基于仿生学的强化传热与减阻技术研究进展

换热器优化设计对于提高设备能源利用率、缓解化工电力、航空动力等工业领域的能源短缺与余热浪费等问题具有重大意义。近年来,基于生物体表面形貌及其具备的功能,运用仿生学理论开发强化传热与流动减阻技术表现突出。本文主要综述了以仿生结构为优化设计参考,有关单相、相变强化传热以及沟槽、凹坑凸包、超疏水等流动减阻技术的研究进展,分析和总结了各类仿生结构的强化传热及减阻机理;结合微尺度高效传热的发展趋势,指出目前微尺度仿生结构研究仍停留在简化形仿阶段,结构优化方向不明确,结构参数影响规律以及传热减阻机理未有统一定论。基于微尺度对流传热高阻耗特点,本文提出了高效低阻耦合仿生结构设计以及综合性能研究的必要性,为微通道换热器优化设计提供有益指导与发展方向。     

减阻降噪技术的最新进展

简要阐述了用于水下航行器各类减阻降噪技术的原理和方法。以喷涂聚脲弹性体技术为依托的仿生减阻涂层可形成有规律的突起结构，其“流体滚珠轴承”效应可将滑动摩阻变为滚动摩阻，使运动阻力大大减小，是未来减阻技术的方向之一。     

仿生非光滑原理及其在金刚石钻头中的应用

仿生非光滑原理与孕镶金刚石钻头结合起来,并将生物非光滑表面的耐磨、减阻等特性引用到钻头的设计中,使钻头也具有这样的特性,研究一种新型的仿生孕镶金刚石钻头,以此来提高钻头的效率和寿命。通过Φ75 mm仿生钻头的野外钻进试验可知,仿生钻头的钻进效率较普通钻头至少提高10%,钻头寿命提高30%。该研究为提高深部地质钻探关键工具的性能提供了新的思路,具有一定的现实意义。     

油气田开发中湍流减阻剂及其应用研究进展

归纳总结了油气田开发领域中湍流减阻剂的类型、湍流特性、湍流减阻机理等方面的国内外研究现状,重点综述了非常规储层水力压裂、油气集输、连续油管注液、钻井液等油气田作业中减阻剂的应用研究进展,展望了纳米材料在油气田减阻中的应用前景,并提出在高温、高剪切、杂质多等油气田作业复杂环境中,低成本、高效、环保的多功能复合减阻体系将是未来研究的重要方向。旨在为添加剂湍流减阻技术在我国油气田高效开发和节能降耗方面的应用提供借鉴。     

减阻水及其添加剂的研究进展及展望

概述了美国页岩气减阻水技术发展历程，对减阻水重要的两种添加剂——减阻剂和表面活性剂、以及其他添加剂的国外研究新进展进行了综述，分析了各个添加剂的内涵及作用，总结了国内减阻水压裂液的研究进展和不足，提出了减阻水对我国页岩气压裂改造的应用前景和几点建议。     

仿生合成在无机粉体制备技术中的应用

无机粉体以其优异的性能被广泛应用各个领域。本文概要介绍了仿生合成方法在无机粉体制备技术中的应用及其发展现状。仿生合成具有的诸多优点,使无机材料的仿生合成技术成为无机材料化学的研究前沿和热点。     

二氧化硅疏水涂层的水下减阻性能研究

采用溶胶-凝胶法中的Werner StÖber方法制备二氧化硅颗粒,并添加于聚偏二氟乙烯中,喷涂在钢片表面,制得类似荷叶表面结构的疏水涂层。红外光谱测试结果显示,制备的二氧化硅颗粒纯度较高,副产物少。X射线衍射结果表明,二氧化硅颗粒为无定形结构。疏水涂层表面的扫描电镜照片表明,表面颗粒形貌均一,分散性好,具有仿生微粗糙结构。测得涂层水接触角为133°。减阻测试结果表明,低雷诺数下,减阻率大大高于普通聚偏二氟乙烯树脂,最高可达57.6%。减阻效果受二氧化硅颗粒用量的影响,2.5 g聚偏二氟乙烯加入0.4 g二氧化硅时减阻效果较好。     

多介质纳米复合材料摩擦副的噪声研究进展与展望

摩擦副性能的优良、工作效能的好坏与其材料特性、振动噪声以及微观结构等有直接关系,对其进行材料构型、改性制造及减阻降噪的研究将有助于提高摩擦副的耐磨性及可靠性,延长其工作寿命。本文对国内外关于多介质复合材料噪声检测及声波信号处理方面取得的成果、微凝胶与复合材料的黏结对摩擦阻力的改善、纳米复合材料的减阻耐磨性能以及仿生表面织构对摩擦副减阻降噪的影响进行了综述,并对其前景进行了展望。指出虽然现有研究已取得一些值得关注的成果,但对噪声在摩擦副材料中的传播特性、多种介质造成的声速及衰减特性差异、表面微结构与流体的耦合降噪作用等的研究则开展很少,因此加大这方面的研究对进一步提升摩擦副的性能具有重要的理论意义及应用价值。     

旋风除尘器减阻节能技术的研究与应用

通过安装在旋风除尘器内适当位置处的减阻杆，可以在保证分离效率的前提下降低流动阻力，实现设备的节能增产。分别采用五孔球形探针、激光多普勒测速仪和粒子图像测速仪对旋风除尘器内安装减阻杆前后的时均流场与湍流场进行了测量，发现减阻杆降低了流场中于粉尘分离无益的内旋流切向速度，削弱了中心区域的湍流强度，使湍流耗散减弱，从而实现减阻。工业应用实例表明旋风除尘器减阻杆技术是可行的，而且取得了显著的经济效益。     

输气管道内减阻涂料发展现状

随着国内外长输天然气管道向大口径、高钢级、高压力方向的发展,输气管道内减阻涂料开始得到大量广泛应用。本文介绍了输气管道内减阻涂料发展现状,分析了溶剂型、无溶剂型、紫外光固化型涂料以及形貌减阻技术的优缺点和存在的技术难点,并指出了未来输气管道内减阻技术的发展趋势。     

输油管道减阻率影响因素及预测模型概述

减阻剂对输油管道减阻增输具有重要意义。概述了现有的油品减阻机理假说,从减阻聚合物的物性、油流规律、管线的几何尺寸以及操作运行状态等方面详细介绍了对输油管道减阻率的影响。总结了三种常见的减阻率预测模型,并说明了各自的适用性,对在输油管道上应用减阻剂具有参考价值。     

旋风除尘器减阻节能增产技术

通过安装在旋风除尘器内的减阻杆,可以在保证分离效率的前提下降低流动阻力。分别采用5孔球形探针、激光多普勒测速仪和粒子图像测速仪对旋风除尘器内安装减阻杆前后的时均流场与湍流场进行了测量,发现减阻杆降低了流场中与粉尘分离无益的内旋流切向速度,削弱了中心区域的湍流强度,使湍流耗散减弱,从而实现压降降低达到减阻目的。根据流动参数的变化,分析了减阻杆的减阻机理,提出了"加涡减阻"的假设。并介绍减阻杆在工业上的应用实例。     

自制油溶减阻剂冷冻处理的研究

减阻聚合物能降低能耗,产生较大经济价值,因此具有广泛的应用前景。文章重点介绍了减阻聚合物经冷冻粉碎时对减阻率的影响,主要是减阻聚合物颗粒制备中冷冻粉碎对减阻聚合物分子量和结晶性的影响。     

稠油乳化降粘减阻输送技术进展

稠油具有密度大、粘度高的特点,采用传统的加热输送工艺存在能耗高等弊端,研究加热输送以外的稠油降粘减阻输送技术具有重要意义。重点介绍了稠油乳化降粘减阻输送技术的原理与技术经济特性、乳化降粘剂的类型与筛选方法、乳状液稳定性的评价方法及其影响因素、破乳的机理与改善破乳效果的措施,并介绍了典型的稠油乳化降粘减阻输送技术应用的工程实例,最后总结分析了该技术现存的问题、发展方向,指出了进一步研究的重点。     

内减阻技术简述及涂层缺陷与对策

简述了内涂层减阻技术的基本原理,介绍了API标准对内减阻涂料的要求、国内外内减阻涂料的施工设备、生产工艺流程等情况。分析了涂层缺陷形成的原因及对涂层减阻的影响,并探讨了相应的对策,总结了对内减阻涂层涂覆过程控制的重要意义。     

仿生催化除臭的研究

详细介绍了催化除臭的技术进展 ,并着重论述了仿生催化除臭的研究进展和除臭原理 ,对仿生除臭酶的应用也进行了较全面的论述     

天然气减阻剂减阻机理探讨

对现有天然气减阻剂减阻机理进行了较深入的分析,重点介绍了光滑减阻、粘弹减阻和光滑一粘弹减阻机理。从微观结构分析了输气管道近壁区阻力的成因,进一步证实了输气管道近壁区是实现湍流控制和减阻增输的关键区域;从实验研究和理论研究两方面对各个减阻机理进行了评述,并列举了各减阻机理的理论依据或事实依据。此外,简要介绍了天然气减阻剂的应用条件,并提出了减阻机理的研究重点。     

表面活性剂湍流减阻研究进展

表面活性剂较高分子聚合物在流体管道输运中具有可逆机械降解特性的优点,更适用于存在高剪切的场合以及封闭的循环回路进行减阻,但存在对其复杂流变特性及减阻机理认识不完善的问题,使得其在减阻领域的应用受到了限制。本文回顾了作者近年来在表面活性剂溶液微观结构、复杂流变学特性、湍流结构以及其与减阻和传热性能之间的内在联系方面的研究进展;介绍了表面活性剂减阻和壁面微沟槽协同作用减阻的研究成果;指出通过拉伸流的方式能够在压损较小的情况下更有效地提高表面活性剂溶液的传热性能。针对表面活性剂现有研究的不足,本文提出4条建议作为表面活性剂的未来研究方向,分别为开发环境友好型高效表面活性减阻剂、强化换热装置的优化设计及优化布置、表面活性剂与其他减阻方式耦合特性的深入研究以及表面活性剂在尺度放大、防腐和减阻持久性方面的实际工业应用研究。     

亲和仿生层析及在抗体纯化中的应用

亲和仿生层析是一种新型的生物分离技术,可用于生物活性物质分离,尤其在抗体纯化中表现出良好的应用前景,具有价格低廉、结构稳定、特异性较高等优点。亲和仿生层析的核心是具有特定结构的仿生配基,主要包括化学合成配基和短肽配基两种,通常通过合理的手段进行筛选和设计。理性设计是一种行之有效的方法,针对一个特定的目标蛋白,随机地去选择配基是不可能的,必须采用理性设计构建一个合理的配基库,并通过高通量的筛选技术,才能得到合适的仿生配基。本文根据近年来国内外亲和仿生层析的研究进展,着重介绍了亲和仿生配基的筛选和设计以及在抗体纯化中的应用。     

有机基质自组装的计算机模拟及其在仿生合成中的应用进展

利用有机基质的模板作用能仿生合成出性能优异的新型无机材料。计算机模拟是研究有机基质自组装特性、超分子聚集体结构和特性的有效方法。本文简述了仿生技术的基础理论后,对两亲有机分子、有机高分子、生物大分子三类有机基质自组装的计算机模拟研究及其在仿生材料合成中的应用研究进行了综述,最后展望了仿生合成在未来材料化学中的发展趋势和前景。