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多因素下迷宫密封泄漏分析及实验验证

清华大学学报(自然科学版) 2024年第8期 1414-1423页

作者：孙巍伟刘跃李永健蒋杰北京信息科技大学机电工程学院清华大学机械工程系高端装备界面科学与技术全国重点实验室成都市排水有限责任公司物资设备中心

迷宫密封作为转轴密封的主要形式，被广泛应用于离心式压缩机、航空发动机和膨胀透平机等旋转机械。为提高迷宫密封的密封性能和满足现代旋转机械需求，需要从多角度开展迷宫密封的结构优化研究。该文基于FLUENT软件进行迷宫密封流场仿... 详细信息

迷宫密封作为转轴密封的主要形式，被广泛应用于离心式压缩机、航空发动机和膨胀透平机等旋转机械。为提高迷宫密封的密封性能和满足现代旋转机械需求，需要从多角度开展迷宫密封的结构优化研究。该文基于FLUENT软件进行迷宫密封流场仿真，采用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)方法，分析了迷宫密封几何参数及齿形结构对泄漏量的影响规律；提出了占空比、深宽比2种参数定义，通过调整参数设置，可以消除空腔高度、空腔宽度、齿厚和齿距4种参数间的耦合影响，可为参数优化设计提供重要参考；建立了高转速迷宫密封实验系统，通过实验验证，仿真结果最大误差仅为3%。结果表明：在工况参数中，压差对泄漏量具有显著影响，而转速基本不会影响泄漏量；在几何参数中，密封间隙对泄漏量具有显著影响，而占空比、深宽比和齿距对泄漏量的影响较小；在齿形结构中，斜齿具有更小的泄漏量，并且减小前齿与后齿倾斜角将有益于降低泄漏量。

关键词：迷宫密封占空比深宽比齿形结构泄漏量

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矩形高层建筑顺风向脉动风荷载空间相关性

北京航空航天大学学报 2024年

作者：袁家辉陈水福夏俞超刘奕浙江大学建筑工程学院浙江理工大学建筑工程学院中冶南方城市建设工程技术有限公司

为探讨建筑深宽比和来流湍流特性对矩形高层建筑顺风向脉动风荷载空间相关性的影响，本文对深宽比为1/9～9的矩形高层建筑在4种风场中进行了同步测压风洞试验。基于试验结果，分析了建筑深宽比、湍流强度和湍流积分尺度对顺风向脉动风... 详细信息

为探讨建筑深宽比和来流湍流特性对矩形高层建筑顺风向脉动风荷载空间相关性的影响，本文对深宽比为1/9～9的矩形高层建筑在4种风场中进行了同步测压风洞试验。基于试验结果，分析了建筑深宽比、湍流强度和湍流积分尺度对顺风向脉动风荷载竖向相关系数和相干函数的影响；通过非线性最小二乘法，拟合得到了适用于深宽比为1/9～9的矩形高层建筑竖向相关性数学模型。结果表明：顺风向脉动风荷载相关系数同时受到建筑深宽比和测点层高差影响，相关系数随测点层高差增大呈指数衰减；顺风向脉动相干函数随频率增大呈指数衰减，且衰减速率与高差和平均风速的比值大致成正比；对于不同深宽比建筑，湍流积分尺度和湍流强度对顺风向脉动风荷载相关性的影响不同；本文针对不同风场提出的矩形高层建筑顺风向脉动风荷载相关系数和相干函数公式和试验结果吻合良好，可为建筑结构设计及荷载规范修订提供参考。

关键词：矩形高层建筑脉动风荷载空间相关性风洞试验深宽比

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矩形高层建筑扭转向脉动风荷载空间相关性

工程科学与技术 2024年

作者：袁家辉陈水福夏俞超刘奕中冶南方城市建设工程技术有限公司浙江大学建筑工程学院浙江东南网架股份有限公司

为探讨建筑深宽比和来流湍流特性对矩形高层建筑扭转向脉动风荷载空间相关性的影响，本文对深宽比为1/9～9的矩形高层建筑在4种风场中进行了同步测压风洞试验。基于试验结果，分析了建筑深宽比、湍流强度和湍流积分尺度对扭转向脉动风... 详细信息

为探讨建筑深宽比和来流湍流特性对矩形高层建筑扭转向脉动风荷载空间相关性的影响，本文对深宽比为1/9～9的矩形高层建筑在4种风场中进行了同步测压风洞试验。基于试验结果，分析了建筑深宽比、湍流强度和湍流积分尺度对扭转向脉动风荷载竖向相关系数和相干函数的影响；通过非线性最小二乘法，拟合得到了适用于深宽比为1/9～9的矩形高层建筑竖向相关性数学模型。结果表明：扭转向脉动风荷载相关系数随测点层高差增大呈指数衰减，衰减速率随深宽比变化；扭转向脉动相干函数的初值与建筑深宽比和高差有关；对于深宽比大于1/5、小于等于5的建筑，相干函数存在明显谱峰，峰值对应折算频率与斯托罗哈数基本一致；来流湍流特性对相干函数的初值会有影响；本文针对不同风场提出的矩形高层建筑扭转向脉动风荷载相关系数和相干函数公式和试验结果吻合良好，可为建筑结构设计及荷载规范修订提供参考。

关键词：矩形高层建筑扭转向脉动风荷载空间相关性风洞试验深宽比数学模型

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磨粒有序化砂轮排布参数对磨削筋条表面影响

组合机床与自动化加工技术 2024年第6期 24-27,31页

作者：尚钊潼李兴山吕玉山刘崎胡深荣沈阳理工大学机械工程学院沈阳110159

为了使用磨粒有序化砂轮磨削出减阻筋条表面,首先,分析了磨粒有序化砂轮的排布参数与磨削减阻筋条表面深宽比的关系,设计出了磨粒有序化砂轮的几何和数学模型,并且建立了磨粒运动轨迹方程;然后,建立了减阻筋条深宽比与有序化砂轮排布参... 详细信息

为了使用磨粒有序化砂轮磨削出减阻筋条表面,首先,分析了磨粒有序化砂轮的排布参数与磨削减阻筋条表面深宽比的关系,设计出了磨粒有序化砂轮的几何和数学模型,并且建立了磨粒运动轨迹方程;然后,建立了减阻筋条深宽比与有序化砂轮排布参数之间的数学方程;最后,由仿真结果得到了砂轮排布参数对减阻筋条表面形貌与深宽比的影响规律。研究结果表明,在磨粒有序化砂轮的排布参数中,倾斜角度、磨粒间距和磨削深度的改变会直接对减阻筋条尺寸有影响并且对其深宽比的大小起到决定性作用。

关键词：磨削磨粒有序化砂轮筋条表面深宽比

不同深宽比矩形平面超高层建筑横风向风荷载的试验研究

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建筑结构 2023年第24期53卷 36-42页

作者：陈伟兴吴洁石碧青谢壮宁华南理工大学亚热带建筑与城市科学全国重点实验室广州510641 保利湾区投资发展有限公司东莞523123 奥雅纳工程咨询(上海)有限公司上海200031

工程实践中常发现当板式超高层建筑平面的深宽比(D/B)较大时,荷载规范建议的横风向风荷载(简称CWL)过于保守而成为结构抗风设计的制约因素。针对高度为200m左右的矩形平面超高层建筑,采用高频底座测力天平技术,在B、C两类地貌中对7种深... 详细信息

工程实践中常发现当板式超高层建筑平面的深宽比(D/B)较大时,荷载规范建议的横风向风荷载(简称CWL)过于保守而成为结构抗风设计的制约因素。针对高度为200m左右的矩形平面超高层建筑,采用高频底座测力天平技术,在B、C两类地貌中对7种深宽比的超高层建筑的CWL特性进行了风洞试验研究,分析了深宽比、湍流度、结构周期和阻尼比对CWL的影响,并与荷载规范结果比较。结果表明:当D/B在0.5~2的范围内时,风洞试验得到的CWL与荷载规范结果较吻合,当D/B≥2时,荷载规范结果不同程度高于风洞试验结果,最大相对误差可达38.9%;多数情况B类地貌下的CWL要高于C类地貌,且两者相差可达42.75%,C类地貌的CWL对D/B的敏感度要明显弱于B类地貌;结构模态阻尼比对CWL有很大的影响,采用2%阻尼比计算得到的最大CWL会比5%阻尼比的计算结果高出78.76%。

关键词：板式超高层建筑横风向风荷载深宽比风洞试验阻尼比

偏转风作用下不同深宽比矩形截面高层建筑气弹响应研究

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偏转风作用下不同深宽比矩形截面高层建筑气弹响应研究

作者：任泓宇重庆大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展以及高强建筑材料、先进的结构设计及施工技术的广泛应用,越来越多的超高层建筑正在建设或在规划建设中,并且建筑高度逐渐攀升。而这些超高层建筑往往具有轻质、高柔、低阻尼等结构特性,因此对风的作用尤其敏感... 详细信息

随着我国经济的快速发展以及高强建筑材料、先进的结构设计及施工技术的广泛应用,越来越多的超高层建筑正在建设或在规划建设中,并且建筑高度逐渐攀升。而这些超高层建筑往往具有轻质、高柔、低阻尼等结构特性,因此对风的作用尤其敏感。结构与风场之间相互作用会诱发自激风荷载,导致高柔的高层建筑产生横风向涡激共振等形式的大幅值振动,严重影响建筑的安全性以及舒适度。与此同时,山地地形效应、地球自转偏向力等因素会导致大气边界层风的风向沿高度发生改变,形成“偏转风”。近年来,世界多个地区的风场实测数据证实了偏转风普遍存在并且风向沿竖向高度变化较大。当前对高层建筑偏转风效应的研究主要集中在风荷载特性及其变化规律等问题上,而对于偏转风作用下高层建筑气弹响应的研究还较少,且高层建筑形式日趋多样,出现了较多大深宽比矩形截面高层建筑,其在偏转风作用下的风振响应问题将更加突出。因此,亟需开展偏转风作用下不同深宽比高层建筑的气弹响应研究,预期成果将对偏转风作用下高层建筑的抗风设计提供必要的科学依据,具有重要的指导参考价值。为了解决上述问题,本文具体研究内容与主要结论如下所示:(1)为了揭示偏转风对不同深宽比矩形截面高层建筑气弹响应特性的影响,本文开展了系统的气弹模型风洞试验研究。分别在偏转风场及常规大气边界层风场中对不同深宽比的矩形截面高层建筑模型进行试验,从响应幅值、响应时程、振动轨迹、位移谱和概率密度函数等方面进行了对比分析。揭示了偏转风作用下建筑结构阻尼比、来流风向角等关键参数对方形截面高层建筑的顺风向和横风向响应的影响规律,阐明了偏转风作用下不同深宽比矩形高层建筑横风向涡振的幅值、临界风速、锁定区间等重要特性。研究结果表明:对于深宽比1:1的方形截面高层建筑,在共振临界风速之前,偏转风对横风向涡激抖振有增强作用,而在锁定风速区间偏转风对涡激共振有抑制作用;大深宽比(1:3及1:5)矩形截面模型长边迎风时,偏转风对涡激共振没有明显抑制作用,但会改变起振风速与锁定风速区间范围,因此,基于常规边界层的评估方法对偏转风场某一特定风速下的高层建筑横风向涡振幅值进行评估时会产生误差,且最大误差达到30%左右,影响建筑结构的安全性。(2)为了准确评估偏转风作用下不同深宽比矩形截面高层建筑的气动参数,本文基于随机减量法对气弹试验结果进行了横风向气动阻尼识别,并将常规边界层风场下方形建筑气动阻尼识别结果与前人文献结果进行对比,验证了气弹试验结果以及气动阻尼比识别方法的合理性。然后,对偏转风作用下不同深宽比矩形截面高层建筑横风向气动阻尼随折减风速的变化规律进行了对比分析,分别给出了考虑偏转风作用的不同深宽比矩形截面高层建筑横风向气动阻尼经验公式及简化计算公式。此外,本文通过频域分析对气弹试验中不同模型的振动频率改变量进行了识别,并以无量纲振动频率改变量作为气动刚度评价指标,研究了偏转风对不同深宽比矩形截面高层建筑气动刚度的影响规律。(3)为了阐明偏转风作用下高层建筑的流场-载荷-响应相互影响关系,本文基于大涡模拟与双向流固耦合方法对不同长宽比模型进行了数值模拟研究。以方形模型建筑为例,首先将模拟结果与气弹试验结果进行了对比,验证了准确性,随后对风荷载特性、荷载-响应关系等方面进行了对比分析,阐述了偏转风作用下横风向涡振的影响机理;最后分别给出了不同高度处不同深宽比模型周围流场涡量图,分析了偏转风对不同深宽比矩形截面高层建筑流场-荷载-响应相互作用关系的影响规律。

关键词：高层建筑偏转风深宽比气弹模型风洞试验流固耦合数值模拟

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浅沟槽隔离填充的工艺优化分析

集成电路应用 2024年第4期41卷 50-51页

作者：郭国超田守卫中国上海华虹宏力半导体制造有限公司上海201203

阐述浅沟槽结构中SiN厚度对填充效果的影响,发现SiN厚度对浅沟槽填充效果存在拐点,并从机理上解释出现拐点的原因,提出有效深宽比的概念,为优化HDP CVD的沉积工艺提供理论依据。

关键词：集成电路应用浅沟槽隔离填充 HDP CVD 深宽比

亲/疏水性不同壁面组成微通道的深宽比与通道内液体的自发毛细流动

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光学精密工程 2010年第7期18卷 1562-1567页

作者：邓永波张平杜新吴一辉刘震宇刘永顺中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163

研究了聚合物芯片上由亲/疏水性不同壁面组成的微通道内流体的流动行为。为了实现该类微通道内液体的自发毛细流动和被操作液体的自发毛细输运,根据系统总表面自由能极小原理,提出了微通道内毛细输运自发实现时微通道的临界深宽比条件... 详细信息

研究了聚合物芯片上由亲/疏水性不同壁面组成的微通道内流体的流动行为。为了实现该类微通道内液体的自发毛细流动和被操作液体的自发毛细输运,根据系统总表面自由能极小原理,提出了微通道内毛细输运自发实现时微通道的临界深宽比条件。在以二聚二甲基硅氧烷(PDMS)和玻璃为材料的微流控芯片上进行了三面疏水一面亲水微通道内水的毛细输运实验。针对165μm,200μm和265μm3种深度的通道,理论计算的临界深宽比为0.5,而实验得到的值分别为0.4714,0.4878和0.4818,实验结果与理论预测结果基本相符,从而验证了由亲疏水性不同的壁面组成的微通道内毛细输运自发实现的临界深宽比条件。

关键词：聚合物芯片微通道深宽比 PDMS 玻璃

表面活性元素硫对焊接熔池流动方式和深宽比的影响

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机械工程学报 2004年第9期40卷 138-143页

作者：赵玉珍雷永平史耀武北京工业大学材料科学与工程学院北京100022

建立了三维移动热源作用下焊接熔池的数学模型,模拟了表面活性元素S在不同质量分数作用下的熔池中的速度场和温度场。结果表明,S元素显著地影响了熔池中的流动方式,熔池深宽比随S质量分数的增加而迅速增大,当S质量分数超过80x10-6时,深... 详细信息

建立了三维移动热源作用下焊接熔池的数学模型,模拟了表面活性元素S在不同质量分数作用下的熔池中的速度场和温度场。结果表明,S元素显著地影响了熔池中的流动方式,熔池深宽比随S质量分数的增加而迅速增大,当S质量分数超过80x10-6时,深宽比趋于一定值。S质量分数小于120×10-6时,熔池表面温度高于正表面张力温度系数发生的温度范围,正、负表面张力温度系数同时存在,温度梯度在最大表面张力处最大;当S质量分数超过120×10-6时,正表面张力温度系数控制着熔池中的流体流动,液体金属从熔池边缘流向熔池中心;随着S质量分数的增加,在熔池中出现数目、大小、方向和位置不同的涡流,当涡流的方向为由熔池边缘流向熔池中心时,涡流有效地把电弧能带到熔池底部,产生较大的熔深。

关键词：表面活性元素 S元素流动方式焊接熔池深宽比