特殊流道主泵低流阻水力部件研究

主泵是反应堆冷却剂系统的主要设备之一,也是反应堆冷却剂系统压力边界的组成部分,能保证反应堆冷却剂压力边界的结构完整性。在实现主泵基础性能指标的同时,低流阻水力部件设计优化也应重点研究。根据特殊流道主泵结构形式,以降低主泵水力部件流动阻力系数为目标,开展特殊流道主泵低流阻水力部件设计,完成低流阻水力部件性能分析及低流阻优化,设计出能够满足要求的低流阻主泵水力部件。     

液压管路中连接头的磨粒流加工实验研究

针对液压管路中连接头零件管道内壁光整加工的问题,以液压管路接头零件为研究对象,对采用磨粒流光整加工液压管路连接头内壁的加工机理、加工工艺进行了研究。根据零件材料硬度选择了试验磨粒,通过对比加工磨料对管壁表面质量和材料去除量的影响,得到了适用的液压管路连接头加工磨粒和工艺参数;分别选用碳化硅和金刚石作为加工磨粒,通过实验分析了磨粒流加工中磨粒对零件内壁表面的形貌、表面粗糙度、材料去除量的影响。研究结果表明:磨粒流加工可以有效降低管道内表面粗糙度,粗糙度值由原始的400 nm～500 nm下降到200 nm以下;相比金刚石磨粒,采用碳化硅磨粒加工后形成的零件内壁表面粗糙度更低,且粗糙度值分布均匀性更好,材料去除效率更高。     

摩阻材料表面能变化的测量

本文介绍了一种在摩阻材料摩擦学性能研究中尚少见的表面能测量方法。利用该方法时摩阻材料表面能随温度、摩擦过程而产生的变化进行了测量,并对测量结果进行了讨论。     

不同阀芯结构节流阀流阻特性研究

基于标准k-ε湍流模型对四组不同阀芯结构(平底、小弧、大弧、波浪形)调节阀流阻性能进行研究,分析流场内速度流线、压力云图,得到流动规律及阀前后压力损失,流阻系数ξ。研究表明:随着阀芯开度增加,阀内流阻系数逐渐减小。10%开度时平底阀芯结构调节阀内流阻系数最大,大弧形与波浪形阀芯结构调节阀的流阻系数最小,对比发现大弧形与波浪形阀芯结构调节阀的截阻性能较平底阀芯调节阀的流阻系数值减小9.71%;全开度下大弧、小弧阀芯以及波浪形阀芯调节阀内部流阻系数相近,平底阀芯全开度下流阻系数相较于其他三组减小了14.69%。表明该工况下,阀芯处于全开度时,平底阀芯截阻性能具有一定的优势,因此,调节阀在小开度工况下工作时可选用大弧阀芯与波浪形阀芯结构。     

基于多孔介质材料和仿生设计的汽车阻流板减阻机理

为了解决传统阻流板自身气动阻力过大的问题，提出了多孔介质阻流板和仿生阻流板两种新结构方案。利用计算流体动力学方法分析了两种方案在不同横摆角工况下的气动阻力变化规律，揭示了两种新结构的减阻机理;相比传统阻流板，两种新结构的气动阻力峰值分别减小了3.3%和4.7%。在此基础上，提出了仿生阻流板和侧裙的组合结构方案，解决了传统阻流板中大横摆角时整车气动阻力增大的问题；相比传统阻流板，组合结构的气动阻力峰值减小了10.7%。比例模型风洞试验验证了所提方案的正确性。     

核电站Y形截止阀流阻系数的研究

介绍了阀门流阻系数经验公式法、试验法以及数值模拟法的计算方法。分析了AP1000项目Y形截止阀采用RNG湍流模型的三维数值模拟并通过试验验证计算的有效性。给出了根据湍动能、涡结构分布情况对阀门流道尺寸的调整及减阻后的优化设计。     

内燃机车冷却水系统流阻匹配分析

为满足新型低油耗低排放大功率柴油机的冷却、降低机车辅助功率、缩小冷却装置空间、减少辅助系统重量的要求,公司研发了新型冷却水循环系统,该系统成败的重要因素之一就是各大部件流阻匹配是否合理。本文针对此项关键技术,对某型内燃机车冷却系统进行三维流体仿真分析,获得系统流阻匹配性能,根据分析结果对原系统性能进行优化,使得系统流阻匹配性能良好,并与试验数据进行对比,结果较为吻合,为新型冷却系统的研发提供有力支撑。     

微孔转换器的流阻测试系统的研究

由于微型计算机的问世,使流阻检测技术发生了深刻的变革。然而,对流体在微孔转换器的流动特性目前还未见有详细的理论分析。本文对微孔转换器的流阻特性进行了试验研究,设计的测量装置可以对流体的压力、流量基本参数进行测量,并用单片机进行处理、分析、计算和绘图,大大的减轻了劳动强度,提高了工作效率。实测数据和计算结果自动打印,克服和消除了人为因素造成的误差。     

金属橡胶调压阀流阻性能试验研究

介绍了一种基于弹性多孔状金属橡胶材料的新型调压阀,并对金属橡胶调压阀进行了流阻特性及稳流试验。试验研究表明:流量、丝径相同时,孔隙度越小,金属橡胶元件产生的流阻越大,能调节的压力范围(ΔP=P2-P1)也越大;流量与孔隙度相同时,丝径越小,金属橡胶元件产生的流阻越大,能调节的压力范围(ΔP=P2-P1)也越大。同时,金属橡胶调压元件具有抑制流体振荡的作用,使流体流动更加平稳。     

空气阀门流阻和流量系数测试系统的研制

介绍了一种大型空气阀门流阻和流量系数的测试系统，该系统采用变频器调节工况，计算机采集试验参数，系统测量精度高，操作简便。     

氯化钠对添加剂水溶液低雷诺数减阻效果的影响*

为了改善减阻剂的添加对低雷诺数水流的减阻效果,在试验确认阳离子表面活性剂减阻剂十六烷基三甲基溴化胺(CTAB)减阻特性的基础上,测试氯化钠对CTAB稀薄减阻水溶液在10 mm圆管内低雷诺数水流阻力的改变特性。结果表明：添加氯化钠对表面活性剂CTAB低雷诺数水流确有明显的减阻增强作用;在较高的雷诺数范围内对减阻效果几乎没有影响;在远高于CTAB减阻起始质量分数下,氯化钠的添加才有增强低雷诺数水流减阻效果的作用。氯化钠在低雷诺数下的减阻增强效果随CTAB质量分数和本身添加质量分数的提高均加大,但在CTAB质量分数超过0.05%后,其减阻增强效果明显钝化。在雷诺数约为8 500时,添加0.6%的氯化钠于0.02%CTAB稀薄水溶液中,可使减阻效果由12%增强到26%。     

仿生非光滑表面管道的设计及有限元分析

仿生非光滑表面的减阻作用由于其在工程中的应用价值而被广泛关注。为了减小油气管道运输摩擦阻力损失，将蚯蚓体表的生物学特征引入管道中，设计了凸包型、凹包型2种非光滑壁面管道。结合理论分析、仿真模拟两种手段研究了仿生管道的高性能机理。通过对比仿生管道与普通管道内流体的流动特性，得到了性能最高的非光滑结构：凸包非光滑内壁管道。该管道相对于普通光滑管道，具有更高的减阻率，运输能量更强，流速更高，可为运输管道仿生减阻的深入分析提供参考。     

微结构表面上流体流动的数值模拟

根据固液界面的复合接触模式,考察了液体在光栅表面上的流动。运用二阶中心差分方法对Navier-Stokes方程进行离散求解,采用了零滑移和零剪切交错边界条件,开发了一个用于计算二维流动参数的计算系统。运用该系统对二维管道进行了模拟,得到了管道内流体的速度分布和压强分布,并计算了管道的减阻情况。计算结果与以往类似结果对比说明了系统的理论基础和实施方案的正确性;计算结果表明,流体在光滑与光栅结构表面构成的管道中的压强分布存在一定差异,光栅结构表面具有一定的减阻性能。最后,通过对不同的表面结构参数进行数值实验,得出了用于减阻衡量的关系式。
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Tribological Characterisation of Air-Sprayed Epoxy-CNT Nanocomposite Coatings

Epoxy-carbon nanotube (CNT) composites are promising coating materials for wear and corrosion critical applications such as marine bearings, shafts, bolts and gears. However, there are insufficient tribological data available for design. This article described the fabrication and tribological testing of an epoxy-CNT composite coating composed of a commercial epoxy primer and commercial CNT filler. The CNT filler was pre-treated so that it was compatible with epoxy resin and was dispersed using a ball milling process. A reciprocating sliding test rig was built for the measurement of friction and wear of the coatings which were subjected to multi-pass testing using the ball-on-plate sliding geometry. The rig allowed testing with either constant or varying normal force, along with measurement of normal and tangential forces. Thus, the coefficient of friction (COF) under ramping or constant normal force could be determined. Following testing, the samples were examined using an optical microscopy to determine the severity of any galling which had taken place. The coatings were found to display encouraging properties in all aspects of testing. COF values of around 0.2 were recorded under a nominal contact pressure up to 1 GPa. This coating can be used for components which require anti-corrosion and low friction properties.     

仿生非光滑汽车表面的减阻分析

基于计算流体力学数值模拟方法,将非光滑表面应用于汽车。通过仿真实验研究非光滑车身表面气动减阻的可行性,并采用正交试验方法,通过计算汽车的空气阻力系数来分析非光滑单元体的形状、大小,以及分布位置和排列方式对减阻性能的影响,根据分析结果得到了合理且能够减阻的汽车仿生非光滑表面结构。     

基于非光滑表面与涡流干扰的车身气动减阻方法

探讨了将表面非光滑形态结构减阻思想与流场主动控制相结合的车身气动减阻方法。将凹坑型非光滑表面布置在MIRA直背式模型的尾部,并在非光滑形态模型的基础上,在凹坑阵中加装喷射速度可变的涡流发生器来控制模型的尾部气流,改善尾涡结构。通过对光滑、非光滑、非光滑加涡流喷射三种模型的三维流场数值模拟,得到不同尾部形态模型的气流速度、压力以及湍动能等参数,对比不同风速下不同模型气动阻力系数的差异以及不同喷射速度下的减阻效果,分析模型尾部流场参数的变化,阐述了非光滑形态车身气动减阻机理以及涡流喷射扰动效应。研究结果表明：通过对非光滑形态被动减阻与涡流喷射主动减阻的优化组合,能有效地减少不同风速下直背式MIRA模型的气动阻力。     

非牛顿介质中图形化表面对减阻效果的影响

为研究图形化表面在非牛顿介质中对减阻效果的影响,在微摩擦试验机(UMT)上进行了销盘润滑实验。实验中在硅片的表面刻蚀了纵向和横向2种沟槽以形成不同的表面图形。实验表明,与光滑表面相比,当剪切速率处于牛顿流动区时,沟槽具有一定的减阻效果;而当剪切速率处于剪切稀化区时,沟槽表面的阻力上升;并且横向沟槽表面的阻力总是大于纵向沟槽表面的阻力。流体数值计算的结果表明,横向沟槽侧壁的压差阻力和纵向沟槽侧壁的粘性阻力无法完全补偿沟槽底面上的阻力损失,因而产生了减阻效果。     

来流马赫数对激光等离子体减阻性能影响

激光等离子体减阻是一种新概念减阻方式,用来减小高超声速飞行器的气动阻力。通过数值模拟的方法研究了飞行高度为30km时,不同来流马赫数对钝头体前部激光等离子体减阻性能的影响。结果表明,通过在钝头体前部注入激光能量形成等离子体能有效减小钝头体受到的阻力。在能量一定的情况下,随着来流马赫数增大,减小的阻力增多,减阻比逐渐减小,即使是在很大的来流马赫数的情况下,仍然有比较好的减阻效果。     

新型减反膜的设计与制备

根据近年来实际应用中对减反膜的新的需求和指标要求,利用光学薄膜设计软件进行模拟和理论分析,采用常规的薄膜工艺和设备进行大量实验,设计并制备出三种新型的减反膜:含金属膜的减反膜(包括窄带金属减反膜,宽带金属减反膜,减反防静电抗电磁辐射膜),超低反射率减反膜和大角度减反膜,满足了实际器件的应用要求。     

基体负偏压对CrAlN涂层组织和性能的影响

采用真空多弧离子镀技术,使用Cr30Al70(原子分数)复合靶,在不同的基体负偏压下,在不锈钢基体上制备了一系列CrAlN涂层;采用能谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、粗糙度仪、显微硬度仪、摩擦磨损试验机和划痕仪等系统分析了涂层的成分、表面形貌、相结构、粗糙度、显微硬度、摩擦磨损性能和界面结合性能。结果表明:随着负偏压的增大,涂层中x(Cr)/x(Cr+Al)的比值先增大后减小,当负偏压为150V时,该值达到最大,并与靶材成分接近;基体负偏压为200V时,涂层的表面粗糙度最大,涂层结晶度、硬度最佳,晶体相为固溶铬的面心立方AlN;涂层的摩擦磨损性能不仅与涂层的表面粗糙度相关,还与涂层非晶相中铝元素的含量以及涂层的内应力大小密切相关;界面过渡层制备工艺相同时,基体偏压对涂层和基体之间的界面结合性能影响较小。