基于納米復(fù)合材料的低能耗熱流控制模塊.pdf

1、為改善超精密加工系統(tǒng)的熱態(tài)特性，借助熱控制模塊控制功能部件之間的熱流傳遞，優(yōu)化系統(tǒng)的熱流場，從而間接的控制系統(tǒng)的溫度場是一種較為有效的方法。目前國內(nèi)外研究的此類熱控制模塊可分為被動型和主動型兩類。被動型熱控制模塊能耗低，但可控性差；主動型熱控制模塊控制精確，但能耗大，熱耦合效應(yīng)明顯，這些都限制了在超精密加工系統(tǒng)中的深入應(yīng)用。結(jié)合博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(基于納米復(fù)合材料的低能耗熱流放大及縮小機(jī)理研究，編號：200803350028)和

2、國家科技重大專項(xiàng)(高性能七軸五聯(lián)動數(shù)控成形磨削機(jī)床及關(guān)鍵技術(shù)研究，編號：2009ZX04014-026-04)，對熱流控制模塊的設(shè)計和控制策略進(jìn)行了改進(jìn)。首先，基于碳納米管復(fù)合材料制備各向異性導(dǎo)熱體，優(yōu)化模塊的熱流傳遞通路；其次，應(yīng)用多模態(tài)的半主動控制策略。具體包括：
　　 第一章：本章介紹了碳納米管復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀，詳細(xì)分析了碳納米管復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能及其影響因素。闡述了應(yīng)用于超精密加工系統(tǒng)的熱控制模塊的研究成果以及存在的問

3、題。最后論述了論文的研究目的和意義，以及論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)。
　　 第二章：本章介紹了低能耗熱流控制模塊的工作原理和組成結(jié)構(gòu)，詳細(xì)闡述了熱網(wǎng)絡(luò)法的理論基礎(chǔ)和建模方法，完成了虛擬樣機(jī)的建立。
　　 第三章：本章首先介紹了基于熱電偶的溫度場檢測裝置的發(fā)展及應(yīng)用，詳細(xì)闡述了低能耗熱流控制模塊實(shí)驗(yàn)平臺的搭建方案。依據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺的實(shí)測數(shù)據(jù)修改了虛擬樣機(jī)中的相關(guān)參數(shù)，完成了虛擬樣機(jī)的擬實(shí)化研究。
　　 第四章：本章首先通

4、過與主動型熱流控制器的對比，驗(yàn)證了低能耗熱流控制模塊控制性能的提高和能耗的降低。之后在虛擬樣機(jī)中分析了關(guān)鍵參數(shù)變化對模塊控制性能的影響，為控制策略的提出奠定了基礎(chǔ)。
　　 第五章，本章詳細(xì)闡述了低能耗熱流控制模塊以對流換熱系數(shù)為關(guān)鍵變化參數(shù)的多模態(tài)半主動控制策略，進(jìn)行了控制策略的仿真，并做了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證控制策略的有效性。
　　 第六章，對全文進(jìn)行總結(jié)，回顧本文的研究思路和成果，分析下一步的研究方向，為將來的研究提出設(shè)想