微小尺度通道下非定常微小流量特性研究

摘要

随着工业化程度的不断深入，液流系统也逐渐向小型化方向靠近，企业对小流量进行精准检测的需求逐步增多。在医学器材、流体器件泄露检测、复杂形状零件公差检测、超小流体元件流动特性深入研究、微小口径或超小口径精准测量和生物化学武器防护等领域中，经常需要对被检测的零件小流量进行高准确度的检测，通常微小流量检测是在定常流状态下进行的。
　　目前，定常流状态下检测流量时，检测系统一定要具有很高准确度的液流装置，并且这个装置还必须保证检测状态是压力恒定的，这大大的加大了检测装置的复杂程度；一般通用的流量仪表对于微小流量的检测有很大的误差存在，还有仪表本身的压力损失也非常大，这些问题都导致其难以很好的用于超小流量的检测系统中，定常流状态下小流量的检测原理其实就是“秒表—量杯法”。
　　针对目前微小流量检测中常见的一些问题，本文提出了一种基于石英玻璃毛细管的非定常流测量微小流量的检测原理，基于该实验原理本文开发了一套液体流量检测实验装置，在提高检测精度的同时，也得到了结构简单的实验装置，并且易于操作，消减了成本，大大地减少了测量过程中的人为因素，极大地提高了检测效率。最后，作者完成了微小流量测量的全部实验，测试得到了大量的实验数据，并且对实验数据进行了详细的分析，在数据分析的基础上，本文提出了一个合理的非线性流量数学模型，最后基于Matlab通过多元非线性回归得出了数学模型。论文的主要内容：
　　第1章，阐述了本实验进行的基本意义和本实验进行的主要目的，同时也概括了该领域的的国内外的研究现状和发展趋势，现阶段的微小流量测量领域所存在的一些主要的问题，最后叙述了本文的主要内容。
　　第2章，阐述了微小流量测量的原理方法、优缺点及其使用范围，接着论述了微小流量测量的典型实验装置。
　　第3章，详细的介绍了微小流量测量实验的检测原理、检测装置的组成、检测装置的设计、装置总体结构。
　　第4章，分析了数据之间的关系，即流量数据和压力数据的关系分析、流量数据和管径平方数据的关系分析、流量数据和管长数据的关系分析，通过这些详细的数据相关性分析，本文得出了构建流量数学模型的三个基本的假设，这三个假设是用多元线性回归法最终得到流量数学模型的基础。
　　第5章，基于详尽的测试数据分析，通过Matlab进行多元线性回归分析，最终得到了流量数学模型的各个参数，也就是得到流量数学模型。
　　第6章，总结了进行该实验存在的一些问题以及通过该实验测得的实验数据得到的流量数学模型的缺陷，最后，对该课题未来的研究方向和改进的地方做了一些简单的介绍。
　　总结：本文首先分析了微小流量测量的国内外现状，接着详细分析了微小流量测量的实验原理及典型实验装置和优缺点及应用范围，在这个基础上，本文提出了一个新的微小流量测量实验原理并开发了实验装置，最后进行了微小流量测量实验，得出了大量的实验测定数据，进行了实验数据的分析，提出了非线性流量模型，并得出了流量模型，做了显著性分析，结果表明，该模型具有一定的实际意义。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 课题研究的目的与意义

1.3 国内微小流量测量研究现状

1.4 课题来源

1.5 研究内容和论文结构

第2章 微小流量测量方法原理和典型实验装置

2.1 微小流量的概念

2.2 微小流量测量的特征及方法

2.3 本章小结

第3章 微小流量测量实验的系统设计

3.1系统分析

3.2 系统组成

3.3 系统结构设计

3.4 本章小结

第4章 微小流量测定的实验数据分析

4.1 实验数据

4.2 实验数据的分析

4.3 本章小结

第5章 微小流量数学模型的构建与敏感性分析

5.1 符号和定义

5.2 构建数学模型

5.3 求解数学模型

5.4 显著性检验

5.5 本章小结

第6章 全文总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录A 微小流量测量实验的全部数据

附录B 程序源代码