DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 空调在我们的生活中变成了不可或缺的一部分，空调实验室就是专门用来检测新研发的空调的性能。实验室能为需要检测的制冷设备提供国家标准规定的实验工况，温度场分布的均匀性将会影响到制冷设备测试的稳定性和精确性。对于环境实验室的实时流场的检测比较复杂，检测周期较长，同时由于环境室内空气流速比较小，室内轻微的扰动都有可能影响到最后的测试结果，不利于实验室内的气流组织结构的分析与改进 [ 1 ]。同时气流组织的分布情况又会影响到被测机工作周围环境的温湿度精度、风速以及局部温差等的主要参数的变化。CFD (Computational Fluid Dynamics)即计算流体力学，余晓明等 [ 2 ] 用CFD模拟软件针对焓差实验室内气流组织的分布情况进行数值模拟研究，在此基础上对测试环境室内的气流组织结构进行优化设计；宋金蔚等 [ 3 ] 运用CFD模拟计算、定性理论分析和实验测试研究三种方法，针对某高速列车内气流组织的分布及送风均匀性进行了深入研究。CFD方法可方便快速地对各种工况进行模拟 [ 4 ]，被应用于暖通空调等领域进行模拟分析 [ 5 ] [ 6 ]。 本文以某企业已建成的空调实验室为研究对象，布置合适的测点测量速度和温度值，建立模型利用CFD软件对该实验室不同送风速度下的温度场和速度场进行模拟。
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user: 2. 模型的建立 2.1. 物理模型 实验室总体尺寸为5300 mm (宽) × 6700 mm (长) × 4550 mm (高)，如图1所示，同时设置双开平门，尺寸大小为：(1000 + 1000) mm (宽) × 2200 mm (高)，门上带防雾中空观察窗。另外房间设有两个风阀，风阀1尺寸2500 mm (宽) × 1250 mm (高)、风阀2尺寸2000 mm (宽) × 2500 mm (高)，送风腔尺寸为800 mm (宽) × 6700 mm (长) × 1050 mm高 × 2。 图1. 侧出风形式结构示意图(风道送风) 2.2. 数学模型 大量试验表明：空调室内的气流绝大部分是湍流。基于此本文采用湍流模型对室内的气流组织进行模拟，标准k-ε方程模拟精度高，相对符合实际情况。标准k-ε模型一般只用于完全湍流的流动过程的模拟，通常情况下忽略分子黏性的影响。其湍动能与耗散率方程如下： ρ D k D t = ∂ ∂ x i [ ( μ + μ i σ k ) ∂ k ∂ x i ] + G k + G b − ρ ε − Y M (1) ρ D ε Dt = ∂ ∂ x i [ ( μ + μ i σ k ) ∂ ε ∂ x i ] + C l ε ε k ( G k + C 3 ε G b ) − C 2 ε ρ ε 2 k (2) 式中：G——湍动能产生； Y M ——可压湍流膨胀影响耗散率的大小； μ t ——湍流粘性系数； 其中默认值常数： C l ε = 1.44 ， C μ = 0.09 ， ∂ k = 1.0 ， σ ε = 0.09 。 2.3. 边界条件 1) 进口边界速度入口边界条件； 2) 出口边界压力出口边界条件； 3) 壁面边界条件壁面上对速度取无滑移条件，绝热壁面。 本文所用到的边界条件为velocity-inlet、pressure-outlet、wall、porous-jump。循环风机出口(即实验室入口)和被测机进、出口均选择Magnitude，Normal to Boundary定义入口流速，输入速度矢量的大小就可以定义速度，速度值以实测为准。选择pressure-outlet作为实验室回风口处的边界条件，出口压力设为一个大气压。实验室内四周壁面以及室内隔板等均选择wall边界条件，因不直接与室外进行热交换，视为绝热面，wall并不需要指定任何参数，只需默认即可。
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user: 3. 模型验证 实验室区域距离地面0.8 m、1.6 m定义A、B两平面，这两个平面是放置被测机的主要空间，也是在测试中对温度以及速度的均匀性要求较高的区域，因此本文对实验室区域内所选取的这两个平面进行分析。由于本文后面的优化主要针对制冷工况 [ 7 ] (T = 35℃)下的侧出风被测机实验室内部温度场及速度场的分布，所以模型验证也只针对制冷工况(T = 35℃)的送风模型。将模拟得到速度分布云图的数据与实验室相同测点的数据进行对比，来验证模拟方法是否可以用于对实验室温度场均匀性优化。 图2是制冷工况下(T = 35℃)现有风道送风结构下侧出风被测机的模拟结果云图，分别显示了A、B平面上的温度场、速度场分布情况。A、B内平面内被测机出风口附近温度变化比较明显，主测试区域温度梯度变化A平面比较平缓，B平面内温度变化梯度较大。由于本实验是在被测机运行状态下进行测试，被测机出风温度较高，与室内空气的换热也会影响实验室内温度场的分布。在实际的实验过程中，需要保证被测机入口侧的温度场分布的均匀性；从图2可以看出A、B平面内墙角处温度偏低，虽然A、B平面温度波动范围较大，但是被测机进风口平面处测点温度波动范围均在±0.5℃之间。对图2(c)、图2(d) A、B平面内的速度云图分析，A平面内的空气流动相对稳定，B平面速度变化梯度比A平面大，两平面内主测试区域速度均在0.52 m/s~1.56 m/s区间内变化，符合国标要求。 图2. T = 35℃孔板侧出风模型下各平面的等温线和等速线图 此次实验采用精度较高的美国TSI风速仪VELOCICALC 9535进行温度和速度测量。在A、B平面，进行测点布置，每个平面平均布置17个测点。1~8号测点布置在靠近被测机进风口处的位置，空气流动速度在0.6 m/s~1.4 m/s内波动，9~16号测点布置在靠近墙壁的位置，该区域空气流动速度大，而且有较明显的波动，但空气流动速度基本在1.8 m/s以内变化；由表1可看出，模拟计算得到的数据与实验测得的数据误差很小，绝对误差的最大值为0.11，除3号和7号测点绝对误差超过0.1，大部分绝对误差控制在0.02 m/s~0.07 m/s内，相对误差基本在10%以下。综合考虑各方面因素，模拟计算应用在实际试验过程中是可行的，模拟计算得到的结果基本可以如实反映实际试验中实验室内部温度场和速度场的分布。 由于本文测量数据较多，只选取B平面部分测点测得的实验数据与模拟结果中相应测点的数据进行对比分析。被测机进风口处选择1、3、5、6和8号测点，靠近墙壁处的位置选取9、11、13、15和17号测点。从图3中我们可以看出B平面相同位置的测点温度存在温差，温差最大值为1.4 K，位于被测机出风口的1号测点，在被测机进风口处两平面温差最小。而且，B平面靠近墙壁的位置温度梯度均大于靠近被测机位置，温度变化更加明显。B平面实际测量值与模拟计算值差值控制在0.05 K~0.25 K，由于实际试验测量存在误差，因此认为应用的物理模型和计算方法可以应用于实验室温度场与速度场的优化研究，并且最后得到的计算结果与实际情况相似。此次对比分析对模拟计算的可行性进行了验证，可以使用该物理模型和计算方法对实验室内部的温度场和速度场进行验证分析，模拟结果基本与试验情况相似。 Table 1 Comparison of measured and simulated values of wind speed in each plan 测点编号 A平面实测值(m/s) A平面模拟值(m/s) 绝对误差 (m/s) 相对误差 (%) B平面实测值(m/s) B平面模拟值(m/s) 绝对误差 (m/s) 相对误差 (%) 测点1 0.65 0.69 0.04 6.2 0.64 0.59 0.05 7.8 测点2 0.71 0.73 0.02 2.8 0.76 0.71 0.05 6.6 测点3 0.85 0.82 0.03 3.5 1.08 0.98 0.1 9.3 测点4 1.09 1.13 0.04 3.7 1.29 1.23 0.06 4.7 测点5 1.18 1.21 0.03 2.5 1.37 1.31 0.06 4.4 测点6 1.16 1.13 0.03 2.6 1.39 1.34 0.05 3.6 测点8 0.96 0.92 0.04 4.2 1.06 0.95 0.11 10.4 测点9 0.67 0.71 0.04 6.0 0.79 0.74 0.05 6.3 测点10 1.49 1.56 0.07 4.7 1.45 1.53 0.08 5.5 测点11 1.25 1.32 0.07 5.6 1.37 1.44 0.07 5.1 测点12 0.95 0.91 0.04 4.2 1.76 1.82 0.06 3.4 测点13 1.58 1.54 0.04 2.5 1.60 1.63 0.03 1.9 测点14 0.69 0.63 0.06 8.7 0.85 0.78 0.07 8.2 测点15 0.76 0.71 0.05 6.6 1.02 1.04 0.02 2.0 测点16 1.53 1.49 0.04 0.026 1.75 1.84 0.09 0.051 测点17 1.36 1.31 0.05 0.037 1.09 1.04 0.05 0.046 表1. 各平面风速实测值与模拟值对比
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user: 4. 数值计算结果及分析 对于实验室内空气流场的分布而言，风速的大小是影响室内流场均匀度分布的一个重要参数。通过改变空柜送风速度，使实验室测试区域风速产生变化，进而改变实验室温度场均匀性。原送风口的风速为3 m/s，在A平面内的测量区域内风速最低到0.4 m/s，清华大学的朱颖心教授提出测试区域的风速在0.5 m/s以上时，机械送风的效果才与实际送风的效果基本相同 [ 8 ]，但测试区域的风速最高不宜超过2 m/s。在第一个变化模型中将风口面积缩小12%，将风速由3 m/s提高到3.5 m/s，在第二个变化模型中将风口面积缩小20%，将风速由3 m/s提高到4 m/s。 图3. A平面及B平面速度和温度实测值和模拟值得比较 图4是制冷工况下(T = 35℃)送风速度为3.5 m/s时侧出风被测机的模拟计算结果云图；图5是制冷工况下(T = 35℃)送风速度为4 m/s时，侧出风被测机的模拟计算结果云图，分别对不同风速时A、B两个平面上的温度场、速度场进行分析。结果如下图所示： 图4. 送风速度为3.5 m/s时各平面等温线和等速线图 图5. 送风速度为4 m/s时各平面等温线和等速线图 通过图4(a)、图4(b)与图5(a)、图5(b)对不同送风速度时实验室温度场变化进行对比分析。当送风速度提高到3.5 m/s时，A、B平面测试区域的温度场更加均匀，根据此变化可以认为适当的提高风速，可以对实验室温度场产生影响，使得温度场更加均匀。但当送风速度达到4 m/s时，A、B平面的温度波动相对于3.5 m/s时又变大，均匀性降低。该现象证明，当送风速度提高时，温度场的变化并不是一个均匀变化的过程，而是在风速提高到一定程度后，温度变化的情况由不太均匀到均匀，然后再到变化剧烈的过程。 通过图4(c)、图4(d)与图5(c)、图5(d)对不同送风速度时实验室速度场变化进行对比分析。当送风速度为3.5m/s时，测试区域风速相对于之前有所提高，主要测试区域风速在0.5 m/s~2 m/s之间波动，气流速度完全符合实验室要求。但当送风速度提高到4 m/s时，在B平面靠近墙壁处部分区域风速远远超过了2.5 m/s，已经不符合对被测机进行测试的要求。
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user: 5. 结论 本文以现有的风道送风焓差实验室为基础，在实验室内部两个不同高度的平面上布置测点，在制冷工况下进行测试，运用CFD软件对实验室稳定后的工况进行模拟，将模拟结果与之前实际测得的实验室温度和速度数据进行对比，验证该数值模拟计算方法的可行性。对于实验室内气流组织而言，风速的大小是影响室内流场均匀度分布的一个重要参数，因此提出改变风速来优化温度场和速度场的均匀性，通过前面的实验和模拟可得出以下结论： 1) 根据现有实验室的结构，建立相对应的三维模型，并运用数值模拟软件进行仿真计算，将得到的模拟云图结果与实验测试数据进行对比。通过对比结果的分析，验证了模拟方法的可行性， 2) 通过改变送风速度来改善实验室内部温度场均匀性时发现当送风速度为3.5 m/s时，实验室内部流场均匀性与元送风速度3 m/s相比得到明显提升，但当继续增大送风速度时，温度场变化逐渐剧烈，速度也会超出实验室要求的最大风速。因此，小幅度地提高风速会使实验室内部流场更加均匀，但当风速达到一定值时，就会使实验室温度场均匀性下降。
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user: 摘 要 布液器是横管降膜式蒸发器中最重要的设备之一，对流入换热器中的制冷剂进行均匀分配。通过仿真软件FLUENT对某款降膜式蒸发器中的布液器第一层均液结构进行数值模拟，分析了底角、小孔距侧边距离和入口直径变化对布液器布液均匀性的影响。通过分析，发现在布液器入口处存在严重的流量突减，改变底角可以有效改善这种状况；此外，采用较小的侧边距离，布液器的布液均匀性也会得到提升；增大入口直径，入口处的流量突减现象也可以得到有效改善；同时大的底角、较小的小孔距侧边距离和大直径的进液口在提升均液性的同时也可以获得较小的压降。 关键词 :降膜式蒸发器，布液器，布液均匀性，压降，数值模拟 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 换热器的发展已有近百年的历史，在食品、石油化工、冶金、制药、空调、轻工等众多领域广泛应用，占有举足轻重的地位。然而随着能源消耗的逐渐加大，一次能源正在逐渐枯竭，提高能源利用率成为目前急需解决的课题之一。横管降膜式蒸发器 [ 1 ] [ 2 ] 具有较高的传热系数，以及制冷剂低充注量的特点，在当前国家节能减排战略目标下具有显著优势，布液器 [ 3 ] [ 4 ] 作为降膜式蒸发器的主要设备之一，直接影响液膜传热，因此对布液器布液均匀性进行仿真研究，具有重要意义。 目前，对于降膜蒸发器的研究主要集中于管外蒸发传热性能的研究，对布液器的布液性能研究较少。Xingsen Mu [ 5 ] 等对喷淋式的液体分布器进行了实验探究，研究了喷淋高度、喷嘴角度、喷嘴间距等因素对于蒸发性能的影响，发现横管降膜蒸发器的换热性能主要与喷嘴形式和换热管的排布方式有关。Rautenbach等 [ 6 ] 研究了塔式多效水平管降膜蒸发器液体分布器设计中喷淋孔径对润湿长度的影响。结果表明，当开孔直径在2~4 mm内变化时，液体的润湿长度随液体温度、压差的升高而增大，且小孔径更利于在给定流量下进行优化设计；史晓平 [ 7 ] 详细介绍了用于降膜蒸发的溢流式分布器、插头型分布器、多层淋降式分布器各自的特点；赵斌 [ 8 ] 通过一系列实验研究认为，用于横管降膜蒸发器的筛板型布液器中最小液面高度在15 mm~20 mm之间，低于此范围，会对布液均匀性产生不利影响；何茂刚 [ 9 ] 提出一种新的带有导流装置和二次布液装置的水平管降膜蒸发器，指出该种布液器具有液体分布均匀、流动稳定的优良性能；欧阳新萍 [ 10 ] 通过分析研究，设计了一种新型滴淋装置，经过验证认为可以提高布液均匀性，避免换热管外干涸现象的发生。 本文以某款降膜式蒸发器为研究对象，对其中的布液器进行建模仿真研究，通过数值模拟分析不同结构参数对该布液器布液均匀性的影响，这对于横管降膜蒸发器布液器的设计研究具有积极意义。
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user: 2. 布液器模型的创建 2.1. 几何模型 筛板型布液器结构复杂，流体通过进液口流入布液器中在第一层均液槽中实现轴向均液，然后通过设置多层筛板进行径向均液，以达到对流入流体进行均液的目地。其中第一层均液槽的轴向均液能力对布液器的整体均液性能影响很大。 考虑到如果对整个布液器模型进行实体建模，布液孔较多且许多结构不能简化，会导致最终的网格数量、计算成本和时间成本较高，而第一层均液槽的均液能力对布液器的整体均匀性影响较大，最终以某款横管降膜式蒸发器中布液器的第一层均液槽为研究对象，采用三维建模软件CREO建立几何模型，同时利用布液器具有对称结构的特点对其进行建模，采用FLUENT中的对称边界条件进行处理，在保证数值模拟准确性的同时，又减少了研究成本。模型如图1所示。 图1. 布液器整体与局部模型 2.2. 网格划分 采用ICEM软件对布液器模型进行网格划分，网格采用非结构化四面体网格，整体网格尺寸为5 mm，由于布液口尺寸较小，对该区域网格进行加密处理，网格尺寸为0.3 mm，网格总体数量约为223万。布液器整体网格图与局部网格图如图2所示。 图2. 布液器整体与局部网格图 2.3. 数学模型 布液器数学模型基于以下假设：1) 流体为不可压缩的牛顿流体；2) 模拟过程考虑重力作用但忽略浮升力的影响；3) 流动过程为定常流动；4) 流体的粘性耗散作用忽略不计。 对于单相不可压缩流体，满足连续性方程、动量方程 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]。 连续性方程如式(1)所示。 ∂ ρ ∂ t + ∂ ( ρ u ) ∂ x + ∂ ( ρ v ) ∂ y + ∂ ( ρ w ) ∂ z = 0 (1) 其中， ρ 为流体密度，单位kg/m 3 ；t为时间，单位s；u、v、w分别指物体在x、y、w方向上的速度分量，单位m/s。 动量方程如式(2)~式(4)。 ∂ ( ρ u ) ∂ x + d i v ( ρ u u ) = ∂ ρ ∂ x + ∂ τ x x ∂ x + ∂ τ y x ∂ y + ∂ τ z x ∂ z + F x (2) ∂ ( ρ v ) ∂ y + d i v ( ρ v u ) = ∂ ρ ∂ y + ∂ τ x y ∂ x + ∂ τ y y ∂ y + ∂ τ z y ∂ z + F y (3) ∂ ( ρ w ) ∂ z + d i v ( ρ w u ) = ∂ ρ ∂ z + ∂ τ x z ∂ x + ∂ τ y z ∂ y + ∂ τ z z ∂ z + F z (4) 其中，p为控制体上的压力，单位Pa； u 为速度矢量； τ x x 、 τ x y 、 τ x z 等分别为作用在控制体表面的粘性应力的分量，单位Pa·s；F为作用在控制体上的外力，单位N。 2.4. 边界条件 对于该布液器模型的边界条件设置，布液器进口采用质量流量入口，出口采用压力出口，对称面设置为symmetry，其余壁面设为绝热壁面。采用压力基的分离式求解器隐式求解，压力与速度耦合使用SIMPLE算法，并使用二阶精度的迎风模式进行离散化处理 [ 14 ]。
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user: 3. 仿真模拟结果及分析 3.1. 原始尺寸布液器仿真分析 针对布液器第一层均液结构进行仿真建模处理，使用三维建模软件CREO创建仿真模型，具体参数如表1所示。 Table 1 Main geometric parameters of liquid distributo 入口直径(mm) 底角角度(℃) 小孔距侧边距离(mm) 64 176 20 表1. 布液器主要几何参数 布液器为中间流入，流入均液槽后向四周扩散，这种结构会对压力场和分液均匀性产生很大影响。从图3的布液器压力场图可以看出，在布液器入口处压强较大，这是由于垂直流入的流体，流入均液槽中遇到底板，速度突降，同时流体流动方向发生改变，导致横向压力梯度产生，流体被迫向四周扩散；在布液器侧壁面附近，由于液体流动受阻，速度降低，压力抬升；对于分液口，流体出流口径较小，存在节流效应，流速增加，流动阻力增大，压降变大。 布液器的布液均匀性可以通过各个布液孔的出口流量反映出来，各个孔的出口流量如图4所示。位置1~80为按照从布液器一端开始编号，且所有变形结构模型均采用相同编号方法。整体的流量趋势是布液器进口附近的孔出口流量存在突减现象，而两端的孔出口流量具有一定的对称性且均匀性更好，这是由于制冷剂垂直流入时遇布液器底面受阻，产生横向压力梯度，流体向四周快速扩散，而布液器较窄，流动过程中又遇到布液器侧壁的阻力，使得入口附近流动情况复杂，导致入口周围小孔的出口流量变化较大，迫使流体快速沿着布液器轴向进行扩散，布液器轴向方向长度相对较大，使得流体有较大的流动空间，流体沿流动方向流动情况逐渐趋于稳定，因此，相较于入口附近的小孔，两侧的小孔流动均匀性更好。 图3. 布液器压力场 图4. 质量流量 3.2. 变布液器底角 由图4可以知道，在入口处存在严重的流量分配不均匀现象，因此在保证布液器其他结构参数不变的情况下，通过CREO创建底角为174度、176度、178度和180度的布液器模型，并采用相同的网格尺寸和边界条件设置，得到的仿真结果如图5所示。 由图5可以看出，当布液器采用不同底角时，在流体入口附近的布液孔均会出现质量流量明显降低的现象，但不同角度的底角对这种现象产生的影响程度又不尽相同，底角为174度时，这种质量流量降低的情况最为严重，当底角逐渐加大，入口附近的流量突减现象逐渐减弱，当直径为180度时，入口附近的流量突减情况改善明显，整条流量曲线的程度相对更缓，整体的布液均匀性更好；随着底角角度的增大，布液器整体压降也逐渐减小。 图5. 不同底角时的质量流量和压降 3.3. 变小孔距侧边距离 原布液器小孔距侧边的距离为25 mm，在保证其他结构参数不变的情况下，通过CREO建立小孔距侧边距离为15 mm、20 mm、25 mm、30 mm和35 mm的布液器，采用相同的网格尺寸和边界条件设置，最后得到的仿真结果如图6所示。 由图6可以看出小孔距侧边距离为35 mm时，入口附近的流量分配不均匀现象最为严重，逐渐减小小孔距侧边距离，可以看出进口附近小孔的流量突减现象逐渐减弱，与35 mm相比，小孔距侧边距离为15 mm时，沿着布液器轴向流动方向，质量流量曲线更加平缓，布液也会更加均匀，且随着小孔距侧边距离的不断减小，阻力损失减小，压降逐渐减小，这是由于流体流向侧壁时，受到侧壁的阻挡，速度降低，使得侧壁附近区域的流动情况更加缓和，从而小孔距侧壁距离越近均液情况越好。 图6. 不同小孔距侧边距离时的质量流量和压降 3.4. 变入口直径 在已有入口直径为64 mm的基础上，通过CREO创建直径为47 mm、77 mm和90 mm的布液器模型，其他参数保持一致，并采用相同的边界条件，得到的仿真结果如图7所示。 图7. 不同入口直径时的质量流量和压降 在进口质量流量不变的情况下，进口直径越大，进口速度越小，流动越缓慢，相对于小的进口直径，采用较大直径的进液口可以减小入口处的速度梯度和压力梯度的变化，改善进口附近紊乱的流动情况。由图7可以看出，随着入口直径的增大，布液器的布液均匀性得到很大提升，大的进口直径可以有效改善进口处的流量突减，进而提升整体的布液均匀性，同时能够有效降低布液器的阻力损失，减小压降。
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user: 4. 结论 通过对某款横管降膜蒸发器用的布液器进行建模仿真分析，研究不同结构参数对中间进液的布液器布液均匀性的影响，得到结论如下： 1) 布液器入口附近存在流量突然减小的现象，沿着布液器流动方向，两侧的流量曲线具有对称特征。 2) 不同的底角会对布液器的整体布液均匀性产生很大影响，采用较大的底角可以增加布液器的整体布液均匀性，同时获得相对较小的压降。 3) 布液器的布液均匀性会随着小孔距侧边距离的减小得到很大程度改善，小的侧边距离也有助于压降的减少。 4) 增大入口直径可以改善中间进液布液器进口处的流量突减现象，同时得到较小的阻力损失，获得较小的布液器压降。
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user: 摘 要 为了探索对热端部件的高效冷却方式，本文通过数值计算对阵列冷却结构的换热特性进行了研究。首先，对五种增强冲击靶面冷却换热效果的因素分别进行研究，其次，将这五种强化传热因素结合起来研究冲击靶面的换热强度。计算结果表明提高靶面的冲击雷诺数，选择合理的冲击孔径及冲击间距，设定左右两侧出气方式，增加气膜出流孔结构都可以相应提升冲击靶面的换热强度，其中，以冲击雷诺数及冲击孔径影响最大；将高雷诺数、冲击孔径、冲击间距、左右两侧出气方式及气膜出流孔五种因素结合起来，可以实现整体大幅度提升靶面的冷却换热效果。 关键词 :数值计算，阵列冷却，换热特性，冲击靶面 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 阵列冲击冷却是燃气透平叶片内部广泛使用的冷却方式，具有传热效果好、冷却气体用量小的特点 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]，有研究学者认为，在诸多冷却方式之中，冲击冷却是提高局部换热效果最有效的方式 [ 4 ] [ 5 ]，能高效地解决发动机涡轮叶片内部热端结构存在温度过高的问题。目前，将冲击冷却与其它一种或多种冷却方式结合，充分将各种冷却方式的优点结合起来，以达到对透平叶片高效冷却的目的，是近年来的研究重点 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]。由于透平叶片前缘最先受到主流燃气的冲击烧灼 [ 10 ]，往往会产生过高的温度，目前普遍使用冲击冷却与气膜冷却相结合的方式对此区域进行有效冷却 [ 11 ]，本文通过数值计算方法运用阵列冲击冷却结构对冲击冷却与气膜冷却进行充分研究，验证多种影响靶面换热强度的因素，将二者的冷却潜能充分挖掘出来，实现对热端部件的高效冷却。
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user: 2. 计算模型 阵列射流冲击冷却计算模型见图1所示，计算模型包括流体区域和固体区域，流体区域由稳流腔、冲击孔及冲击腔组成，固体区域由冲击面及冲击靶面面板等组成。冲击孔径D为1.5 mm，冲击孔数为3 × 8，冲击孔间距为 X n = Y n = 4 D ，整个流体通道长48 mm，宽36 mm，冲击腔间距为Z/D = 1，冲击孔板厚1.2 mm。 图1(c)为阵列冲击冷却结构的计算域与边界条件，在冲击孔进口之前使用稳流腔进气，进口边界条件设为速度入口，根据不同冲击雷诺数给定入口气流速度，入口气流温度为300 K，气流出口为压力出口，给定出口总压为一个标准大气压，其它壁面上为无滑移边界条件，其中，冲击靶面设定为恒定热流密度，给定值20 kW/m 2 。 图1. 计算模型。(a) 模型各部分名称；(b) 靶面；(c) 计算域与边界条件
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user: 3. 计算方法 3.1. 网格无关性验证 计算模型网格生成采用结构/非结构混合网格， y + < 1 ，最初研究中进行了网格无关性验证，以冲击靶面努塞尔数Nu为衡量指标，发现当网格数达到252万时，计算结果变化趋于稳定，如图2所示，所以，在研究中使用252万网格量。 3.2. 控制方程 以张量形式表示的流动控制输运守恒方程(连续性、动量和能量)如下： ∂ ∂ x i ( ρ u i ) = 0 (1) ρ ∂ ∂ x j ( u i u j ) = − ∂ p ∂ x i + μ ∂ ∂ x j [ ( ∂ u i ∂ x j + ∂ u j ∂ x i − 2 3 ∂ u i ∂ x j δ i j ) ] − ρ ∂ ∂ x j ( u ′ i u ′ j ) (2) ∂ ∂ x i [ u i ( ρ E + P ) ] = ∂ ∂ x i [ ( k + c p u t P r t ∂ T ∂ x i ) + μ e f f u i ( ∂ u i ∂ x j + ∂ u j ∂ x i − 2 3 ∂ u i ∂ x j δ i j ) ] (3) 式中： i ， j = 1 ， 2 ， 3 ——对应空间正交直角坐标x，y，z；u——气流速度，m/s； ρ ——气流密度，kg/m 3 ；T——温度，K；P——压强，Pa； μ ——气体分子动力粘度系数，Pa·s；k——湍流动能，J。 图2. 网格无关性验证 3.3. 湍流模型与数值求解方法 由文献 [ 3 ] 可知，使用Transition k-kl系列湍流模型计算得到的壁面换热系数和实验值吻合较好，对附面层层流流动及湍流流动能够进行很好的分辨，对层流向湍流转捩过程的传热情况可以进行较为准确的预测，因此，本文使用ANSYS Fluent 软件中的Transition k-kl-omega湍流模型。 研究中使用Fluent Solver作为求解器，使用SIMPLE算法，离散格式为二阶迎风格式。 收敛标准为迭代残差值小于10 −5 。 3.4. 参数定义 在冲击冷却实验研究中，冲击雷诺数往往用来表示射流冲击靶面的强度，冲击雷诺数定义为 R e = ρ u d H μ 努塞尔数定义为 N u = h d H λ 特征长度即水力直径定义为 d H = 4 A S 。 其中，u为气流入口过流截面内平均速度，A为过流截面面积，S为过流面上流体与固体接触的周长。 平均努塞尔数为壁面的平均努塞尔数，定义为 N u a = 1 A ∫ N u d A 其中，A为冲击靶面的面积。
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user: 5. 总结 本文通过数值计算对阵列冲击冷却结构的换热特性进行了深入研究，验证了五种增强冲击靶面换热强度的因素，并将这五种有利因素结合起来研究，具体结论如下： 1) 提高靶面的冲击雷诺数，选择合理的冲击孔径冲击间距，设定左右两侧出气方式，增加气膜出流孔结构都可以相应提升冲击靶面的换热强度，其中，以冲击雷诺数及冲击孔径影响最大。 2) 将高雷诺数、冲击孔径、冲击间距、左右两侧出气方式及气膜出流孔5种因素结合起来，可以实现整体大幅度提升靶面的冷却换热效果。
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user: 摘 要 目前，车用橡胶导管的质量检测主要是依靠人工来完成，检测效率低下，并且存在误检、漏检等问题，本文以车用胶管为研究对象，设计了一种基于机器视觉的车用胶管质量在线检测系统。从硬件和软件设计了一套系统，硬件方面包括相机与镜头选型和光源照明系统的创新性设计等，软件设计包括图像滤波和边缘检测等。实验结果表明，本设计系统具有较高的识别率，对于在复杂的工业环境下完成胶管的在线检测具有很高的实用价值。 关键词 :机器视觉，光源与照明，边缘检测 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 车用橡胶导管是汽车发动机中的关键部件，其质量好坏对汽车的驾驶性能和安全性起到重要作用。汽车胶管质量检测主要分为管壁外形的缺陷检测和内外径与壁厚尺寸的测量，本文主要针对汽车胶管尺寸设计一套在线测量系统。目前，对于尺寸的质量指标检验都是由人工采用接触式测量工具来完成，由于橡胶材质的易形变的特性，使得测量精度受人为主观影响较大，导致检测误差大。这种依靠人力检测的方法，手段比较落后，不仅影响了生产线的工作效率，而且浪费了大量的劳动资源，检测人员的工作状态对检测结果有很大影响，造成检测效率低、精度低、成本高等缺点 [ 1 ]。 机器视觉是利用计算机对图像或视频进行处理，实现对二维或三维场景的识别、检测、感知和理解等功能 [ 2 ]。机器视觉检测系统具有测量精度高、速度快、非接触、实时性好等特点 [ 3 ]。本文致力于开发一套基于机器视觉技术的胶管尺寸质量自动检验系统，目的是替代人工检验，同时提高检验精度和效率。
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user: 2. 系统总体设计 基于机器视觉进行汽车胶管的内外径与壁厚的测量，检测要求内外径误差为0.07 mm，管壁的壁厚的误差范围不大于0.05 mm。测量系统由照明系统、CCD摄像机、图像采集卡、计算机以及图像处理算法组成 [ 4 ]，如图1所示。 图1. 汽车胶管质量检测系统 通过CCD摄像机和照明系统采集最佳的汽车胶管图像，再利用计算机对图像进行处理得到检测信息，最后根据检测信息进行胶管的分类，判断其是正品还是次品。
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user: 3. 机器视觉硬件构成 硬件是机器视觉检测系统的基础，光源、摄像机、光学镜头、采集卡及工业计算机是系统的关键部分，其选型与检测的要求息息相关，选型合适与否直接影响后续图像处理的结果及检测准确度 [ 5 ]。 3.1. 光源与照明系统设计 相机与镜头的光轴与被测物体截面的位置关系设定为垂直，以便减少误差。选择合适的光源有助于提高视觉检测系统所获得图像的质量 [ 6 ]。以其它带有尺寸测量的系统为参考，选取垂直照射环形光源，具有照明面积大，光照均匀性好，适用于较大面积的照明。而背光源经过特殊导光材料优化光路，平行性好，适用于外观检测或是尺寸测量。根据实际检测环境本系统提出了一种“双向–环形光源”方案，充分发挥光源对轮廓外形获取的功能，如图2所示。 图2. 相机镜头与光源的位置关系 3.2. 相机与镜头的选型 本系统中的质量检测为静态测量，对相机帧率要求不需要很高，30 fps至65 fps基本可以满足需求。车用胶管最大测量尺寸约为45 mm * 45 mm，根据公式： p = ( l / μ ) × ( w / μ ) (1) 其中 μ 为检测精度，表示系统要求的分辨率的实际物理尺寸， l × w 是相机的视场角(FOV)，表示相机的拍摄视野范围。而相机的感光芯片一般有4:3的长宽比例，可估算长边像素数量约为2500，对应短边为1800。综合考虑各种参数，本系统选取维视图像的MV-EM500M/C型号相机，分辨率为2592 * 1944，即500万像素，如图3所示。 图3. MV-EM500M/C型号相机 3.3. 测量系统的标定 标定的目的是确定被测工件的实际尺寸与采集图像中像素数的量化对应关系，以便将图像中的点与被测物体中的点联系起来，方便提取几何特征参数 [ 7 ]。以下为具体计算像素当量流程：1) 将标准胶管件与摄像机成像平面的坐标轴平行放置。2) 在特定焦距、物距下，求得标准胶管件实际尺寸，并截取到其对应图像，得到该图像像素数，进而可求解到像素当量。经标定，本系统像素当量为0.03345 mm/pixel。 在实际工业环境中，环境变量发生变动后，如相机与镜头位置发生变化、胶管放置位置变化等，需要对整个系统进行重新标定。
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user: 4. 机器视觉软件系统设计 4.1. 软件总体设计 如图4所示，整个软件系统分为图像采集模块、图像处理模块和图形交互界面模块。 图4. 软件系统结构图 图像采集模块是体系构件的基础模块，主要负责控制摄像头和照明光源对图像进行采集工作 [ 8 ]。图像处理模块是软件系统的核心，图形交互界面模块是对相机的相关使用参数设置实现交互界面，并将测量的结果以图形界面显示出来。通过对界面的合理设计，用户可以清晰地看到测量后胶管各参数。 4.2. 图像处理算法 检测算法流程图如图5所示。 图5. 检测算法流程图 4.3. 图像预处理 4.3.1. 直方图修正 灰度直方图是图像预处理中最基本的概念之一，表示了图像中每一个灰度和其对应的出现频率之间的关系，是图像的重要统计特征。在本文中体现为胶管图像中0-255每个灰度值对应的像素点个数。 直方图均衡化处理是图像处理领域中利用图像直方图对对比度进行调整的方法。通过这种方法，亮度可以更好地在直方图上分布，就是把原始图像的灰度直方图从比较集中的某个灰度区间变成在全部灰度范围内的均匀分，对图像进行非线性拉伸，重新分配图像像素值，使一定灰度范围内的像素数量大致相同。 胶管的原图像及其灰度直方图如图6所示。由于胶管内孔处的灰度值很低基本接近于黑色，所以在灰度值0处形成了峰值，而在内外径之间(管壁)的灰度值在80~100之间，外径边缘灰度值在120~180这个区间，与其它范围灰度值分布差别很大。图7为直方图均衡化后的图像及其灰度直方图。可以看到，直方图均衡化不仅保持了上述两个区间的峰值，同时改善了其它灰度范围分布不均匀的情况，使得一些原图像不够清晰的细节更清楚，提高了图像的对比度。 图6. 胶管原图像及其灰度直方图 图7. 直方图均衡化后胶管图像及其灰度直方图 4.3.2. 中值滤波 图像在获取和传输过程中常常会受到噪声的污染使图像质量降低。由于降质图像在获取的过程中受各种不同因素的影响，如环境条件、传感器元器件自身质量、传输信道的干扰以及量化等，因此所引入的噪声类型多种多样，如高斯噪声、椒盐噪声、斑点噪声等 [ 9 ] [ 10 ]。这时候需要对图像进行滤波处理 [ 11 ]。本系统采用中值滤波，中值滤波的具体过程就是在一个采集窗口内，将中心点替换为该窗口灰度值的中值，其中滤波器可以定义如下： p 0 = m e d ( q 1 ， q 2 ， ⋯ ， q n ) = q n + 1 2 其中 q 1 ， q 2 ， ⋯ ， q n 是滤波器图像范围中的像素灰度值， p 0 是图像经过滤波器后的输出灰度值，是n是中值滤波器图像范围中的像素数量，由于需要在中值滤波器中形成一个中心像素，故n通常为奇数。 中值滤波的窗口大小是可以选择的，选择的窗口越大，对噪声的抑制效果越好，但会造成图像边缘的模糊。图8为分别采用3 × 3、5 × 5和7 × 7的窗口进行中值滤波后的结果。 图8. 中值滤波去噪 从图8可以看出，采用3 × 3中值滤波效果最好，既不会导致明显的边缘模糊，又有效抑制了噪声，而5 × 5大小的窗口会造成轻微的边缘模糊，7 × 7大小的窗口导致了严重的边缘模糊。因此，本文选用3 × 3窗口进行中值滤波。 4.4. 边缘检测 4.4.1. Canny边缘检测算法 Canny算法的主要流程为：1) 对图像进行高斯滤波。由于Canny算法对噪声非常敏感，首先必须对图像进行降噪处理，此算法采用高斯滤波。2) 计算梯度矢量。传统Canny算法利用中心点2 × 2邻域内一阶有限差分的均值来计算该点的梯度幅值，由于采用相对较少的点，所以对噪声较敏感，且容易检测出假S边缘或丢失一些真实边缘的细节部分 [ 12 ]。Canny算子沿x方向和y方向的梯度表达式为： f x ( x ， y ) = f ( x ， y + 1 ) − f ( x ， y ) + f ( x + 1 ， y + 1 ) − f ( x + 1 ， y ) (3) f y ( x ， y ) = f ( x ， y ) + f ( x ， y + 1 ) − f ( x + 1 ， y ) − f ( x + 1 ， y + 1 ) (4) Canny算子的水平方向和垂直方向的一阶微分卷积模板分别为： S x = [ − 1 1 − 1 1 ] ， S y = [ 1 1 − 1 − 1 ] (5) 3) 对梯度幅值进行非极大值抑制。图像梯度幅值大并不一定就是边缘点，作为Canny算法的重要步骤，非极大值抑制简单来说就是寻找像素点梯度局部最大值，将非极大值点对应的灰度值置为0，这样可以提出以大部分非边缘点 [ 13 ]。4) 用双阈值算法检测和连接边缘。在第3步之后，所得结果中仍然有很多假边缘和噪声等干扰，需要进一步处理。此处设定的两个阈值不同，对检测的边缘会造成很大影响。 本系统目的为测量内外径和壁厚，因此内外径边缘的完整检测至关重要。经过实验发现，双阈值选取50和150时可以检测到内外径完整边缘。图9为Canny算法边缘检测效果图。 图9. Canny算法边缘检测结果 4.4.2. 边缘检测后续处理 在对图像进行Canny算法边缘检测后，可以提取到内外径的完整边缘，由于检测环境的复杂，胶管周身会产生各种干扰，直接体现在边缘图像中，如何快速准确的提取出想要的边缘(内外径)变得至关重要。 本系统分两步提取内外径边缘：1) 将各个边缘做标记。通过将边缘标号，可以方便后续对边缘的提取操作，减少不必要的工作。2) 通过比较预估值和检测值提取边缘。首先预估胶管尺寸，将检测到的边缘按标号和预估值进行比较，设定阈值，完成对边缘的提取。图10为最终提取到的边缘图像。图11为测量内外径和壁厚的处理图。 图10. 内外径边缘提取图 图11. 测量图像
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user: 5. 实验与分析 软件界面设计如图12所示，在图像处理模块中，可以选择自动处理功能，当获取到图像时，系统自动进行图像处理，处理后的图像可以显示在显示区域，测量结果模块会实时显示出胶管尺寸，包括内外圆直径、最大壁厚和最小壁厚。选取了一种型号的胶管，外径约为34.95 mm，选取50个胶管样本使用本系统进行检测，检测结果如图13、图14。 图12. 界面显示 图13. 约定真值和测量值对比 图14. 误差绝对值 根据约定真值和测量值的对比曲线图和误差绝对值曲线图可知，21号胶管样本的测量误差绝对值为0.08 mm以上，超过了标准值0.07 mm，其他样本的测量值都在标准范围内，满足工业检测的需求。
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user: 6. 结论 设计了一套基于机器视觉的胶管自动检测系统，在非接触的情况下可以准确测量汽车胶管的尺寸信息，从而完成对胶管的分类工作，大大节省了人力、成本。检测结果表明，检测准确率在98%以上，单个检测用时0.09 s，基本满足实时性需求，实际应用价值较大。
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user: 摘 要 目的：探讨山东滨州地区腹泻婴幼儿中轮状病毒感染的流行病情况，为临床上轮状病毒感染的诊断、治疗和预防提供真实可靠的实验依据。方法：收集滨州医学院附属医院2017年1月至2019年12月住院和门诊的腹泻婴幼儿粪便标本11，497例，采用免疫层析法进行轮状病毒抗原的检测，分析轮状病毒感染婴幼儿的性别、年龄和时间分布情况。结果：11，497例腹泻婴幼儿粪便标本中，有3059例轮状病毒检测结果阳性，阳性率为26.61%。其中0~1岁组腹泻患儿轮状病毒感染阳性率可达30.00% (构成比为33.94%)，1~2岁组腹泻患儿轮状病毒感染阳性率为28.00% (构成比为31.67%)，2~3岁组腹泻患儿轮状病毒感染阳性率为18.42% (构成比20.84%)，0~3岁组腹泻患儿轮状病毒感染构成比共占86.45%，是轮状病毒感染的高发年龄组。每年11、12、1、2月份(4个月构成比为72.28%)为轮状病毒感染发病高峰期。而不同性别之间轮状病毒感染无统计学差异。结论：轮状病毒是本地区腹泻婴幼儿感染(0~14岁)的主要病原体，其中0~3岁婴幼儿是轮状病毒的易感人群，11、12、1、2月份为轮状病毒感染的流行高峰。 关键词 :轮状病毒，婴幼儿，腹泻，免疫层析，粪便，流行病学 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 自从1973年研究发现了病原体轮状病毒(Rotavirus， RV)以来，经过病原学研究证实，腹泻婴幼儿病例中的40%~60%是由轮状病毒引起的 [ 1 ]。而其中A组轮状病毒感染是引起婴幼儿腹泻的主要病原体之一 [ 2 ]。轮状病毒性肠炎主要经消化道传播，潜伏期为2~3天，临床表现主要为腹泻，黄色水样大便而且量比较多，发烧，部分患儿可出现呼吸道症状 [ 3 ]。在腹泻病原体中轮状病毒位于感染率首位，已经成为世界范围内5岁以前儿童急性腹泻病最重要的病原之一 [ 4 ]。有研究显示，几乎所有婴幼儿在5岁之前曾经感染过轮状病毒 [ 5 ]。轮状病毒可引起神经系统、呼吸系统、心脏、肝脏 [ 6 ] 等多个脏器的损伤，可引起病毒性心肌炎等，严重腹泻引起的酸碱平衡、水电解质紊乱等对患儿健康造成严重的危害，甚至危及患儿生命，所以应引起大家高度重视。临床上也越来越重视腹泻病人粪便标本中病原体的检测，而WH0已将RV感染纳入全球腹泻控制和免疫规划。轮状病毒感染在不同地区有着独特的流行特征 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]，因此，为了解本地区婴幼儿轮状病毒腹泻流行的现状，能够及时有效地采取预防、诊断和治疗措施，本研究对本院2017~2019年3年间11，497例腹泻患儿粪便标本进行RV检测并分析，为本地区腹泻婴幼儿的防控和临床诊断、治疗和预防提供流行病学依据。
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user: 2. 材料和方法 2.1. 标本来源 选择2017年1月1日至2019年12月31日滨州医学院附属医院门诊和住院的腹泻婴幼儿粪便标本，检测标本11，497例，其中男性6057例，女性5440例，年龄最小为30天，最大为14岁，年龄范围在(2.59 ± 2.58)岁。婴幼儿腹泻疾病的诊断标准是大便次数增多，性状多为水样便、蛋花汤样或稀糊样大便。 2.2. 检测试剂 Certest Biotec S.L公司提供轮状病毒诊断试剂盒，严格按说明书要求进行操作，试剂均在有效期内。 2.3. 检测原理 免疫层析法测定粪便样本中的轮状病毒抗原，膜预先与小鼠单克隆抗体包被，在检测线区域识别抗原。在检测过程中，标本可与事先预染在检测卡里的有色结合物反应，然后混合物通过毛细管作用在膜上向上移动，当标本流经检测膜时，彩色微粒移动，当有阳性标本存在时，特异性的抗体可捕捉彩色微可形成不同的颜色线。质控区域出现一条绿色线，检测区域显示一条红色线为轮状病毒阳性。 2.4. 检测方法 在试管中加入1.0 ml的样本稀释液。用拭子加入100 mg样本，轻轻的摇晃。如果粪便标本是液状，则用移液枪吸取100 ul样本加入试管中。继续摇晃尽量使标本散开，等三分钟直到样本均匀，固体沉淀。准确滴加5滴在箭头标记下的样本区，10分钟之内读取结果。阳性：质控区域出现一条绿色线，检测区域显示一条红色线。 2.5. 统计学方法 数据统计用SPSS25.0进行分析，数据采用均数 ± 标准差( x ¯ ± s )和百分率表示，不同组别之间的比较用卡方检验，P < 0.05为差异有统计学意义，用Excel2007进行图表的制作。
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user: 3. 结果 3.1. 不同性别轮状病毒的感染情况 总共11，497例腹泻患儿，其中男性6057例，女性5440例，检测出轮状病毒阳性3059例，其中男性患儿1678例为轮状病毒阳性，女性患儿1381例为轮状病毒阳性，不同性别间轮状病毒感染差异无统计学意义(P > 0.05)。见表1。 Table 1 The rotavirus infection among different gender 性别 例数(例) 轮状病毒(例) 阳性率(%) 构成比(%) 男 6057 1578 26.05 51.59 女 5440 1481 27.20 48.41 合计 11，497 3059 26.61 100 χ2 2.015 P >0.05 表1. 不同性别之间轮状病毒感染情况 3.2. 轮状病毒感染的年龄分布情况 11，497例腹泻患儿中，年龄最小为30天，最大的为14岁，范围在(2.59 ± 2.58)岁。根据年龄进行分组，共分为4组。经卡方检验统计学处理，差异有统计学意义(P < 0.01)。结果见表2和图1、图2。0~1岁年龄组，腹泻儿童阳性率30.0%，构成比高达33.94%)，1~2岁年龄组，腹泻儿童阳性率占28.0%，构成比31.67%，2~3岁年龄组腹泻儿童占18.42%，构成比20.84%，0~3岁组腹泻儿童阳性率为的构成比共占86.46%，可见该年龄段为高发期。 Table 2 The rotavirus detection results of diarrhea children in different age group 年龄组别 例数 阳性数 阳性率(%) 构成比(%) 0~1岁 5006 1502 30.0* 33.94 1~2岁 2971 832 28.0* 31.67 2~3岁 2850 525 18.42* 20.84 3~14岁 1670 200 11.97 13.54 合计 11，497 3059 26.61 100 表2. 不同年龄组的腹泻患儿轮状病毒检测结果 经卡方检验，与3~14岁组相比，其他三组轮状病毒阳性率高(P < 0.01)，有统计学意义。 图1. 不同年龄组别腹泻儿童RV结果 图2. 不同年龄组轮状病毒阳性结果的构成比(%) 3.3. 轮状病毒感染的时间分布情况 2017年、2018年和2019的3年期间，腹泻婴幼儿RV感染阳性率的月份分布情况见表3、图3和图4。RV阳性率最高月份是为12月份和1月份，阳性率分别为46.4%和45.6%，构成比分别为26.15%和22.56%；其次是11月份和2月份，阳性率分别为40.07%和38.04%，构成比分别为11.41%和12.16%，11、12、1、2月份为本地区RV感染高发期，4个月构成比为82.46%。见表3、图3和图4。 Table 3 The rotavirus detection results of diarrhea children in different month 月份 例数 阳性数 阳性率 % 1 1513 690 45.6* 22.56 2 978 372 38.04* 12.16 3 896 263 29.36 8.59 4 824 150 18.20 4.90 5 937 97 10.35 3.17 6 941 25 2.65 0.82 7 828 16 1.93 0.52 8 692 17 2.46 0.56 9 628 16 2.55 0.52 10 665 264 39.69* 8.63 11 871 349 40.07* 11.41 12 1724 800 46.40* 26.15 总计 11，497 3059 26.61 100.0 表3. 不同月份腹泻患儿轮状病毒检测结果 *经卡方检验，轮状病毒阳性率高于其他组，P < 0.01。 图3. 不同月份腹泻婴幼儿轮状病毒阳性率结果 图4. 不同月份腹泻儿童轮状病毒阳性构成比(%)
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user: 4. 讨论 腹泻是婴幼儿感染的常见病和多发病，其中发病率仅次于上呼吸道感染。由于婴幼儿免疫力低下，腹泻常常由感染引起，最常见的感染病原体为细菌和病毒。有研究表明病毒性胃肠炎在婴幼儿腹泻中占大多数 [ 10 ]。近年来由于卫生条件的改善以及抗菌药物的普遍使用，细菌所致儿童腹泻的感染率有所下降，而病毒引起的腹泻逐渐增多，其中轮状病毒和腺病毒感染最多见。其中轮状病毒在世界范围内是引起婴幼儿病毒性腹泻、肠炎的主要病原体，在发展中国家和发达国家都是一个重要的公共卫生问题 [ 11 ]。轮状病毒主要在小肠上皮细胞内生长，并进行复制与繁殖。RV感染患者、隐性感染者等均为传染源，在出现临床症状早期开始排毒，RV传播途径是粪口途径和人人接触，是引起婴幼儿秋冬季急性腹泻最常见的病原体之一，占所有肠道感染病因的半数以上。而腹泻患儿轮状病毒的检出率，各个地区有所差异。 在中国，已有报道的东北地区、北京地区、杭州地区、江苏地区、新疆乌鲁木齐地区的轮状病毒阳性率各不相同 [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]，其中东北地区轮状病毒的感染阳性率为42.63%，北京地区轮状病毒感染阳性率为18.73%，杭州地区轮状病毒感染阳性率为29.56%，新疆乌鲁木齐轮状病毒感染阳性率为20.4%。各地区感染率差别可能受环境、地理位置、季节、气候等不同的影响。本研究结果显示，11，497例腹泻患儿的粪便标本中，检出轮状病毒3059例，阳性感染率为26.61%。虽然轮状病毒总体感染率不是很高，但是在高发季节，如每年的11、12、1月病毒感染率可高达40%，从而说明轮状病毒的流行具有明显的季节性，但是就全国范围来看，不同地区的流行季节并不都相同，可能与不同气候、环境特点有关，在低温环境下病毒相对而言更稳定些，因此在秋冬季多发。本研究中，2017年、2018年和2019的3年期间，RV感染阳性率最高月份是12月份和1月份，阳性感染率分别为46.4%和45.6%，构成比为26.15%和22.56%；其次是11月份和2月份，阳性感染率为40.07%和38.04%，构成比为11.41%和12.16%，11、12、1、2月份为RV感染高发期，4个月构成比为82.46%。由此可见秋冬季节11、12、1、2月份为RV感染高发期(4个月构成比为82.46%)，此期间天气均为寒冷干燥气候。 有研究显示，在12~24个月的儿童粪便标本中，RV阳性检出率最高 [ 17 ]。本研究发现，轮状病毒感染与性别无关，与年龄有关。结果显示，轮状病毒感染的腹泻儿童年龄段主要集中在0~3岁龄之间，0~3 岁组腹泻儿童RV感染阳性率为26.40%，构成比共占94.48%，感染率随患儿年龄增加而下降。由于0~3岁龄幼儿身体的免疫系统还未完全完善，感染机会可能会增加，家长要注意看护。大于3岁的幼儿自身免疫系统和消化系统发育会逐渐成熟，腹泻发病率相对较少。0~3岁年龄组的RV感染率高可能与停止母乳喂养，同时母体带来的抗体下降，而自身的免疫力尚未完全建立，对各种病原体感染的特异性抗体产生不足有关。其他的年龄组儿童感染率有逐渐下降的趋势，可能与儿童通过以前感染过轮状病毒并且获得轮状病毒的抗体，同时自身SlgA含量增高，抵抗力逐渐随之增强有关 [ 17 ]。自然感染后血清和小肠分泌物中特异性的轮状病毒IgA增加，在防止感染中可能是一重要因素。因此，在1~3岁年龄组中，RV感染率高，可能是免疫系统尚未完善引起 [ 18 ] [ 19 ]。临床医生对蛋花样或稀水样便，显微镜镜检无或偶有少量白细胞或脂肪球者，必须加做RV检测，以便确诊，及时治疗，否则将可能有大量儿童患者漏检，延误治疗。 目前临床尚没有有效的抗病毒方法，只能对症治疗，及时补充电解质和益生菌，减少各种并发症的发生。有研究表明双歧杆菌在轮状病毒感染引起的腹泻中起到一定的作用 [ 20 ]。目前，轮状病毒的分子检测研发也在进行，为临床上的分子诊断和治疗提供有力的依据 [ 21 ]。有报道显示用轮状病毒疫苗能够明显降低轮状病毒的感染 [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]。本文为临床医生提供了本地区轮状病毒感染的流行特征。我们会继续不断追踪滨州地区每年的RV感染的流行特征性变化，为儿科医师的诊断、治疗和预防带来帮助。婴幼儿作为病毒性腹泻的重点防控人群，临床医师可综合本地区RV感染的年龄和季节情况准确诊断和治疗。
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user: 摘 要 髋臼骨折对于创伤骨科医师来说挑战性较大。考虑髋臼骨折的特殊性，前人已经总结出较为丰富的分型及手术治疗方案。但是随着科技的进步，对于髋臼骨折的诊断及治疗又出现很多新的方法，因此本文对于髋臼骨折的受伤机制、诊断、分型、手术入路及并发症进行综述。 关键词 :髋臼骨折，分型，综述 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着社会的发展，我们的城市高楼林立、道路上的车辆越来越多，随之而来的就是高处坠落及车祸的增加，每年都会出现大量的骨盆髋臼骨折 [ 1 ]。髋臼位置较深，周围解剖关系复杂，毗邻的血管及神经较多，一旦发生骨折，存在较多的合并伤。髋臼骨折的治疗通常需要手术，以恢复髋关节的正常解剖结构并稳定髋关节 [ 2 ]。考虑髋臼骨折的特殊性，前人已经总结出较为丰富的分型及手术治疗方案。但是随着科技的进步，对于髋臼骨折的诊断及治疗又出现很多新的方法，因此本文对于髋臼骨折的受伤机制、诊断、分型、手术入路及并发症进行综述。
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user: 2. 概念及受伤机制 髋臼是由髂骨、坐骨和耻骨三部分组成，其中髂骨和坐骨分别参与构成上和下外侧五分之二髋臼，而耻骨参与构成内下五分之一髋臼 [ 3 ]。全身所有骨折中髋臼骨折占比3%，而骨盆髋臼骨折还会出现全身多发性损伤，在其中占比高达60%，其致死率为13.4% [ 4 ]。髋臼骨折受伤机制大多数为高能量损伤，但是部分老年人由于存在骨质疏松，中等暴力也可引起髋臼骨折 [ 5 ]。