摘要：原实验不足之处在认识液体热对流现象的实验中,教材上的两个实验是使用酒精灯分别加热试管和烧杯里的水,需要的器材较多,而且需要安装调试铁架台和试管类,稳定性和安全性不高。此外,试管里的热对流现象不明显,导致学生无法很好地理解热对流的本质。在电茶壶的启发下,我引入了陶瓷电加热片,并设计了相应支架,组成了安全、稳定、高效、直观的电加热片热对流实验套件(设计图如图1)。

摘要：针对当前我国地铁站内潮湿雨伞污染地面、沾湿衣物等问题,设计一种基于热对流和微波效应的雨伞快干装置。该装置利用热风干燥、微波效应和冷风相结合的方式,实现雨伞快干(约为12 s)。所设计的传送机构能够实现全自动快干,配合凹凸型湿伞放置箱,满足不同型号雨伞自由放置的需求,大大提高行人干燥湿伞的积极性。此外,底层温气能够使湿裤脚、湿鞋快干,二次回风和冷凝装置能够实现节电节水效果。

摘要：为了解决超宽隔热条带来隔热型材的中间腔体变大,导致铝合金门窗保温效果不佳的问题,本文通过介绍整窗的传热途径,即固体传导、热对流、热辐射的理论,同等条件下,热对流对于传热途径所占的比例,分析了热对流是传热的重要途径之一,容易被设计人员忽视的问题,提出了四种具体方案解决热对流的观点,得出了玻璃下方垫棉、隔热腔体的填充、主密封区域的填充、隔热条的几何形状变化能够有效提高铝合金门窗的隔热保温的结论。

摘要：为解决高黏度中药膏剂在搅拌釜内受热不均、混合效率低下等问题,设计了新型“牛角管”式组合桨。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)中的瞬态滑移网格法,对内盘管加热下搅拌釜流场进行数值模拟研究,并对其中一种工况进行了普适性的实验验证,探究搅拌釜内中药膏剂的流场情况及温度分布规律,分析了同一组合桨不同转速下以及同一转速下不同组合桨对流场情况的影响。结果表明:新型组合桨在转速300 r/min时釜内温度以及流场混合效率最高,在该转速下,将新型组合桨与传统组合桨进行对比,“涡轮叶片”式组合桨对釜内温度分布影响能力弱,不适用于工业生产,“大叶片”式组合桨机械搅拌功耗和釜内温差均大于新型组合桨,使得新型组合桨在多方面优于传统组合桨。研究结果为工业生产提供参考。

摘要：微热加速度计和微热陀螺仪两者传感芯片结构相似,并且制备工艺完全兼容,在同一块绝缘体上硅(SOI)基板上运用同一工艺流程同时制备出了微热陀螺仪传感芯片和微热加速度计传感芯片。为了准确地创建微尺度的图案和结构,设计了四块光刻掩模版来制作该微热加速度计芯片和微热陀螺仪芯片,分别对应于接触孔开口、热敏电阻、互连布线和背面空腔。轻掺杂硅热敏电阻的可控电阻温度系数(TCR)大于传统金属丝,因此选择p型硅作为热敏电阻材料。TCR由硅片的掺杂浓度决定,使用了三种不同掺杂浓度的硅片进行对比实验,从而选定硅片的掺杂浓度为1×10^(17)cm^(-3),对应的TCR为3500×10^(-6)/℃。选择SOI作为衬底材料,显著增强了微热陀螺仪和微热加速度计的耐高温性,并且提高了其灵敏度。在电感耦合等离子体-反应离子刻蚀(ICP-RIE)和氢氟酸(HF)蒸气工艺过程中,通过光刻胶和聚酰亚胺层成功保护了非常薄和易碎的热敏电阻,在4英寸(1英寸=2.54 cm)SOI基板上一次最多可以成功制备出180个微热陀螺仪传感芯片和108个微热加速度计传感芯片,制备的微热加速度计传感芯片尺寸为2 mm×2 mm×0.4 mm,微热陀螺仪传感芯片尺寸为5.8 mm×5.8 mm×0.4 mm。分别对制备的微热加速度计和微热陀螺仪进行了测试,微热陀螺仪x轴灵敏度为0.107 mV/(°/s),y轴灵敏度为0.102 mV/(°/s),微热加速度计灵敏度为13 mV/g。通过一次工艺流程制备出两种热流体惯性传感器,极大地缩短了制备时间,降低了制备成本,成功实现了高精度的批量生产。

摘要：夏季受西太平洋副热带高压控制的中国大陆地区常发生热对流降水。文中首先利用TRMM卫星观测资料、地面自动站地表温度观测资料和NCEP资料分析了热对流降水的特征及其产生的背景条件;利用区域平均的水汽方程诊断了地表蒸发、水汽平流和水汽通量辐合项的贡献,分析了降水的水汽来源;进一步利用AREM区域数值预报模式,设计了4个敏感性试验,研究了陆气感热、潜热通量对降水的贡献。结果表明,在副热带高压控制的地区,白天强烈的非均匀地表感热加热可导致低层热空气块突破环境下沉气流而上升,周围空气补充形成辐合运动。低层空气的辐合上升既可引起水汽的汇聚,又可把低层的水汽输送到高层。同时非均匀陆面特征造成的非均匀感热和潜热通量的共同作用增强了大气的位势不稳定度,触发了对流,但感热通量对热对流降水的贡献比潜热通量略大。热对流降水的水汽除部分来自地表蒸发外,另一部分来自低层的水平通量辐合。定量计算表明二者对大气可降水量的贡献基本相当,而平流水汽的贡献很小。

摘要：为优化微机械热对流加速度计的结构布置和加工流程,提高其测量精度和灵敏度,采用了成本低廉、技术成熟的"牺牲层"技术和Si-SiO2SiO2-Si键合技术设计制作了六面体腔型式的微机械热对流加速度计模型,并通过对这种结构的模型进行温度场分析。当微机械热对流加速度计具有最高的灵敏度时,热敏元件与加热元件的最佳距离区间为[430μm,440μm]。

摘要：在分析微机械热对流加速度传感器的工作原理及其有限元仿真的基础上,对传感器的瞬态响应进行了分析,建立了描述热对流加速度传感器频率响应特性的半定量的理论模型。结合有限元仿真结果,模型预测的热对流加速度传感器的频响与实际的传感器的频响较好地吻合。设计了传感器频率补偿电路,讨论了电路参数优化的途径,通过电路仿真方法得到优化的电路参数,仿真得到的补偿之后-3 dB带宽为112.5 Hz,构筑了传感器频率补偿电路并对补偿效果进行测试。结果表明:补偿之前-3 dB带宽为22.6 Hz,补偿之后实测-3 dB带宽拓展为106.0 Hz,与仿真结果基本吻合,成功将传感器频响扩展到100 Hz以上,满足应用的需要。

摘要：原实验不足之处五年级《热在水中的传递》一课中,教材设计了两个探究活动:一是加热试管中的水,为了观察到水的流动方向,可向试管中加入感温变色粉末;二是加热大烧杯中一侧的水,加热前用滴管往烧杯中注入两滴红墨水。在教学实践中我发现,加热试管中带有感温变色粉末的水时,由于实验现象很快,学生可以捕捉到热水向上流动的现象,但很难捕捉到冷水向下流动的现象。加热有红墨水的烧杯中的水时,由于红墨水本身会扩散且加热后很快一整杯水就变红了,即使学生操作得再好,基本上也只能看到一次热对流的路径,很难理解循环流动,也不能直观地看到向下流动的是冷水。

摘要：为进一步提高微机械热对流加速度计的设计精度,从而为加工性能优良、灵敏度高的热对流传感器提供依据,详细分析了封闭空腔内气体在横轴和纵轴上格拉晓夫数和瑞利数的数量级,判定封闭空腔内气体流动为层流自然对流,以此为基础采用FLUENT流体分析软件对热对流加速度计内封闭空腔中气体进行数值分析,获取了不同单晶硅腔体深度的微机械热对流加速度计的温度场分布。对温度场分布的分析结果表明,微机械热对流加速度计单晶硅腔体深度为1 200μm1 500μm时,能获得最高的分辨率,此时两对称布置的热敏元件最大温差大于0.89℃/g。