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微尺度效应和壁面滑移对微挤出成型的影响分析

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中国塑料 2012年第6期26卷 112-116页

作者：傅志红罗新桃中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室湖南长沙410083

研究分析了聚合物在微细管道中的微尺寸效应以及壁面滑移机理,在采用数值模拟软件Polyflow的基础上分析了黏度和壁面滑移对聚合物微尺寸流动的影响,并结合不同的边界条件分析了机头压缩段长度对制品变形的影响。结果表明,有壁面滑移条件... 详细信息

研究分析了聚合物在微细管道中的微尺寸效应以及壁面滑移机理,在采用数值模拟软件Polyflow的基础上分析了黏度和壁面滑移对聚合物微尺寸流动的影响,并结合不同的边界条件分析了机头压缩段长度对制品变形的影响。结果表明,有壁面滑移条件下,熔体流动阻力减小,速度分布更加均匀,制品变形较小。

关键词：微尺度效应壁面滑移变形挤出成型

端面微尺度效应和热黏效应对干气密封性能的影响

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化工学报 2013年第9期64卷 3291-3300页

作者：许静彭旭东白少先李纪云王玉明浙江工业大学过程装备及其再制造教育部工程研究中心浙江杭州310032

考虑干气密封环端面微尺度效应及气膜的热黏效应,基于气体多变过程理论和气体润滑理论,对可压缩流体条件下的扩展平均雷诺方程进行修正,并应用有限元法进行求解;通过改变密封的操作参数,分析研究了端面微尺度效应和热黏效应对干气密封... 详细信息

考虑干气密封环端面微尺度效应及气膜的热黏效应,基于气体多变过程理论和气体润滑理论,对可压缩流体条件下的扩展平均雷诺方程进行修正,并应用有限元法进行求解;通过改变密封的操作参数,分析研究了端面微尺度效应和热黏效应对干气密封性能的影响规律。结果表明,干气密封在正常工作状态下,压力的升高使气体滑移流和表面粗糙度之间的耦合效应减弱,对泄漏率有固定的影响。若量纲1膜厚Hs效应的影响;热黏效应和表面粗糙度能提高密封动压效应,降低泄漏率,而气体滑移流效应却使泄漏率增大,端面承载能力降低;在低速高压下,表面粗糙度比滑移流效应对密封性能的影响大;当外压po≥2.02MPa时,热黏效应在对密封性能影响中占主导地位。

关键词：螺旋槽干气密封表面粗糙度滑移流热黏效应微尺度效应

动压密封技术界面微尺度效应研究现状及其有效利用思路探讨

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西安理工大学学报 2021年第1期37卷 71-77页

作者：黄国庆于雪梅王衍葛云路胡琼曹志康江苏海洋大学机械工程学院江苏连云港222005

动压密封技术广泛应用于工业生产中的各个相关领域,密封摩擦副表面的粗糙度及其纹理对流体的流动、减摩或动压产生有较大影响。介绍了流体润滑中动压机械密封界面微尺度效应的影响方式及作用机理,重点阐述了表面织构和表面粗糙度微尺度... 详细信息

动压密封技术广泛应用于工业生产中的各个相关领域,密封摩擦副表面的粗糙度及其纹理对流体的流动、减摩或动压产生有较大影响。介绍了流体润滑中动压机械密封界面微尺度效应的影响方式及作用机理,重点阐述了表面织构和表面粗糙度微尺度效应对流体动压机械密封性能的影响。合理的表面织构有助于提高流体动压密封的稳定性,依据相关研究结论及课题组最新研究成果,介绍了在开槽技术基础上的有序微造型设计,对如何有效利用界面微尺度效应尝试探讨了新的思路,并初步展望了流体动压机械密封的未来研究方向。

关键词：流体润滑粗糙度表面织构微尺度效应干气密封

基于格子Boltzmann方法的致密气藏微尺度效应研究

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断块油气田 2016年第6期23卷 793-796页

作者：吴子森董平川袁忠超张雪娇曹耐杨书中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室北京102249 中海油研究总院开发研究院北京100027

致密储层孔隙结构复杂,气体在致密孔喉中的流动存在微尺度效应,宏观流动规律难以准确描述其渗流特征。针对致密多孔介质孔隙主要分布在微纳米尺度的特点,建立修正克努森数(Kn)、固体边界处考虑镜面反弹(边界滑移效应)的格子Boltzmann模... 详细信息

致密储层孔隙结构复杂,气体在致密孔喉中的流动存在微尺度效应,宏观流动规律难以准确描述其渗流特征。针对致密多孔介质孔隙主要分布在微纳米尺度的特点,建立修正克努森数(Kn)、固体边界处考虑镜面反弹(边界滑移效应)的格子Boltzmann模型。通过模拟压差驱动下的二维平板流动,验证了模型的正确性,并分析了克努森数对流动速度的影响。基于随机生长四参数生成法,对致密储层的二维微观孔隙结构进行了重构,利用修正格子Boltzmann模型进行流动模拟。结果表明:气体在致密储层中的流动存在微尺度效应,滑脱效应使得通道中间部分流体速度增大;在一定的压力梯度下,渗透率随着克努森数的增加而呈线性增加;克努森数不变时,渗透率随着平均压力倒数的增加而呈线性增加,即随着平均压力的增加,岩心的绝对渗透率减小。

关键词：致密砂岩微尺度效应格子Boltzmann方法克努森数渗透率

液膜空化热特性及微尺度效应对机械密封性能的影响研究

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液膜空化热特性及微尺度效应对机械密封性能的影响研究

作者：王彬江苏大学

学位级别：硕士

动压型液体润滑机械密封间隙液膜的空化现象是其能够产生开启力的重要因素。由于空化一般发生在常温下,因此空化模型通常是在等温假设条件下建立的。但密封微间隙流体受到密封面结构形式和转速等因素导致粘性摩擦升温,间隙液膜各处并不... 详细信息

动压型液体润滑机械密封间隙液膜的空化现象是其能够产生开启力的重要因素。由于空化一般发生在常温下,因此空化模型通常是在等温假设条件下建立的。但密封微间隙流体受到密封面结构形式和转速等因素导致粘性摩擦升温,间隙液膜各处并不是等温的,尤其是在高转速下,空化结构受温度的影响更加敏感且对密封性能的影响更加显著。同时由于密封微液膜间隙的微尺度效应,使密封润滑性能研究更加复杂。目前对于动压润滑机械密封的空化热特性以及微尺度效应等方面的研究仍然处于不断探索中。因此构建相关理论模型,分析空化热特性、微尺度效应对动压型机械密封摩擦润滑性能的影响,可为进一步了解机械密封失效机理和机械密封研究设计提供参考依据,具有理论和实际意义。本课题来源于国家自然科学基金资助项目《水力机械密封端面内部微尺度流动与密封润滑机理研究》（项目编号:51279067）,主要研究工作及结论如下:（1）以上游泵送机械密封为例,在考虑粘温关系的基础上,采用计算流体动力学方法及Fluent二次开发功能（UDF）,利用饱和蒸汽压力随温度的依变关系构建了基于质量输运方程的空化热特性模型,通过与一般性的粘温模型进行对比分析,研究了空化热特性模型对上游泵送机械密封润滑性能的影响。研究表明:在高转速下,空化热特性使上游泵送机械密封的高压区形成能力减弱,泵送量降低,开启力下降,因此在分析密封失效机理时,应考虑空化热特性的影响。（2）从微尺度效应理论出发阐述了表面润湿性对微流动及上游泵送机械密封的重要性,然后根据润湿性能的差异,分别建立上游泵送机械密封的亲水密封端面表观粘性模型及疏水密封端面的边界滑移模型,并分析其对密封液膜空化结构及性能的影响,最后做出相关试验验证。相关研究可为实际运行中液体润滑机械密封密封环材料性质的处理及选择提供一定的参考意见。研究表明:不同润湿性能端面的剪切应力均在槽区及空化区附近比较小,在坝区和堰区比较大;随着表面润湿性的增强,密封开启力增大,密封端面空化程度加深,摩擦扭矩增大。（3）针对水润滑动压型机械密封的开启力及稳定性较低,使密封使用场合受到限制的问题,利用边界滑移微尺度效应,采用人工手段在密封端面形成合理的滑移区和非滑移区,并基于粘温效应及空化热特性,建立上游泵送机械密封三维非均匀滑移模型,分析不同滑移量和转速对密封的开启力、空化区域、温度场和泄漏量等性能参数的影响。研究表明:通过螺旋槽表面处理而增大滑移量能够明显改善密封性能,且表面处理层处于槽底,可避免磨损破坏,是有效、可行的方法。

关键词：机械密封空化热特性微尺度效应动压润滑计算流体动力学

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金属微成形过程中微尺度效应与相似评估

机械工程学报 2007年第7期43卷 213-220页

作者：雷鹍张凯锋哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

微尺度效应是金属微成形过程中特有的现象,也是深入研究微成形工艺和微尺度变形规律的瓶颈问题。通过对大量试验结果的分析比较,提出将微尺度效应分为材料本征微尺度效应和工艺条件微尺度效应的新的分类方法;从微成形工艺系统角度出发,... 详细信息

微尺度效应是金属微成形过程中特有的现象,也是深入研究微成形工艺和微尺度变形规律的瓶颈问题。通过对大量试验结果的分析比较,提出将微尺度效应分为材料本征微尺度效应和工艺条件微尺度效应的新的分类方法;从微成形工艺系统角度出发,分析微尺度效应的动态性和相关性;从本构理论出发,分析产生微尺度效应的原因;在相似性科学的基础上提出了相似精度的概念,作为评估微尺度效应的相似性评价指标,并给出考虑动态性和关联性时的相似精度表述。利用已有的试验数据,举例说明以上评估指标和评估方法的应用,结果表明,所提出的微尺度效应分类具有实际工程意义,应用所提出的评估方法得出的结论与已有试验结果相吻合。这些关于微尺度效应的分类和评估方法还可推广应用到其他微系统的评估中。

关键词：微尺度效应相似精度材料本征微尺度效应工艺条件微尺度效应相关性动态性

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气体导热微尺度效应的分子动力学模拟

气体导热微尺度效应的分子动力学模拟

作者：曲莹莹大连理工大学

学位级别：硕士

随着微电子技术以及微机械加工工艺的快速发展,常用的电子器件例如传感器等开始向着微小型化发展。其中皮拉尼真空传感器,其原理是依靠不同压强下气体的导热量不同来测量气压的,广泛应用于测量真空的系统以及设备中,但气体在皮拉尼真空... 详细信息

随着微电子技术以及微机械加工工艺的快速发展,常用的电子器件例如传感器等开始向着微小型化发展。其中皮拉尼真空传感器,其原理是依靠不同压强下气体的导热量不同来测量气压的,广泛应用于测量真空的系统以及设备中,但气体在皮拉尼真空传感器中的导热规律尚不明确。分子动力学方法是一种在粒子领域,通过模拟系统中粒子的运动来计算系统的物理量的常用方法,目前已经广泛应用在微纳米尺度物质的热物性研究。平衡态分子动力学方法以及非平衡态分子动力学方法大规模用于模拟固体材料和流体的导热特性,以及求解相关物理量。本文采用非平衡态分子动力学方法对微导热间隙内气体的热导率进行模拟计算,分析与其相关的影响因素及关系,进而在设计皮拉尼真空传感器时进行理论指导。本文阐述了分子动力学方法的理论基础和模拟方法,根据皮拉尼真空传感器的结构特点,建立了氮气和氧气在微导热间隙内的导热计算模型,运用非平衡态分子动力学方法,Lennard-Jones作用势,编写了适用于LAMMPS软件的热导率计算程序,并计算了不同导热间隙尺寸、不同温度以及不同压强下氧气和氮气的热导率。根据皮拉尼真空传感器的应用范围以及实际计算能力,本文模拟计算的温度范围为300K至700K,导热间隙尺寸范围在17nm至102nm,模拟得到了微导热间隙内气体的热导率与其影响因素的关系。结果表明,微导热间隙内气体的热导率明显小于宏观条件下气体的热导率,气体的热导率随着温度的升高而增大,与宏观条件下气体的热导率随温度变化的变化趋势一致;微导热间隙尺寸越小,气体的热导率越小,呈现出明显的微尺度效应;气体的热导率随着压强的降低而减小。

关键词：非平衡态分子动力学模拟热导率微导热间隙微尺度效应

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基于微尺度效应的弹性纳米杆纵向动力学研究

苏州大学学报（自然科学版） 2012年第3期28卷 37-42页

作者：余衍然李成苏州大学城市轨道交通学院江苏苏州215006

研究了非局部理论下纳米杆件纵向振动的尺度效应,根据分析力学得到了振动的偏微分控制方程,采用分离变量法探讨了杆件在三种边界条件下的振动特性.结果表明:微尺度效应使得纳米杆振动固有频率降低,经典力学高估了小尺度下杆件振动的固... 详细信息

研究了非局部理论下纳米杆件纵向振动的尺度效应,根据分析力学得到了振动的偏微分控制方程,采用分离变量法探讨了杆件在三种边界条件下的振动特性.结果表明:微尺度效应使得纳米杆振动固有频率降低,经典力学高估了小尺度下杆件振动的固有频率,并且无量纲化尺度参数越大或模态阶数越高,频率降低越快.两端固支与两端自由纳米杆的固有频率形式相同,这与宏观连续介质力学结论也一致.特别地,还考虑了自由端存在质量集中的纳米杆动力学行为.同时给出了算例,具体量化了尺度效应的影响程度,并初步探讨了不同应变类型下,控制方程形式的不同及其所带来的解的变化.

关键词：纵向动力学微尺度效应纳米杆固有频率

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微尺度效应对聚合物微成型的影响

塑料 2019年第3期48卷 46-51,65页

作者：王军力王海雄谭晓丹桂林理工大学机械与控制工程学院广西桂林541004 邢台职业技术学院汽车工程系河北邢台054035

聚合物微结构器件已广泛应用于众多的领域,其成型加工技术已成为当前研究的热点问题。由于受到微尺度效应的影响,聚合物微结构器件成型的稳定性有待提高。首先,总结概括聚合物材料在熔融状态流动过程中,剪切应力大于临界剪切应力和缠解... 详细信息

聚合物微结构器件已广泛应用于众多的领域,其成型加工技术已成为当前研究的热点问题。由于受到微尺度效应的影响,聚合物微结构器件成型的稳定性有待提高。首先,总结概括聚合物材料在熔融状态流动过程中,剪切应力大于临界剪切应力和缠解与解缠解产生的壁面滑移、表面张力不同的影响因素、产生黏性耗散多种因素的 3 种微尺度效应机理对聚合物微尺度填充成型的影响理论;然后,阐述了聚合物在微成型过程中微结构填充和微结构脱模过程的微尺度效应对成型质量的影响。虽然微成型加工技术的成果卓越,但是仍然需要对理论、工艺进行不断补充和完善。微尺度效应及其对微成型过程的影响可以为聚合物微结构成型机理的探索提供一定的参考作用。

关键词：聚合物微尺度效应微结构微填充微脱模