹秀芹,崔伟莎,王洪臣,齐鲁,李彩斌,王立宁. 环境工程. 2014(10)
[9]二轴生物反应器模拟微重力效应研究以及流体中微载体运动分析[J]. 郭林伟,陈敏,张翔. 福建农业学报. 2014(06)
[10]非牛顿流体材料在工业领域的应用与展望[J]. 彭岩,吕冰海,纪宏波,孙磊,董晨晨,袁巨龙. 轻工机械. 2014(01)
博士论文
[1]超高分子量HPAM溶液流变行为与双螺带螺杆桨搅拌流场研究[D]. 张敏革.天津大学 2009
[2]表面活性剂减阻流体减阻机理与传热性能的实验与数值计算研究[D]. 张红霞.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]二氧化碳泡沫流体在管道内流变学特性的实验研究[D]. 张健.青岛科技大学 2016
[2]剪切稀化流体中微泡群动力学CFD-PBM三维模拟研究[D]. 朱萍.天津理工大学 2016
[3]高压毛细管流变仪的研制[D]. 周国奎.哈尔滨理工大学 2015
[4]基于光电角度传感器的同轴双筒流变仪的研制[D]. 邓建.中国海洋大学 2014
[5]羧甲基纤维素糊料的粘弹性及其在活性染料印花中的应用[D]. 米凯.中原工学院 2014
[6]粘弹性流体微通道流动特性及其强化混合应用研究[D]. 曹阳.哈尔滨工业大学 2011
[7]可描述加速蠕变的流变力学组合模型和煤岩的蠕变试验研究[D]. 边金.重庆大学 2002
本文编号：3160581
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景与研究意义
1.1.1 流变学
1.1.2 流变仪及其发展现状
1.2 国外微重力流变实验的发展现状
1.3 流体科学实验柜概述
1.4 本文的主要研究目的和内容
第2章 流体与粘度
2.1 流体及其分类
2.1.1 牛顿流体
2.1.2 非牛顿流体
2.2 粘度测量
2.2.1 粘度基本概念
2.2.2 影响粘度的因素
2.3 流变测量的边界条件
2.4 本章小结
第3章 旋转流变仪方案设计
3.1 旋转流变仪
3.1.1 同轴圆筒式流变仪
3.1.2 锥板式流变仪
3.1.3 平行平板式流变仪
3.2 样机研制需求
3.3 研制指标
3.4 流变仪系统组成
3.5 器件选型
3.5.1 直线位移滑台
3.5.2 旋转剪切电机
3.5.3 扭矩传感器
3.5.4 测距传感器
3.6 本章小结
第4章 流变仪硬件与结构设计
4.1 采集控制模块设计
4.2 结构设计
4.2.1 扭矩测量结构
4.2.2 直线位移结构
4.2.3 发射锁紧结构
4.2.4 重量控制
4.3 本章小结
第5章 实验与分析
5.1 设备搭建
5.2 振动实验
5.3 粘度测量实验
5.4 误差分析
5.5 结论
第6章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁流变胶泥流变学特性测试装置研究[J]. 叶宇浩,廖昌荣,孙凌逸,谢磊. 仪器仪表学报. 2017(09)
[2]旋转流变仪及其在塑料中的研究应用[J]. 辜婷,朱大勇,刘典新,鲁圣军,王彩红. 塑料工业. 2017(02)
[3]空间站微重力流体实验设备需求分析[J]. 贾艳梅,钟红恩,张波常. 空间科学学报. 2016(04)
[4]实践十号:向空间强国迈进[J]. 孙秋霞. 中国科技奖励. 2016(05)
[5]在太空中搭建的临时实验室 我国首颗微重力科学实验卫星实践-10凯旋[J]. 宗河. 国际太空. 2016(04)
[6]搭载实践十号卫星的蒸发液滴空间实验研究[J]. 刘秋生,解京昌,朱志强,林海,陈雪,徐国峰,高源. 力学与实践. 2016(02)
[7]PMMA熔体黏度影响因素实验研究[J]. 王海雄,吕永虎,李积彬. 中国塑料. 2016(02)
[8]污泥流变特性及其变化规律的研究进展[J]. 曹秀芹,崔伟莎,王洪臣,齐鲁,李彩斌,王立宁. 环境工程. 2014(10)
[9]二轴生物反应器模拟微重力效应研究以及流体中微载体运动分析[J]. 郭林伟,陈敏,张翔. 福建农业学报. 2014(06)
[10]非牛顿流体材料在工业领域的应用与展望[J]. 彭岩,吕冰海,纪宏波,孙磊,董晨晨,袁巨龙. 轻工机械. 2014(01)
博士论文
[1]超高分子量HPAM溶液流变行为与双螺带螺杆桨搅拌流场研究[D]. 张敏革.天津大学 2009
[2]表面活性剂减阻流体减阻机理与传热性能的实验与数值计算研究[D]. 张红霞.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]二氧化碳泡沫流体在管道内流变学特性的实验研究[D]. 张健.青岛科技大学 2016
[2]剪切稀化流体中微泡群动力学CFD-PBM三维模拟研究[D]. 朱萍.天津理工大学 2016
[3]高压毛细管流变仪的研制[D]. 周国奎.哈尔滨理工大学 2015
[4]基于光电角度传感器的同轴双筒流变仪的研制[D]. 邓建.中国海洋大学 2014
[5]羧甲基纤维素糊料的粘弹性及其在活性染料印花中的应用[D]. 米凯.中原工学院 2014
[6]粘弹性流体微通道流动特性及其强化混合应用研究[D]. 曹阳.哈尔滨工业大学 2011
[7]可描述加速蠕变的流变力学组合模型和煤岩的蠕变试验研究[D]. 边金.重庆大学 2002
本文编号：3160581
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