冰融化的案例
電加熱冰融化過程仿真 ￥1000
本案例建立了一內(nèi)部帶有冰的結(jié)構(gòu)，并設(shè)計了電加熱裝置，模型如圖所示。基于COMSOL軟件的電-熱耦合模塊，模擬了結(jié)構(gòu)在電流作用下的冰融化的過程，模擬結(jié)果如圖所示：
青藏高原凍土活動層增厚20厘米以上
中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所研究人員一項最新研究表明，青藏高原的多年凍土層在過去幾十年來持續(xù)變化，已經(jīng)導(dǎo)致活動層厚度平均增厚２０厘米以上，使大量固存于多年凍土層上限附近的地下冰融化。
中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所研究人員趙林介紹，多年凍土在我國青藏高原廣泛分布，分布面積約為１３０萬平方公里。持續(xù)多年的觀測和分析研究發(fā)現(xiàn)，青藏高原的多年凍土在過去幾十年來持續(xù)變化，已經(jīng)導(dǎo)致活動層厚度平均增厚２０厘米以上，使大量固存于多年凍土層上限附近的地下冰融化。
研究人員表示，青藏高原多年凍土層在形成的漫長過程中，凍土層不斷集聚大量水分并以固態(tài)形式長期儲存于多年凍土層內(nèi)，如此長期反復(fù)的凍結(jié)作用造成參與高原冰凍圈中水分循環(huán)的數(shù)量逐年減少，必然對高原內(nèi)部及北部邊緣地帶局域水循環(huán)和小氣候產(chǎn)生影響。
他們認(rèn)為，隨著全球氣候變暖，部分多年凍土層消融，肯定可以從已融化的凍土層中釋放出少部分水分補充地下水，用于調(diào)節(jié)區(qū)域水資源，但這部分能夠補充于地下水資源的數(shù)量到底有多少、對區(qū)域水資源調(diào)節(jié)作用有多大，取決于很多因素，如氣候變化的方式、幅度、凍土融化速率、深度以及局地巖性、排水和水文地質(zhì)條件等，是個復(fù)雜的巨大系統(tǒng)過程，有待于進(jìn)一步深入研究。
展開 Star CCM+基于Thin Film的除霜分析
1.薄膜模型（Thin Film）
薄膜模型提供了一個簡化的方法，用來模擬艙室擋風(fēng)玻璃內(nèi)部或其它表面的除冰或除霧。
對該模型的限制如下：
Thin Film Model
1）一旦一個邊界被激活具有了一個霧或者冰層，那么這個模擬就必須在瞬態(tài)模式下運行；
2）除冰和除霧可能在同一個Region里，但是不能在同一個邊界上。
Deicing Model
你不可以使用接觸的邊界，除冰只可以施加在wall邊界上，而且類型必須是對流（convection）或熱流（heat flux）。
Defogging Model
1）除霧只可以施加在wall邊界或者接觸界面上（contact interface），固體/流體；
2）當(dāng)前的飽和蒸汽壓曲線是基于水蒸氣。
2. 除冰模型
當(dāng)薄膜模型激活后，除冰模型就可用了，它是一種簡化的方法來獲得擋風(fēng)玻璃或其它表面上的除冰。
圖中的Deiling節(jié)點包含了材料特性，
主要假設(shè)是：
1）冰層并沒有作為一個相在體網(wǎng)格中出現(xiàn)，但是是通過函數(shù)來模擬的，這樣冰層并不會流動；
2）模型的模式隱含的假設(shè)了冰周圍的溫度是大于凍結(jié)溫度。如果不是這樣將會導(dǎo)致一些非物理的值（例如，在融點以下的溫度冰可能就開始融化了）；
3）先執(zhí)行一個穩(wěn)態(tài)的計算來初始化對流流場；
4）熱邊界的最好方法是對流；
5）在瞬態(tài)運行中，建議將所有的方程打開，但是可以使用一個大的時間步（time-step），因為冰層的融化不會影響到流場。
展開 冰面為什么滑？這是個分子動力學(xué)問題
化學(xué)家們總是“較真的”，他們一定要給出一個合理的解釋：冰之所以會有很小的摩擦力，是因為腳丫子或鞋等身體重量的支撐點與冰面之間有一層水，水分子能起到潤滑的作用，所以無論是否穿著溜冰鞋，都能在冰上滑出“似魔鬼的步伐”。
無序的水分子（左）和排列整齊的冰（右）。圖片來源：Ascalaph Designer program
然而，問題又來了，冰面上的水從哪里來的呢？冰面溫度那么低，水都應(yīng)該結(jié)冰才對啊？
流傳最廣的應(yīng)該是“壓力融化說”——冰在壓力下融化，形成水膜。這個想法來自James Thompson在 19世紀(jì)50年代提出了一個數(shù)學(xué)模型：冰的熔點隨壓強的增大而降低。[1] 也就是說，只要有足夠大的壓力，冰就會變成水。而所謂的“復(fù)冰現(xiàn)象”，就是壓力增大使冰融化，然后在壓力恢復(fù)常值時重新結(jié)冰的現(xiàn)象。動畫片里，柯南還根據(jù)“復(fù)冰現(xiàn)象”破解過冰室殺人之謎。
圖片來源：《名偵探柯南》687集
解釋看似很合理，但往往流傳最廣的不一定就最準(zhǔn)確。比如，一個體重約68公斤的人站在冰上，只能使冰的熔點降低大約0.0167 ℃。冰場的冰面溫度大約是-3.5 ~ -7 ℃，即使是穿著溜冰鞋，接觸面只有冰刀那么一點點面積，想讓冰在零下3.5攝氏度融化，也需要運動員體重達(dá)到約200公斤，這體重踩著冰刀去玩花樣滑冰？？？此外，壓力融化并不會立即發(fā)生，一個人也不可能簡單地通過壓力融化出冰面上的一層水。
韓國花樣滑冰運動員金妍兒。圖片來源于網(wǎng)絡(luò)
于是，科學(xué)家又提出了“摩擦生熱融化說”。這個解釋似乎更加直觀，冰刀高速摩擦冰面，產(chǎn)生熱量，使冰面融化。可是細(xì)想就會發(fā)現(xiàn)問題，例如很多人一站到冰面上，動都沒動就摔倒了，根本還沒有足夠的摩擦去生熱。
這也不對，那也不對，難不成冰面上本來就有一層水？
恭喜你，答對了！都會搶答了哈！
冰表面液態(tài)水層示意圖。
展開 
計算流體力學(xué)--多相流仿真專題
到前一章為止的講座里，其模擬對象，就象水中的冰那樣，都是含有同一物質(zhì)的固相和液相的流動。這一次，作為有關(guān)凝固、熔化（融化）仿真的最后一講，打算探討一下包括氣相在內(nèi)的氣液固三相流的問題，譬如空氣中的冰融化成水這樣的案例。
固體熔化而變成液體時，固體的體積率（也就是固相率）轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的體積率（稱作液相率）。眾所周知，水凍結(jié)成冰時，其體積大小會發(fā)生變化。與此類似，絕大多數(shù)的情況下，同一種物質(zhì)的液態(tài)和固態(tài)時的體積是不一樣的。在流體的模擬解析中，還要考慮這樣的體積變化實在有點勉為其難。因此，一般在模擬時，如圖19.1 所示那樣，認(rèn)為液體和固體的體積在相變時不發(fā)生變化。
圖19.1 固相率和液相率之間的關(guān)系
對于液體和固體共存的單元，我們僅考慮固相率的值小于流動極限固相率的單元，求解這些單元中液體的流動，至于其余的單元則認(rèn)為是靜止的。這樣建立的模型與以前講座里介紹的是一致的。而且，因熔化（融化）生成的液相的流動，則用自由表面流仿真法來加以模擬。在這一講的仿真實例中，應(yīng)用的就是這個講座里以前介紹過的MARS法（即Multi-interface Advection and Reconstruction Solver）
接下來想介紹這一講的仿真實例。很快就要到品嘗刨冰的季節(jié)了，大家可能都有這樣的體驗，如果邊扇著風(fēng)扇邊吃刨冰，刨冰很快就融化掉了。在此，我們打算把冰放置在室內(nèi)，讓它分別處于無風(fēng)和有風(fēng)吹拂的情形下，以此來比較一下，看看兩者的融化方式有何差異。
模擬用的模型展示于圖19.2中。冰的潛熱為333,623（J/kg），流動極限固相率設(shè)定為0.7，在300秒期間內(nèi)作非定常模擬。
圖19.2 模擬用的模型示意圖
模擬結(jié)果呈現(xiàn)在圖19.3中。在視頻中表示的是固相率和液相率均為0.5的等值面。
展開 挪威科技大學(xué)張志良教授團(tuán)隊《Adv. Sci.》：防冰”動一動”-動態(tài)防覆冰表面
動態(tài)界面被分為不結(jié)冰的界面水，界面裂紋引發(fā)表面，動態(tài)界面融化，動態(tài)界面生成器。動態(tài)冰則是包括在冰的形成過程中或者產(chǎn)生后，可以動態(tài)改變冰的性質(zhì)，從而降低冰在表面的附著甚至移除冰的表面。 動態(tài)冰則包含了冰生長抑制表面，冰生長控制表面，可規(guī)劃無冰區(qū)域的表面，動態(tài)冰融化的表面。三種表面各舉一例，如圖2-4所示。
圖2. 通過設(shè)計環(huán)境響應(yīng)的基底得到的動態(tài)防覆冰表面 (a) 熱響應(yīng)的潤滑液可再生的有機凝膠 (b) 可相變的潤滑液浸潤的多孔表面。參考https://doi.org/10.1002/anie.202004122和https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.11.224。
圖3. 通過設(shè)計動態(tài)界面生成器得到的動態(tài)防覆冰表面，當(dāng)冰在表面覆蓋后，該界面生成器可以在界面動態(tài)形成乙醇潤滑層，從而實現(xiàn)在多種表面（親水甚至粗糙表面）上冰的簡單移除。參考https://doi.org/10.1039/C9MH00859D。
圖4. 通過控制冰的生長得到的動態(tài)防覆冰表面，該表面可以通過控制冰的生長方向垂直于表面，從而實現(xiàn)更簡易的冰移除。參考https://doi.org/10.1073/pnas.1712829114。
展望
該文章提出了動態(tài)防覆冰表面的概念，并結(jié)合不同的研究趨勢對動態(tài)防覆冰表面進(jìn)行了細(xì)分，希望可以給讀者一個更為全面細(xì)致的解釋。毫無疑問，過去幾十年中，人們對于被動防覆冰表界面進(jìn)行了大量的研究并且也取得了很多重要進(jìn)展。
展開 制冷系統(tǒng)壓焓圖以及制冷劑（原創(chuàng)： 制冷百家 制冷百家）
例如：
1、 在不做功的情況下轉(zhuǎn)移能量，能使冰融化成水，但在不施加功的情況下，無法讓水重新變成冰。
2、 一盒新的撲克牌，所有牌都是依次排列。通過洗牌，可以打亂牌的順序。現(xiàn)在取一盒順序混亂的撲克牌，然后洗牌。 撲克牌無法回到原來的順序。
3、拿一罐空氣清新劑，按下按鈕。空氣清新劑從罐中噴出，飄散到房間四周。現(xiàn)在想象一下，將空氣清新劑收集起來， 重新放回罐子里。做不到，對不對？
?S = Q/T
Q = 吸收的熱量
T = 溫度
熵的單位
千焦/千克·開氏度 - kJ/kg.K
英國熱量單位/磅。蘭氏溫標(biāo)。 - BTU/lb.R
2、純物質(zhì)的特性
純物質(zhì)的特性可以繪制成圖表。
1、壓力 – 溫度圖（P - T 圖）
2、 溫度 – 熵圖（T - S 圖）
3、 溫度 – 焓圖（T - h 圖）
4、 壓力 – 焓圖（P - h 圖）
注意：壓力 – 焓圖經(jīng)常用于制冷和空調(diào)系統(tǒng)。
現(xiàn)在舉例如下：
1、溫度 – 焓圖（T-h 圖）
水的溫度 – 焓圖
水的溫度 – 焓圖（不同壓力）
2、壓力 – 溫度圖（CO2 相態(tài)圖）
CO2 的壓力 – 溫度圖
3、壓力 – 焓圖（P-h 圖）
4、壓力 – 焓圖（P-h 圖）
1、壓力-焓圖是純物質(zhì)的特性圖。
2、 圖中包含物質(zhì)的一些更為重要的特性，例如溫度、壓力、比容、密度、比熱、焓或熵。
5、P-h 圖和 Log(P)-h 圖
3壓力 – 焓圖（Log(P)-h 圖）
1、壓焓圖概述
1）、 圖中有三個區(qū)域，分別表示液體-混合物- 蒸氣
2）、這些區(qū)域用藍(lán)色的半圓形曲線隔開，這條曲線叫做飽和曲線。
展開 ANSYS Fluent 管內(nèi)相變化流動實例 附ANSYS Fluent UDF Manual下載
隨著狀態(tài)改變的熱傳遞過程，稱之為相變(Phase Change)(如沸騰的水吸收汽化熱后變成蒸氣，水凝固成冰或冰融化成水等)；工程上許多應(yīng)用都會發(fā)生不只一個相的傳熱過程，例如冷凝器、熱管及熱交換器等。
本例針對應(yīng)用制作模型，通過ANSYS Fluent仿真軟件中多相流模塊VOF及Evaporation-Condensation來實現(xiàn)背景為空氣的液態(tài)水，受熱后形成水蒸氣的相變化過程。
模型如下。相變化為一瞬態(tài)仿真過程，我們啟動ANSYS Fluent Transient選項及定義Gravitational Acceleration重力方向，并啟動能量方程式Energy。
計算多相流動，我們開啟ANSYS Fluent中的多相流(Multiphase Model)模塊VOF，并采用Explicit。
Explicit實行Geo-Reconstruct離散方法，其特征如下：
網(wǎng)格質(zhì)量的要求較Implicit為高
考慮表面張力(Surface Tension)問題時，較Implicit具備更高的準(zhǔn)確性
Explicit及Implicit皆可設(shè)置穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)計算，但考慮準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性，Explicit建議僅用于瞬態(tài)
提升穩(wěn)定性方面，Explicit時間步長控制采Courant Number, CFL方法，穩(wěn)定性較Implicit高
CFL定義如下：
上述分子為前后時間步長變化率，分母為網(wǎng)格大小與當(dāng)下速度的比值。
展開 青藏鐵路建設(shè)中凍土工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究
凍土是一種對溫度極為敏感的土體介質(zhì)，含有豐富的地下冰，水分產(chǎn)生遷移并具有相變變化特征，因此，凍土具有流變性，其長期強度遠(yuǎn)低于瞬時強度特征，并具有融化下沉性和凍脹性。這些特性造成了凍土區(qū)修筑工程構(gòu)筑物時，面臨的兩大工程問題：凍脹和融沉。路基、橋涵、隧道等都會受到這兩大工程問題的困擾。從路基角度來講，影響路基穩(wěn)定性的核心問題是多年凍土年平均地溫分區(qū)。多年青藏公路實踐經(jīng)驗表明，在多年凍土年平均地溫高于-1.5℃， 多年凍土路基僅采用加高路基的方法是不能保證路基穩(wěn)定的，必須采取綜合治理的方法來解決該問題，而低于-1.5℃采用加高路基方法就可保證路基穩(wěn)定。另一個極為重要的核心問題是青藏鐵路地下冰空間分布問題。青藏公路的長期研究和實踐經(jīng)驗表明，地下冰是影響凍土路基穩(wěn)定的最為重要的影響之一，是產(chǎn)生凍融災(zāi)害或者不良凍土現(xiàn)象的根本問題。地下冰最為集中分布在多年凍土上限附近，修筑路堤后引起多年凍土上限變化，其結(jié)果就會造成地下冰融化，導(dǎo)致路基產(chǎn)生融化下沉破壞。對于橋涵、路塹、高邊坡等工程建筑物，高含冰量凍土的影響的極為關(guān)鍵的問題。
多年凍土區(qū)工程一般采取保護(hù)凍土、控制融化速率和允許融化三種設(shè)計原則，青藏鐵路試驗工程基本考慮了上述三種設(shè)計原則，這些設(shè)計原則合理性必須通過工程實踐來驗證。在低溫多年凍土區(qū)，采用保護(hù)凍土原則，必須通過路基穩(wěn)定性變化驗證路基合理高度的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。控制融化速率的工程結(jié)構(gòu)措施更是須經(jīng)工程實踐的檢驗，才能推廣使用。因此根據(jù)不同的地層、地溫條件和凍土類型確定具有典型性的試驗工程地段，針對設(shè)計、施工中急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題組織試驗研究，對可能采用的新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝進(jìn)行驗證性試驗研究，檢驗其在青藏高原多年凍土區(qū)的適應(yīng)性和可靠性。
三、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢
由于青藏高原特殊的自然地理環(huán)境和高原多年凍土凍融災(zāi)害問題， 使寒區(qū)工程修建具有復(fù)雜性和困難性。
展開 座艙內(nèi)部流體動力學(xué)分析： AcuSolve預(yù)測乘客熱舒適性及除霜、除霧效果
為了預(yù)測除霜性能，將一 層冰置于車窗表面，冰融化的這一過程可用潛熱模型捕捉。除霧性能可以通過當(dāng)?shù)氐能?窗表面空氣飽和來預(yù)測。
挑戰(zhàn)
CFD 模型的建立
CFD 分析最耗時的是建立一個合適的 CFD 模型。與此相比，純粹的計算時間在一 定程度上顯得略為不重要一些。在汽車的應(yīng)用中，如汽車空氣動力學(xué)特性、發(fā)動機艙內(nèi) 部流動或座艙內(nèi)部流動等表面幾何外形會極其復(fù)雜，在這種情況下，通常的網(wǎng)格劃分方 式需要好幾周，這對于縮短汽車設(shè)計周期是難以接受的。 通常在設(shè)計初期，詳細(xì)的 CAD 幾何外形通常還不具備，因此建立幾何參數(shù)化的模型是十分有效的。如下圖所示。
詳細(xì)分辨流場和溫度場需要詳細(xì)的幾何外形和網(wǎng)格。由于參數(shù)化后，幾何外形的改 變十分的迅速和容易，比如設(shè)計不同形狀的進(jìn)口和出口會大大加速。
非結(jié)構(gòu)四面體網(wǎng)格全自動方式生成，表面網(wǎng)格的密度及邊界層網(wǎng)格需要手工設(shè)定。 為了充分的預(yù)測座艙內(nèi)部壁面的熱流，有必要精確分辨近壁區(qū)域的流場和溫度場，因此 邊界層要充分分辨。
“隨著汽車設(shè)計周期的縮短和客戶期待汽車性能的不斷提升，CFD在汽車研發(fā)的過程中扮演著越來越重要的地位。采用AcuSolve軟件可能很好模擬座艙內(nèi)部熱舒適性分析及除霜除霧分析，包括了太陽輻射、封閉輻射、濕度等眾多因素影響，仿真效果很好。”
Dipl.
展開 《ANSYS 8.0熱分析教程與實例解析（含光盤） 》
9.5.3 求解步驟
9.6 實例6——長圓柱體圓周受諧響應(yīng)熱載荷
9.6.1 問題描述
9.6.2 問題分析
9.6.3 求解步驟
9.7 實例7——導(dǎo)管和罐體結(jié)合處的穩(wěn)態(tài)熱分析
9.7.1 問題描述
9.7.2 問題分析
9.7.3 求解步驟
第10章 瞬態(tài)熱分析實例詳解
10.1 實例1——鋼球瞬態(tài)傳熱過程分析
10.1.1 問題描述
10.1.2 問題分析
10.1.3 求解步驟
10.2 實例2——型材瞬態(tài)傳熱過程分析
10.2.1 問題描述
10.2.2 問題分析
10.2.3 求解步驟
10.3 實例3——平板承受熱載荷
10.3.1 問題描述
10.3.2 問題分析
10.3.3 求解步驟
10.4 實例4——半無限大體受線性變化的溫度載荷
10.4.1 問題描述
10.4.2 問題分析
10.4.3 求解步驟
10.5 實例5——高溫銅導(dǎo)線冷卻過程分析
10.5.1 問題描述
10.5.2 問題分析
10.5.3 求解步驟
10.6 實例6——帶輪淬火過程分析
10.6.1 問題描述
10.6.2 問題分析
10.6.3 求解步驟
第11章 輻射熱分析實例詳解
11.1 實例1——黑體輻射
11.1.1 問題描述
11.1.2 問題分析
11.1.3 求解步驟
11.2 實例2——等軸同心圓柱面的輻射傳熱
11.2.1 問題描述
11.2.2 問題分析
11.2.3 求解步驟
11.3 實例3——等軸同心圓柱體的輻射傳熱
11.3.1 問題描述
11.3.2 問題分析
11.3.3 求解步驟
11.4 實例4——型鋼的熱輻射過程
11.4.1 問題描述
11.4.2 問題分析
11.4.3 求解步驟
第12章 相變分析實例詳解
12.1 實例1——水結(jié)冰過程分析
12.1.1 問題描述
12.1.2 問題分析
12.1.3 求解步驟
12.2 實例2——冰融化過程分析
展開 
三十八、Fluent融化凝固模型參數(shù)設(shè)置依據(jù)
wx_fmt=jpeg" width="100%"> </p><p><br></p><p><strong>1.2 融化凝固模型功能</strong></p><p><br></p><p>1.可模擬純物質(zhì)的凝固和融化，如Chapter37中的冰融化；</p><p>2.可模擬多組分溶液的凝固融化；</p><p>3.可模擬固化材料和壁面之間接觸熱阻（存在氣隙）</p><p> <img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/8tJMdLVYZy9PS7YGOK13P6cCoOib5JlHspKicZtV8Jg089WpO5x1wopepuibq8dUsySEDKnMZYI9P3TS4MkH8XLbw/640?wx_fmt=jpeg" width="100%"> </p><p><br></p><p><strong>1.3 融化凝固模型限制</strong></p><p><br></p><p>使用限制：</p><p>1.只能與基于壓力的求解器一起使用；不適用于基于密度的求解器。</p><p>2.不能用于可壓縮流動。</p><p><br></p><p>3.在一般的多相流模型（VOF、Mixture和歐拉）中，只有 VOF 模型可以與凝固/熔化模型一起使用。</p><p><br></p><p>4.打開組分輸運模型，除了組分的擴(kuò)散系數(shù)之外，不能通過用戶界面為固體和液體材料設(shè)置單獨的材料屬性。如果必須要設(shè)置的話，可以通過UDF中的DEFINE_PROPERTY宏進(jìn)行設(shè)置</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p><p><strong>2.
展開 【見多識廣】逆天了:可以行走于體內(nèi),全球最小的機器人
2017年，美國麻省理工學(xué)院的研究人員發(fā)明了一款神奇的微型折疊機器人，這種微型機器人被包裹在用冰做成的口服含片里，被人服下后會通過食道進(jìn)入胃里，冰膠囊融化后，機器人會像折紙一樣打開。展開后的機器人看起來就像一張有皺褶的紙， 它們遇熱或受磁場作用時會膨脹或收縮，進(jìn)而使機器人移動。外科醫(yī)生通過外部電磁場影響機器人身上的磁鐵， 進(jìn)而控制機器人的運動。機器人也能通過屈伸自己的皺褶，沿著胃壁爬到指定的位置。此外，它還可以用自帶的磁鐵“捕捉”并移除異物，比如誤吞的紐扣電池等。
三、血管機器人：“運輸工”與“清道夫”
除了輸送藥物，微型機器人還可以用于血管清理。借助納米技術(shù)，機器人領(lǐng)域的研究者們設(shè)計出了一系列微型機器人，他們能夠在病人體內(nèi)對血管進(jìn)行操作。
例如，德國開發(fā)出一種像扇貝造型的微型游泳器，它能以不同速率將殼體打開、關(guān)閉，穿梭于具有黏度的液體中，因此可以運用在血液黏性提高所導(dǎo)致的心血管疾病的研究與治療上，對人類健康有所幫助。
四、微型機器人的無限前景
目前，在微型機器人的醫(yī)療應(yīng)用方面，最活躍和受人關(guān)注的是關(guān)于癌癥治療的問題。配合基于4D打印技術(shù)的醫(yī)療技術(shù)方案，微型機器人成為探索癌癥治療，或者靶向治療的一種針對性技術(shù)。
但是，目前不論是基于4D打印技術(shù)的靶向治療技術(shù)，還是基于電子技術(shù)的“微型機器人”靶向治療技術(shù)，都還需要時間進(jìn)行完善，真正成熟的應(yīng)用產(chǎn)品還鳳毛麟角。而且多個科室的臨床需求已經(jīng)開始顯現(xiàn)，我們可以說，目前的最新研究可以讓我們看到未來的新方向。
不久的將來，隨著科研人員的不懈努力，顛覆性突破的實現(xiàn)與臨床應(yīng)用指日可待。人類對于已知的癌癥等等，將不再恐懼，我們期待借助于“微型機器人”配合治療能獲得顯著的療效。
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展開 基于STAR-CCM+汽車除霜系統(tǒng)CFD仿真分析與優(yōu)化
當(dāng)熱氣流將熱量通過玻璃的內(nèi)側(cè)傳導(dǎo)到玻璃外側(cè)的霜層，霜層溫度持續(xù)升高，當(dāng)?shù)竭_(dá)冰霜融點時，霜層就會開始融化并直到消失。融化/凝固問題的能量方程為[1][2][3]:
融化/凝固問題的動量方程為：
式中，φ表示為對應(yīng)坐標(biāo)方向上的速度分量。
霜層初始能量的計算公式：
1.2 除霜分析流程及計算模型
1.2 除霜分析流程及計算模型
CFD分析流程如圖2所示，分析過程中首先對幾何模型進(jìn)行處理，并生成計算網(wǎng)格，之后設(shè)置物理模型、邊界條件進(jìn)行穩(wěn)態(tài)流場分析計算。當(dāng)結(jié)果不能滿足目標(biāo)要求時，需要對內(nèi)部流場進(jìn)行分析，查找問題點，提出修改建議，進(jìn)行優(yōu)化計算，直至達(dá)到目標(biāo)要求。針對優(yōu)化后的除霜模型進(jìn)行瞬態(tài)計算，瞬態(tài)結(jié)果驗證優(yōu)化后的除霜效果，如果仍不理想，調(diào)整相應(yīng)邊界條件，直至滿足性能要求。
圖2 CFD除霜性能分析流程
基于HVAC模型、擋風(fēng)玻璃、除霜格柵、風(fēng)道及乘員艙內(nèi)飾數(shù)模，采用Hypermesh軟件處理面網(wǎng)格，建模過程中簡化了乘員艙模型，未包含假人等模型。再將面網(wǎng)格導(dǎo)入STAR-CCM+中，檢查是否封閉，按照尺寸設(shè)置生成體網(wǎng)格，并設(shè)置邊界條件，進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)除霜性能分析計算，如圖3所示。
圖3 空調(diào)及除霜風(fēng)道模型
計算邊界條件如表1所示。
表1 蒸發(fā)器與暖風(fēng)芯體邊界
除霜模式下，HVAC入口流量采用最大吹風(fēng)量，葉輪轉(zhuǎn)速為4 908 rmp,出口壓力為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，環(huán)境溫度采用-18℃。過濾器、蒸發(fā)器和暖風(fēng)芯體均設(shè)為多孔介質(zhì)模型。模型分玻璃域和流體域以及冰層域，壁面均為無滑移邊界條件，風(fēng)道設(shè)置四層邊界層，穩(wěn)態(tài)計算時，常溫不可壓縮流動，標(biāo)準(zhǔn)k-e湍流模型。瞬態(tài)計算中，入口溫度采用溫升實驗數(shù)據(jù)，冰層溫度大于0℃，則認(rèn)為冰已融化。
展開 打破了物理常識的時間晶體，會是量子計算機的救世主嗎？
舉個不太恰當(dāng)?shù)睦樱@就像一杯水在溫度完全不變的情況下，每隔十五分鐘就會變成冰，然后再融化成水。循環(huán)往復(fù)，永不停止。
這一理念的提出，可以說是一種對物理學(xué)新紀(jì)元的展望。
世界中的物質(zhì)基本都是處于“平衡態(tài)”之中的，在沒有能量、不受力的情況下無法進(jìn)行任何運動。又或者說，平衡態(tài)物質(zhì)耗費能量最少的狀態(tài)，就是一動不動的狀態(tài)。
時間晶體則是一種非平衡態(tài)的物質(zhì)，在不受外力的作用下仍然是周期運動的狀態(tài)，而這種周期運動狀態(tài)也是時間晶體耗費能量最少的狀態(tài)。這就使時間晶體成為了區(qū)別于“動態(tài)”與“靜態(tài)”之外的“顫態(tài)”。
時間晶體從哪來？或許在兒童玩具中就能找到
這樣看來，所謂的時間晶體似乎給人一種很玄乎的感覺。可在最近幾年，有關(guān)時間晶體的研究已經(jīng)從理論步入現(xiàn)實，開始有科學(xué)家們陸陸續(xù)續(xù)的制造出時間晶體。
例如馬里蘭大學(xué)利用激光磁場改變鐿離的自旋狀態(tài)，使其產(chǎn)生自己的震動頻率。加州大學(xué)伯克利分校的研究人員則選擇建立離子陷阱，用靜態(tài)磁場促使離子運動。而就在最近幾天，耶魯大學(xué)的研究人員甚至在磷酸一銨中找到了時間晶體的信號，磷酸一銨則是在“自種水晶”玩具中非常常見的物質(zhì)。
雖然上述對時間晶體的研究都還是在外力干涉之下改變物質(zhì)的固有狀態(tài)，相比理論中的時間晶體，多少都有點貨不對板。但這一系列的實驗都表明，時間晶體距離我們并不遙遠(yuǎn)。
如何利用超越時間與熵力的力量？
這種神奇晶體的實際用處，也是吸引科學(xué)家們廣泛關(guān)注的一個原因。在萬智牌中，有一張名為“白金皇像”，對于這張牌的解釋是“它忽視時間、熵力、死亡這些微不足道的力量”。
這句牛X閃閃的話，簡直是時間晶體的最佳Slogan。
時間晶體的運行機制類似于超導(dǎo)體，在極低溫的狀態(tài)下仍然可以運載電流，保持永久性運行。也就是說即使宇宙進(jìn)入了永遠(yuǎn)黑暗、永遠(yuǎn)寒冷的熱寂狀態(tài)，一切物質(zhì)都無法獲得使自身運行的能量，可時間晶體仍然不受影響，繼續(xù)工作。
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