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仿生复合表面织构减阻研究

摩擦学学报 2024年

作者：王杰许少锋王子辰汪久根浙大宁波理工学院机电与能源工程学院浙江理工大学机械工程学院浙江大学机械工程学院

针对固-液界面的流动减阻问题，提出了采用仿生复合表面织构降低流动阻力的方法。仿生水稻叶表面和鲨鱼肋条设计了肋条与微凸起相结合的仿生复合表面织构，采用等离子深硅刻蚀法在硅片表面加工制造了复合表面织构，并与聚二甲基硅氧烷(P... 详细信息

针对固-液界面的流动减阻问题，提出了采用仿生复合表面织构降低流动阻力的方法。仿生水稻叶表面和鲨鱼肋条设计了肋条与微凸起相结合的仿生复合表面织构，采用等离子深硅刻蚀法在硅片表面加工制造了复合表面织构，并与聚二甲基硅氧烷(PDMS)等离子键合得到带表面织构的矩形通道，试验研究了水、液体石蜡和甘油在带仿生复合表面织构的矩形通道内流动减阻行为。研究结果表明：仿生复合表面织构对3种流体均具有减阻效果，其中高速水流的最大减阻率为25.2%，低速液体石蜡油和甘油的最大减阻率分别为2.07%和22.5%。仿生复合织构表面亲油困油，表面形成的润滑油膜是实现石蜡油流减阻的机理，而仿生织构表面疏水疏甘油困气，表面存在部分气体层是实现水流和甘油流动减阻的机理。

关键词：固-液界面仿生复合表面织构减阻减阻机理

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基于晶体塑性航空钛合金热处理后的性能分析

兵器材料科学与工程 2024年第1期47卷 43-52页

作者：陈金东唐亚新吴红兵浙江理工大学机械工程学院浙江杭州310018 浙江大学机械工程学院浙江杭州310013 浙江大学宁波理工学院机械与能源工程学院浙江宁波315100

对TC4钛合金进行不同条件下的热处理,观测热处理后的显微组织。根据金相图提取相关的晶粒数据,结合晶体塑性理论建立不同的TC4钛合金晶体塑性有限元模型,导入Abaqus软件进行双轴拉伸模拟仿真。结果表明:TC4钛合金的双轴拉伸模拟仿真较准... 详细信息

对TC4钛合金进行不同条件下的热处理,观测热处理后的显微组织。根据金相图提取相关的晶粒数据,结合晶体塑性理论建立不同的TC4钛合金晶体塑性有限元模型,导入Abaqus软件进行双轴拉伸模拟仿真。结果表明:TC4钛合金的双轴拉伸模拟仿真较准确,其应力-应变曲线、伸长率、收缩率预测结果与试验结果一致。材料的各向异性、晶体取向、晶体塑性本构行为对TC4钛合金的弹塑性变形影响明显。

关键词： TC4钛合金有限元仿真晶体塑性热处理双轴拉伸

环氧树脂/碳纤维复合材料模压制品冲击强度影响因素分析

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中国塑料 2024年第1期38卷 55-61页

作者：荣迪贾志欣刘立君李继强赵川涛高利珍王少峰浙江大学机械工程学院杭州310012 浙大宁波理工学院机械与能源工程学院浙江宁波315100 浙江理工大学机械工程学院杭州310018 宁波益普乐模塑有限公司浙江宁波3115615

通过正交试验研究了模压温度、模压压力、保压时间、合模速度对环氧树脂/碳纤维片状模塑料模压成型制品冲击强度的影响,制品冲击强度表现出显著的各向异性。使用极差法证明各因素对冲击强度的影响大小为:保压时间t>合模速度v>模压温度T... 详细信息

通过正交试验研究了模压温度、模压压力、保压时间、合模速度对环氧树脂/碳纤维片状模塑料模压成型制品冲击强度的影响,制品冲击强度表现出显著的各向异性。使用极差法证明各因素对冲击强度的影响大小为:保压时间t>合模速度v>模压温度T>模压压力P;得到最佳工艺参数组合为:模压温度T为130℃、模压压力P为500 kN、保压时间t为540 s、合模速度v为1 mm/s,使用该参数组进行验证实验,新制品冲击强度相较于正交试验中的最大值提高了9.75%。结合典型冲击断裂试样的微观形貌解释了影响因素作用于制品冲击强度的微观机制。

关键词：片状模塑料冲击强度工艺参数优化极差分析微观形貌

基于PSO-BP神经网络的Savonius型叶轮阵列消波性能优化

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船舶工程 2024年第5期 160-168页

作者：盛勇宋瑞银杨状状刘博宇吴瑞明任聪杰浙江科技大学机械与能源工程学院浙大宁波理工学院机电与能源工程学院智慧海洋牧场装备技术浙江省工程研究中心浙江大学机械工程学院

为了提高Savonius型（S型）叶轮的消波性能，提出一种S型叶轮阵列装置。通过试验记录不同的叶轮间距和叶轮相对入水深度等5个参数下波浪经过叶轮阵列后的透射系数Kt，建立基于粒子群优化（PSO）算法和反向传播（BP）神经网络的S型叶轮... 详细信息

为了提高Savonius型（S型）叶轮的消波性能，提出一种S型叶轮阵列装置。通过试验记录不同的叶轮间距和叶轮相对入水深度等5个参数下波浪经过叶轮阵列后的透射系数Kt，建立基于粒子群优化（PSO）算法和反向传播（BP）神经网络的S型叶轮阵列消波性能预测模型。将采用该模型与采用BP网络模型和GA-BP网络模型得到的平均绝对误差、均方根误差和决定系数R2指标进行对比，结果表明，采用PSO-BP神经网络模型优化能得到误差更小、更精准的预测结果。当相邻叶轮间距分别为0.62 m和0.41 m、各叶轮入水深度分别为0.15 m、0.18 m和0.19 m时，S型叶轮阵列具有相对最佳的消波性能。

关键词： Savonius型叶轮消波性能粒子群优化(PSO)算法反向传播(BP)神经网络

氢-电动力汽车多热力耦合系统计算与余热利用研究

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机械设计 2024年第S1期41卷 183-187页

作者：马会明马文杰高志军赵凤祥张钦国潍柴动力股份有限公司山东潍坊261061 浙江大学机械工程学院浙江杭州310012 浙大宁波理工学院机电与能源工程学院浙江宁波315100

针对燃料电池热管理系统散热响应迟缓、温度收敛性差等缺点,以及热管理仍然是一个具有挑战性的问题,提出了一种冷却系统优化设计方案和热管理控制策略,构建基于燃料电池汽车的一维系统仿真模型。经验证,冷却风扇采用前馈控制后,能够实... 详细信息

针对燃料电池热管理系统散热响应迟缓、温度收敛性差等缺点,以及热管理仍然是一个具有挑战性的问题,提出了一种冷却系统优化设计方案和热管理控制策略,构建基于燃料电池汽车的一维系统仿真模型。经验证,冷却风扇采用前馈控制后,能够实时控制水泵转速,从而调节冷却液的流量,精确控制电堆内部的温差和冷却液温度,降低冷却系统滞后。通过监测泵流量和风扇转速,保持堆内热量平衡,反应堆温度迅速收敛到目标温度65℃,并没有出现大的温度波动,保证反应堆始终在适当的温度范围内高效稳定地运行。此外,在-10℃低温下电堆余热用来给动力电池快速加热,能够保证电池在20℃下工作。

关键词：新能源汽车冷却系统热平衡控制策略电池加热

四元Co-Ni-Cr-Al合金高温氧化模式及其转变机理

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金属学报 2024年第7期60卷 947-956页

作者：吕云蕾任延杰冯抗抗周梦妮王文陈荐牛焱长沙理工大学能源与动力工程学院长沙410076 浙江科技大学机械与能源工程学院杭州310023 中国科学院金属研究所沈阳110016

为深入探究Cr、Al元素对Co-Ni合金高温氧化行为的影响,本工作研究了四元Co-20Ni-8Cr-xAl (x=3、5,质量分数,%)合金在纯氧中800、900、1000和1100℃下的氧化行为。氧化后,2种合金表面均生成了复杂的氧化膜。2种合金在800、900和1000℃下... 详细信息

为深入探究Cr、Al元素对Co-Ni合金高温氧化行为的影响,本工作研究了四元Co-20Ni-8Cr-xAl (x=3、5,质量分数,%)合金在纯氧中800、900、1000和1100℃下的氧化行为。氧化后,2种合金表面均生成了复杂的氧化膜。2种合金在800、900和1000℃下均有不连续Al_(2)O_(3)膜生成,1100℃下仅在Co-20Ni-8Cr-5Al表面生成Al2O3。温度从800℃升到900℃,合金的氧化速率均提高,而温度从1000℃升高到1100℃后,2种合金的氧化速率均下降。合金中Al含量由3%增加到5%,Co-Ni-Cr-Al合金的氧化速率随之下降,但5%的Al含量仍不足以令合金表面生成保护性的Al2O3膜。与Al含量相同的Co-Ni-Al三元合金相比,Cr和Al的同时存在有利于降低四元Co-Ni-Cr-Al合金的氧化速率。

关键词： Co-Ni-Cr-Al合金高温氧化氧化动力学保护性氧化膜

基于倾转电机的可折翼的水空两栖无人机设计与实现

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机械工程学报 2024年第2期60卷 272-286页

作者：刘阳王开松唐威秦可成张涛杨展邹俊安徽理工大学机械工程学院淮南232001 浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310058 浙江科技学院机械与能源工程学院杭州310023

由于兼具着水下航行与空中飞行能力,近年来水空两栖无人机走入人们的视角。针对现有水空无人机面对复杂场景(水空界面、室内等)无法发挥作用的问题,提出一种结合旋翼机、固定翼与折翼机构的水空两栖无人机。设计一种基于倾转电机的三旋... 详细信息

由于兼具着水下航行与空中飞行能力,近年来水空两栖无人机走入人们的视角。针对现有水空无人机面对复杂场景(水空界面、室内等)无法发挥作用的问题,提出一种结合旋翼机、固定翼与折翼机构的水空两栖无人机。设计一种基于倾转电机的三旋翼机构与基于舵机操控的折翼机构,利用倾转机构与折翼机构来实现固定翼与旋翼的模式切换以达到鸟类的飞行状态。对于自然界内的鸟类来说,翅膀的控制是十分重要的。在空中绝大部分鸟类都是利用翅膀的收折来控制飞行的转向与高度;当鸟类将要入水或者已经入水时,许多鸟类都是将翅膀完全收起以减小阻力面积来入水或者在水下运动。效仿鸟类收翅原理来设计折翼结构与倾转旋翼结构,使水空两栖无人机可实现旋翼与固定翼自由变换。为验证结构的可靠性,对无人机结构进行理论分析与仿真试验,以及空中与水下等复杂场景试验,试验结果表明,该无人机在空中可实现旋翼与固定翼的自由切换,在水下可实现水空界面的跨介质飞行,这些结果验证了方案的可行性与有效性。

关键词：跨介质无人机倾转旋翼折翼设计

环氧树脂/碳纤维复合材料模压制品力学性能影响因素分析

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中国塑料 2024年第2期38卷 26-32页

作者：赵川涛贾志欣刘立君李继强张臣臣荣迪高利珍王少峰浙江大学机械工程学院杭州310012 浙大宁波理工学院浙江宁波315100 浙江理工大学杭州310018 宁波益普乐模塑有限公司浙江宁波315615

通过正交实验研究模压工艺参数对环氧树脂/碳纤维(EP/CF)片状模塑料SMC模压成型制品力学性能的影响,分析了各工艺参数对制品拉伸强度和弯曲强度的影响趋势。通过方差分析,得到工艺参数对于拉伸强度的影响大小为合模速度>模压温度>模压压... 详细信息

通过正交实验研究模压工艺参数对环氧树脂/碳纤维(EP/CF)片状模塑料SMC模压成型制品力学性能的影响,分析了各工艺参数对制品拉伸强度和弯曲强度的影响趋势。通过方差分析,得到工艺参数对于拉伸强度的影响大小为合模速度>模压温度>模压压力>保压时间,工艺参数对于弯曲强度的影响大小为合模速度>模压压力>模压温度>保压时间,同时得到了对拉伸强度和弯曲强度的显著性因素;研究了拉伸破坏模式及失效机理,采用K-均值方法并选取典型试样观察,发现环氧树脂与基体的结合程度是影响拉伸强度的原因。

关键词：环氧树脂/碳纤维片状模塑料模压制品力学性能正交实验失效机理

环氧树脂/碳纤维复合材料模压制品翘曲变形的影响因素分析

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中国塑料 2024年第3期38卷 59-66页

作者：赵川涛贾志欣刘立君李继强张臣臣荣迪高利珍姚吉尔浙江大学机械工程学院杭州310012 浙大宁波理工学院浙江宁波315100 浙江理工大学杭州310018 宁波天龙电子股份有限公司浙江宁波315336

围绕环氧树脂/碳纤维片状模塑料模压平板制品深入研究了翘曲变形问题。用三坐标测量仪测得平板制品的平面度以表征制品的翘曲变形量。通过邓肯法多重比较各因素的水平显著性影响差异并进一步分析了各工艺参数对制品翘曲变形的影响趋势;... 详细信息

围绕环氧树脂/碳纤维片状模塑料模压平板制品深入研究了翘曲变形问题。用三坐标测量仪测得平板制品的平面度以表征制品的翘曲变形量。通过邓肯法多重比较各因素的水平显著性影响差异并进一步分析了各工艺参数对制品翘曲变形的影响趋势;同时分析了纤维分布、孔隙特征、上下模具温度、型腔压力分布等对制品翘曲的影响机理。结果表明,制品翘曲量分布在0.302~1.29 mm之间;通过正交实验方差分析得到模压成型工艺参数对翘曲变形的影响大小顺序为:模压压力(P)>合模速度(v)>保压时间(t)>模压温度(T),影响制品翘曲变形的显著性因素是模压压力。

关键词：环氧树脂碳纤维片状模塑料模压成型翘曲变形