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泵喷推进器沟槽梢涡控制效果及敞水性能研究

哈尔滨工程大学学报 2023年第4期44卷 538-545页

作者：孙大鹏叶金铭邹笑宇吴原润史宝雍海军工程大学舰船与海洋学院湖北武汉430033 91697部队山东青岛266000

为控制泵喷推进器梢隙流场,抑制梢涡空化,在导管内壁开设了一定数量的沟槽结构进行研究。本文基于分离涡模拟方法并结合高质量结构化网格对泵喷推进器的梢隙流场进行了数值计算,设计并开展了基于拖曳水池的泵喷推进器敞水性能试验,对比... 详细信息

为控制泵喷推进器梢隙流场,抑制梢涡空化,在导管内壁开设了一定数量的沟槽结构进行研究。本文基于分离涡模拟方法并结合高质量结构化网格对泵喷推进器的梢隙流场进行了数值计算,设计并开展了基于拖曳水池的泵喷推进器敞水性能试验,对比分析了沟槽结构对梢涡形状、梢涡涡核压力和敞水性能的影响。研究表明:沟槽结构可以显著增大梢涡涡核压力,涡核相对压力时均值最少可提高36.57%,在转子尾缘后梢涡低压区域体积可以减少65.8%,能有效延迟梢涡空化,并且对泵喷推进器的水动力性能影响较小,在推进效率上还有一定的改善作用。

关键词：泵喷推进器梢隙流场沟槽结构分离涡模拟结构网格梢涡空化敞水性能

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沟槽结构对水润滑轴承润滑特性影响机制

润滑与密封 2023年第11期48卷 86-94页

作者：汪骥于鹏法李瑞刘玉君刘晓高立李晨龙大连理工大学船舶工程学院辽宁大连116024

为了研究沟槽结构对船用水润滑轴承润滑特性的影响机制,采用有限元法,通过对简化后的椭圆形沟槽的二维模型进行流体动力学CFD分析,从迹线以及涡流等方面分析沟槽结构参数对沟槽内部流体特征的影响,得到不同状态下沟槽内部的压力轮廓,并... 详细信息

为了研究沟槽结构对船用水润滑轴承润滑特性的影响机制,采用有限元法,通过对简化后的椭圆形沟槽的二维模型进行流体动力学CFD分析,从迹线以及涡流等方面分析沟槽结构参数对沟槽内部流体特征的影响,得到不同状态下沟槽内部的压力轮廓,并分析沟槽结构参数对水润滑轴承摩擦因数的影响和轴承的润滑机制。结果表明:沟槽的大小影响轴承间隙内流体的流通面积,沟槽的结构特征影响沟槽内的流体黏度。研究结果可为水润滑轴承优化设计提供参考。

关键词：水润滑轴承沟槽结构润滑特性表面纹理艉轴承

水射流引导激光制造Inconel 718合金沟槽结构的研究

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中国机械工程 2023年第20期34卷 2403-2410页

作者：赵闯赵玉刚赵丹丹孟硕于翰林李智豪曹辰张海云孟建兵山东理工大学机械工程学院淄博255000

为了探究水射流引导激光(WJGL)技术在Inconel 718合金上制造沟槽结构的规律特征,在自行研发的水导激光设备上设计并进行了多组单因素实验,分析了水射流速度和激光能量密度对沟槽结构的深度、宽度以及毛刺尺寸的影响规律。实验结果表明,... 详细信息

为了探究水射流引导激光(WJGL)技术在Inconel 718合金上制造沟槽结构的规律特征,在自行研发的水导激光设备上设计并进行了多组单因素实验,分析了水射流速度和激光能量密度对沟槽结构的深度、宽度以及毛刺尺寸的影响规律。实验结果表明,激光能量密度对沟槽结构尺寸的影响程度要高于水射流速度,在喷嘴孔径固定不变的条件下,激光能量密度和水射流速度对沟槽结构宽度的影响很小。采用孔径为0.5 mm的喷嘴,当水射流速度固定为60 m/s,激光功率密度为40 J/cm~2时,获得最大沟槽平均深度为523μm;当激光能量密度为10 J/cm~2时,获得最窄沟槽平均宽度为403μm;当激光能量密度为40 J/cm~2时,获得最小毛刺平均尺寸为54μm。根据理论分析得出,水导激光技术去除Inconel 718合金的机制是通过激光烧蚀并熔化材料,水射流将熔融物冲刷去除。

关键词：水射流引导激光 Inconel 718合金沟槽结构激光能量密度水射流速度

沟槽结构及固体颗粒对Taylor-Couette流动传热性能影响的研究

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沟槽结构及固体颗粒对Taylor-Couette流动传热性能影响的研究

作者：戚远里江苏大学

学位级别：硕士

Taylor-Couette流动存在于机床和石油钻井装置等设备中,该流动的稳定性及换热性能影响相关设备的长期稳定运行。本文在国家自然科学基金的资助下,研究了梯形沟槽结构参数、微米颗粒的体积分数及粒径、磁场强度对Taylor-Couette流动及其... 详细信息

Taylor-Couette流动存在于机床和石油钻井装置等设备中,该流动的稳定性及换热性能影响相关设备的长期稳定运行。本文在国家自然科学基金的资助下,研究了梯形沟槽结构参数、微米颗粒的体积分数及粒径、磁场强度对Taylor-Couette流动及其换热性能的影响规律,主要研究内容如下:基于实验结果建立了计算精度较高的数值模拟方法,从涡量、湍动能、温度场、场协同等方面研究了梯形沟槽结构参数对Taylor-Couette流动换热过程的影响规律,基于熵产理论分析环隙内流动传热过程的能量耗散;采用基于欧拉-拉格朗日方法的DPM模型开展环隙内固液两相流动的数值计算,研究微米颗粒体积分数和粒径对内圆柱壁面附近流体的流场分布、温度梯度和湍动能的影响规律,以综合传热因子评价环隙内固液两相流的综合换热能力,分析了微米颗粒强化Taylor-Couette流动换热能力的机理;研究了磁场对环隙内固液两相流场的影响规律,分析了横向磁场影响下Taylor-Couette流动的换热特性。具体研究成果如下:1.基于PIV实验和传热性能试验的测量结果,建立了环隙内流动传热过程的高精度数值模拟方法。2.减小沟槽角度、增加沟槽数量能够增加环隙内流体的平均湍动能、提高速度场和温度场的协同程度,有助于提升泰勒涡的换热能力;随着沟槽宽度增加,环隙内泰勒涡的换热能力呈现出先增加后下降的趋势,当w=10mm时,环隙内平均湍动能达到最大、场协同程度最好,泰勒涡的换热能力最强。减小沟槽角度能够增加沟槽内流体的温度、降低传热熵产,增加沟槽宽度降低了流动传热过程中的传热熵产和粘性耗散熵产。3.研究了微米颗粒的体积分数和粒径对Taylor-Couette流动换热过程的影响,结果表明:颗粒体积分数越大、粒径越小,内壁面附近的湍动能和温度梯度越大、场协同程度更高,有助于强化泰勒涡的换热性能,随着雷诺数的增加,体积分数的增加对泰勒涡换热性能的增强效果的更加明显;增加颗粒的体积分数、减小颗粒粒径能够减小由传热引起的不可逆熵产,增加固液两相流的热能传递效率;环隙内液固两相的相互作用随着颗粒体积分数的增加、粒径的减小而增强,增加了粘性耗散熵产。4.研究了横向磁场强度对Taylor-Couette流动换热过程的影响,结果表明:环隙内流体的换热能力和综合传热因子随着磁场强度和雷诺数的增大而增加;磁场的作用能够提高热量传递的能力,降低传热熵产;磁场作用下环隙内流体有着更丰富的流态,增加了粘性耗散熵产。

关键词： Taylor-Couette流换热性能沟槽结构微米颗粒熵产磁场强度

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面向乏油工况的高速轴承润滑增效研究

机械工程学报 2022年第1期58卷 154-161页

作者：葛临风陈飞闫柯王超洪军朱永生西安交通大学现代设计与转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

高速工况下轴承内部流动阻力增大、接触区供油效率降低导致轴承处于乏油润滑状态,严重影响轴承的服役性能。为提升高速下轴承内部润滑介质流动能力,改善轴承的润滑状态,本文提出一种面向滚动轴承喷射润滑的增效方法。通过在轴承内圈表... 详细信息

高速工况下轴承内部流动阻力增大、接触区供油效率降低导致轴承处于乏油润滑状态,严重影响轴承的服役性能。为提升高速下轴承内部润滑介质流动能力,改善轴承的润滑状态,本文提出一种面向滚动轴承喷射润滑的增效方法。通过在轴承内圈表面设计轴向沟槽结构,提升润滑介质的轴向流动能力,进而提高高速工况下轴承滚道及接触区域的润滑油量。通过建立沟槽化内圈表面润滑油流动模型,探索了沟槽结构流动引流及减阻机理,揭示了用于流动减阻的沟槽内底层润滑油带的形成规律并进行了沟槽结构优化设计。H7006C角接触球轴承润滑性能试验表明,在不同转速的乏油工况下,沟槽化轴承的温升均显著小于常规轴承,证实了本文润滑增效方法的有效性。

关键词：滚动轴承乏油润滑沟槽结构润滑增效

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面向润滑增效的轴承套圈表面沟槽结构设计

西安交通大学学报 2022年第2期56卷 74-81页

作者：王超闫柯葛临风朱永生洪军西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049

为提升高速轴承润滑效率,对可实现轴承润滑增效的套圈表面沟槽结构开展系统性分析。以角接触球轴承为研究对象,结合可视化分析及定量化实验,优化了转速、喷嘴位置等多参数变化下的轴承套圈表面沟槽结构。基于流体体积函数法(VOF),建立... 详细信息

为提升高速轴承润滑效率,对可实现轴承润滑增效的套圈表面沟槽结构开展系统性分析。以角接触球轴承为研究对象,结合可视化分析及定量化实验,优化了转速、喷嘴位置等多参数变化下的轴承套圈表面沟槽结构。基于流体体积函数法(VOF),建立套圈表面润滑油流动模型,探究润滑油于沟槽化轴承内圈表面流动行为,在此基础上,开展了沟道润滑油流动量化实验分析。对比了不同喷嘴位置、不同沟槽宽度、不同转速对润滑油流动增效能力影响的变化规律,针对润滑油流动特征开展了弧形沟槽结构优化设计。结果表明:当转速、供油位置等运行工况条件变化时,均存在工况适应性最优的沟槽宽度,且最优沟槽宽度随喷嘴距端面距离的增加而增加;弧形沟槽能有效改善沟槽对润滑油流动增效能力,且转速越高,大弧度沟槽增效效果越好。研究内容对于高速轴承新型高效润滑设计具有重要参考意义。

关键词：高速轴承沟槽结构润滑增效工况适应性

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新型结构压电石英晶片去耦效应的研究

传感器与微系统 2023年第1期42卷 23-25,29页

作者：杨梅李辉龙利邓慧郭宇恒李强林成都工业学院电子工程学院四川成都611730 成都泰美克晶体技术有限公司四川成都611731

针对中低频光刻工艺的小型化压电石英晶片,为解决双台面(BI-MESA)型压电石英晶片的寄生耦合振动的影响,以及封装过程中点胶区域对振动区域的力频效应影响导致温-频特性的阻抗跳动。提出一种带有沟槽的BI-MESA型AT切压电石英晶体谐振器,... 详细信息

针对中低频光刻工艺的小型化压电石英晶片,为解决双台面(BI-MESA)型压电石英晶片的寄生耦合振动的影响,以及封装过程中点胶区域对振动区域的力频效应影响导致温-频特性的阻抗跳动。提出一种带有沟槽的BI-MESA型AT切压电石英晶体谐振器,并通过有限元仿真谐响应分析方法,给出其振动幅-频分布情况和势能分布情况。仿真分析比较发现,晶体表面沟槽的设计可有效抑制振动传播到点胶区域产生力-频效应的影响,改善BI-MESA谐振器的振动特性。

关键词：双台面形状沟槽结构能陷效应模态耦合

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变工况下高速轴承表面沟槽润滑增效设计

西安交通大学学报 2023年第4期57卷 142-151页

作者：阎贝朱赞霏王超马帅军闫柯长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 中国核动力研究设计院成都610213

针对滚动轴承在高速高压气帘影响下供油不足的问题,提出了基于表面沟槽结构的轴承润滑增效方法。首先,建立了考虑轴承真实结构、组件内部运动的轴承润滑仿真模型,利用沟槽的引流作用增强润滑油轴向流动能力,进而提升轴承润滑效率;其次,... 详细信息

针对滚动轴承在高速高压气帘影响下供油不足的问题,提出了基于表面沟槽结构的轴承润滑增效方法。首先,建立了考虑轴承真实结构、组件内部运动的轴承润滑仿真模型,利用沟槽的引流作用增强润滑油轴向流动能力,进而提升轴承润滑效率;其次,考虑轴承变工况服役特点,研究了供油量、转速、沟槽尺寸、喷嘴直径等因素对轴承润滑性能的影响规律,结合正交设计获得了影响沟槽润滑增效的多因素敏感性排序,基于参数归一化方法构建了适用于变工况的最优沟槽宽度预测公式。搭建了高速轴承润滑实验台,对比分析了不同宽度沟槽在轴承变工况下的润滑增效作用,结果表明,当轴承转速超过6000 r/min时,所提方法获得的最优沟槽结构使得轴承接触区润滑油流量提升5倍以上,显著提升了轴承的润滑效率。

关键词：高速轴承油气润滑正交设计润滑增效沟槽结构

制动片表面沟槽结构对盘式制动器热机耦合特性的影响

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现代制造工程 2023年第10期 72-78页

作者：王正国付磊四川轻化工大学机械工程学院自贡643000 四川轻化工大学过程装备与控制工程四川省高校重点实验室自贡643000

基于热-位移瞬态分析法,利用ABAQUS有限元软件建立盘式制动有限元模型,研究车辆在制动过程中制动片和制动盘的温度分布特性和振动行为。同时,在制动片摩擦面设计出3种不同分布的沟槽结构,研究沟槽分布对制动器热机耦合特性的影响。结果... 详细信息

基于热-位移瞬态分析法,利用ABAQUS有限元软件建立盘式制动有限元模型,研究车辆在制动过程中制动片和制动盘的温度分布特性和振动行为。同时,在制动片摩擦面设计出3种不同分布的沟槽结构,研究沟槽分布对制动器热机耦合特性的影响。结果表明,制动片上设计沟槽能够降低摩擦面的温度,其中三沟槽制动片降温效果最好,双沟槽和三沟槽制动片通过形成多个高温区,可改善摩擦面局部过热。此外,制动片表面沟槽结构也能抑制系统的摩擦自激振动,装配双沟槽和三沟槽制动片的制动器制动全程没有产生摩擦自激振动,单沟槽制动片表现为低频摩擦自激振动,而装配光滑制动片的制动器各零件的振动在高频处发生了耦合,整体发生了强烈的摩擦自激振动。

关键词：盘式制动器热机耦合沟槽结构温度分布摩擦自激振动