基于納米復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，熱耦合效應明顯，這些都限制了在超精密加工系統(tǒng)中的深入應用。結合博士學科點專項科研基金項目(基于納米復合材料的低能耗熱流放大及縮小機理研究，編號：200803350028)和

2、國家科技重大專項(高性能七軸五聯(lián)動數(shù)控成形磨削機床及關鍵技術研究，編號：2009ZX04014-026-04)，對熱流控制模塊的設計和控制策略進行了改進。首先，基于碳納米管復合材料制備各向異性導熱體，優(yōu)化模塊的熱流傳遞通路；其次，應用多模態(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合材料的研究現(xiàn)狀，詳細分析了碳納米管復合材料的導熱性能及其影響因素。闡述了應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容和結構。
　　 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構，詳細闡述了熱網(wǎng)絡法的理論基礎和建模方法，完成了虛擬樣機的建立。
　　 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)展及應用，詳細闡述了低能耗熱流控制模塊實驗平臺的搭建方案。依據(jù)實驗平臺的實測數(shù)據(jù)修改了虛擬樣機中的相關參數(shù)，完成了虛擬樣機的擬實化研究。
　　 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。之后在虛擬樣機中分析了關鍵參數(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。
　　 第五章，本章詳細闡述了低能耗熱流控制模塊以對流換熱系數(shù)為關鍵變化參數(shù)的多模態(tài)半主動控制策略，進行了控制策略的仿真，并做了相應的實驗驗證控制策略的有效性。
　　 第六章，對全文進行總結，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想