为了满足半导体加工等行业的超洁净流控要求,设计了一种超洁净磁悬浮针阀。超洁净磁悬浮针阀以超洁净氟塑料裹覆永磁体为阀芯,以电磁铁为外部驱动,利用磁悬浮原理实现阀芯的无接触控制。阐述了该磁悬浮针阀的工作原理,通过仿真计算,提出电磁铁的设计方案,对电磁铁的线圈和铁芯进行优化,为阀的力学性能和尺寸特征优化提供了方法指导,并针对阀芯受到的径向力和轴向力进行了分析,验证了方案的可行性。

为研究气固两相流流经水平渐扩管后的流动特性，采用PIV技术对不同粒径固体颗粒、不同气体流量以及不同颗粒入口位置的气固两相流流动工况进行测试。试验发现，在管道截面扩大后，固相的存在明显加快了气相的速度，并且只有一定直径的固相才能使气体获得相对较高的速度；对于同一流量，固相颗粒的入口位置不同，也会对颗粒在管道中的流动速度产生很大的影响。

针对层流冷却区温度测量易受冷却水、雾气干扰的问题,利用喷射的气体产生的气垫效应,开发了非接触式悬浮测温装置.采用计算流体力学（CFD）方法研究间距、喷嘴下缘面积和均压槽深度等关键结构参数对喷嘴受力、带钢表面气体压力分布的影响,通过动力学仿真研究黏性阻尼系数对悬浮的响应速度、稳定性的影响,并确定了非接触式测温装置的基本系统参数.开发的非接触式悬浮测温装置具有良好的间距自调节能力,能够稳定地悬浮在带钢表面.将该装置应用到某钢厂层流工况物理模拟系统中,结果表明,在冷却水扰动、被测物体高速移动和振动的恶劣工况下,该装置仍能取得满意的测量效果.

湿法工艺作为半导体工艺的重要组成部分,通过化学品(酸、碱、溶剂等)与超纯水等液体介质,对晶圆表面进行刻蚀、清洗等处理,其制程需避免颗粒、金属、离子、细菌等污染物带来的工艺缺陷。为此,湿法工艺相关的化学品系统、超纯水系统与制程装备均需采用超洁净流控部件,但相关产品被国外垄断,我国对该技术领域的研究仍处起步阶段。该研究首先阐述了半导体湿法制程对超洁净流控部件的需求,剖析了该类部件的主要技术特征。进而,重点介绍了磁悬浮泵、波纹管泵、隔膜阀以及超声波流量传感器等超洁净流控部件的工作原理与发展历程,并分析了其关键技术与研究现状。最后,对超洁净流控技术的发展做出了展望。

聚四氟乙烯(PTEE)是超洁净流控元件的主要材料之一。针对聚四氟乙烯机械加工后的表面粗糙度问题,从改变进给量及车刀材料选择和切削液是否使用的角度探究机械加工PTFE表面形貌的形成机理,发现了随着车刀停留时间的增加,PTFE表面粗糙度迅速降低并最终保持在一个稳定值,而车刀材料和是否使用切削液也对PTFE机械加工后的表面形貌有非常显著的影响;通过共聚焦激光显微镜和原子力显微镜(AFM),在不同的尺度下观察了加工后PTFE的表面形貌,为从微观层面解释聚四氟乙烯机械加工后表面形貌的形成提供了直观的观测结果,从而揭示了表面形貌与车削加工参数的映射关系,并为氟塑料车削工艺的优化提供了指导性依据。

核主泵是压水堆核电站核岛内唯一长期高速旋转的装备，是核电站的“心脏”。该文针对第三代核主泵AP1000的水力要求，开发基于数值模拟的混流式核主泵优化设计平台。利用该平台开展了球形压水室直径及导叶包角和导叶数对球形压水室内水力损失影响的研究。研究表明这三者对球形压水室的水力损失有着较明显的影响。实践表明该平台可用性好，效率高。

微泵作为微流体系统中关键的执行器件，是微流体系统发展水平的重要标志。该文分析了近年来国内外出现的典型机械式微泵和非机械式微泵的工作原理、结构组成、优缺点，论述了微泵的加工制作技术以及国内外研究现状，最后对微泵的发展前景作了展望。