离心泵仿生微结构叶片减阻特性的仿真研究

目的 通过在离心泵叶片表面布置仿生微结构实现离心泵的减阻，并获得仿生微结构的最优化设计参数。方法 研究利用仿真模拟的方法，采用离心泵的扭矩变化对其减阻性能进行表征，考虑了仿生微结构的形态、截面形状和特征高度等结构参数的影响规律，通过分析叶片表面的湍流动能、剪切应力和近壁面层的速度云图揭示仿生微结构对离心泵减阻特性的影响机理。结果 在3种微结构形态中，流向沟槽的减阻效果最好;在3种截面形状的微结构中，矩形截面的减阻效果最好;离心泵减阻率并非随微结构特征尺寸单调变化，而是存在最优值;所有微结构的减阻率均随着流量的增加而增加。当叶片表面布置流向、矩形沟槽时离心泵具有最优的减阻效果，且在全流量工况范围流向矩形沟槽结构的最大减阻率为8.39%。结论 叶片表面微结构的布置可以实现离心泵减阻，其减阻机理与近壁面流体流动行为有关。表面微结构可有效降低叶片壁面的速度梯度，使速度沿壁面法线方向过渡更加均匀，且微结构内部低速流体层可有效控制和减弱近壁面区的湍动程度，减少湍流动能损耗;同时微沟槽内的反向涡流具有类“滚动轴承”作用，将滑动摩擦转换为滚动摩擦，降低摩擦阻力。     

含磷极压抗磨剂抗微点蚀性能评价和机理分析

目的 评价三种含磷极压抗磨剂的抗微点性能并分析其作用机理。方法 使用MPR模拟微点蚀试验机考察三种含磷极压抗磨剂（磷型P-1、硫磷型P-2、分散型P-3）的抗微点蚀性能。使用四球试验机、铜片腐蚀试验仪、烘箱、油膜厚度测试仪等,评价添加剂的摩擦、抗腐蚀、抗氧化性能及油膜形成能力,分析添加剂抗微点蚀性能与上述性能之间的关系。借助SEM测试分析不同添加剂的抗微点蚀机理。结果 添加P-3的润滑油GO-3的综合性能最好,GO-3具有良好的抗微点蚀性能,9 h MPR试验的辊子轨道宽度变化率为35.87%。GO-3具有良好的极压抗磨减摩性能,四球机试验测得其最大无卡咬负荷为1441.6 N,磨斑直径为0.38 mm,在试验载荷大于294 N时,其摩擦系数最低。GO-3的抗腐蚀性能良好,铜片腐蚀试验级别为1b。GO-3的氧化腐蚀性低,烘箱氧化试验中钢片评分为1分,且无油泥产生。GO-3的油膜形成能力强,60~120 ℃时弹性流体润滑油膜的厚度为371.2~153.6 nm。结论 分散型磷氮极压抗磨剂P-3化学活性适中,可以避免在摩擦表面发生严重腐蚀或剧烈摩擦化学反应,具有良好的承载、减摩、抗磨和抗微点蚀性能。     

铜基自润滑材料及其摩擦学性能研究

目的对比研究铜基石墨复合材料耐磨层(SY-01)以及铜基聚四氟乙烯复合材料耐磨层(SY-02)的各种性能,以期选择最佳耐磨板材料。方法利用扫描电镜及配套的能谱分析仪分析两种耐磨层的微观结构及化学成分,利用压汞法测试耐磨层的孔隙分布以及孔隙率值,并分析两种耐磨层的显微硬度及抗冲击性能。此外,还采用SRV-4高温摩擦磨损试验机测试两种耐磨层的摩擦学性能。结果 SY-01试样耐磨层的孔隙率为28.04%,SY-02试样耐磨层的孔隙率为7.43%。SY-01耐磨层的显微硬度分布比较均匀,平均硬度为52.75HV0.5;SY-02耐磨层不同位置的显微硬度值相差较大,共混区的硬度在32HV0.5左右。相同摩擦工况下,SY-01试样磨痕深度为3.50μm,SY-02试样磨痕深度为11.0μm,约为SY-01试样磨痕深度的3倍。结论 SY-01耐磨层的显微硬度、抗冲击性能以及摩擦学性能均优于SY-02耐磨层。SY-01耐磨层的摩擦磨损机制表现为磨粒磨损和粘着磨损,SY-02耐磨层的摩擦磨损机制主要为磨粒磨损。     

轮毂闭式反挤压成形工艺研究

汽车轻量化是世界汽车发展大趋势。试验证明,汽车整备质量每减少100kg,百公里油耗可降低0.3~0.8L。目前大部分汽车安装的轮毂为铸造铝合金轮毂(以乘用车为主)或钢质车轮(以商用车为主)。锻造铝合金轮毂重量比铸造铝合金轮毂的重量轻10%左右,比钢质轮毂重量轻2/3左右。因此,采用锻造铝合金轮毂符合汽车轻量化发展的大趋势。市场上锻造轮毂成形工艺复杂,导致锻造轮毂成本过高,锻造轮毂的应用推广较为缓慢。闭式反挤压成形工艺利用一套模具直接成形轮毂的轮辋、轮缘,缩短轮毂锻件成形工序。因此,闭式反挤压成形轮毂工艺可降低锻造轮毂生产成本,加速推广锻造轮毂的应用和汽车轻量化的进程。闭式反挤压成形轮毂工艺通过有限元模拟及试验验证,证明该工艺稳定、可行。     

非硫磷有机钼的摩擦学性能研究

目的 研究非硫磷有机钼的摩擦学性能,以满足发动机润滑油低黏度化发展的需求。方法 实验室合成了一种新型不含硫磷元素的油溶性有机钼添加剂（SPFMo）,并将其按照不同质量分数添加到0W20润滑油中,利用四球摩擦磨损试验机,详细分析了不同SPFMo添加量、温度、载荷和速度对SPFMo在0W20中摩擦学性能的影响,并采用3D激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对磨痕形貌和成分进行分析。 结果 SPFMo具有优异的减摩抗磨性能,可以使0W20的摩擦系数和磨斑直径均减小,摩擦过程中Mo元素会发生富集,生成包含MoS2、MoO3等物质的摩擦化学反应膜,从而实现减摩、抗磨和自修复。确定了SPFMo在0W20中可以发挥良好摩擦学性能的添加量和使用温度区间分别为0.25%~0.5%和100~130 ℃,120 ℃时,0.5%SPFMo能够使0W20润滑油的COF降低27.5%,磨斑直径降低7.8%。0W20+0.5%SPFMo润滑油的COF,随着温度的升高先减小后增大,随着转速的增大而减小,随着载荷的增大而增大;0W20+0.5%SPFMo润滑油的磨斑直径,随着温度的升高先减小后增大,随着转速和载荷的增大而增大。结论 SPFMo的添加可有效提高润滑油的摩擦学性能,研究结果可为新型发动机低黏油润滑添加剂的设计和选择提供参考。     

Thermal effects in solid-state laser materials

Thermal effects in solid-state laser materials are a critical issue for designing diode-pumped solid-state lasers. An overview over temperature and stress distribution as well as their influence on the optical behavior is given. Basic analytical treatment of the rod geometry is compared with a more accurate Finite Element calculation for the case of a transversally diode-pumped Nd:YAG rod. Significant differences in the shape of the thermal lens are observed.     

有机钼对低黏度润滑油摩擦学性能的影响

目的 制备一种非活性油溶性有机钼添加剂(SPFMo)以为满足汽油发动机润滑油低黏度化发展的需求。方法 将SPFMo添加到0W–20润滑油中,利用SRV摩擦磨损试验机详细分析了在不同温度、载荷条件下,自研减摩剂SPFMo、商用减摩剂Molyvan855和商用抗磨剂MOM201在0W–20中摩擦学性能的影响,并采用3D激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对摩擦副表面进行分析。结果 SPFMo具有良好的减摩抗磨性能,并有效降低润滑油0W–20的摩擦因数及磨损率。摩擦过程中钼元素会发生富集,并发生摩擦化学反应生成包含硫–钼–氧的复合减摩片层,实现减摩抗磨功能。SPFMo添加到0W–20中可以发挥良好摩擦学性能的使用温度区间和载荷区间分别为80~180 ℃和150~250 N(1 559~1 848 MPa)。0W–20+1% SPFMo与润滑油0W–20相比,在130 ℃、200 N下,摩擦因数降低13.28%,磨损率降低37.91%;在130 ℃、250 N下,摩擦因数降低18.05%,磨损率降低57.68%。0W–20+1% SPFMo润滑油的摩擦因数随温度的升高先减小后增大,随载荷的增大而减小;磨损率随温度的升高先减小后增大,随载荷的增大而减小。结论 低黏度润滑油中添加SPFMo可有效增强其摩擦学性能。