微壳体塑件充模流动三维数值模拟

针对微注塑成形中熔体充模流动行为,运用流体分析软件Fluent,对微壳体塑件熔体充模流动进行了三维稳态模拟。建立了微观黏度模型和壁面滑移模型,运用VOF多相流模型,研究了熔体充满型腔时的稳态三维流场,做出切片图分析了压力场和速度场。通过对考虑和不考虑微尺度影响(微观黏度和壁面滑移)的对比和分析,可以看到考虑微尺度因素影响时充模阻力减小约19%,而速度变化不明显。分析表明微尺度黏度对熔体流动影响显著,有利于微注塑熔体充模,而壁面滑移对充模流动影响较小。     

微尺度流动特性

通过微推进器小型化的具体问题说明微型化不是简单的尺寸缩小。微尺度流动所基于的物理因素与宏观流动不同,体现在流动涉及的表面积与体积之比增强、梯度参数效应及界面力效应等。物理因素作用的改变或新的因素参与,使微尺度流动呈现新的特点,这为设计芯片和传感器中的流动提供了新的思路,正如文中介绍的增强层流混合方法。微尺度效应在流体力学理论方面也会有所体现,包括对基本方程、边界条件的修正。然而对流动现象的深入认识则是理论发展的关键。文中简单介绍了作者的研究组在微尺度液体流动实验方面的研究结果。     

润滑脂管道流动阻力的测试研究

分析了存在壁滑移时的流动阻力测试原理,对测试系统和阻力计算进行了研究。为了测试润滑脂的阻力特性,去除壁滑移流动的影响,根据Mooney方法建立了扣除壁滑移后适应任一管径的流动方程;润滑脂的粘弹性、触变性等其他因素会使流动曲线不重合,研制了管流流变仪测试系统,并制定了合理的试验方法,达到使这些因素的影响降到最低和分离壁滑移流动的试验效果。通过试验验证了所建立的适应任一管径的流动方程,求解了流动方程的阻力近似解,并通过三维优化计算降低了近似解与精确解的偏差。润滑脂流动阻力的测试研究,为集中润滑系统的管路输送提供了理论和试验依据。     

显微粒子图像测速技术——微流场可视化测速技术及应用综述

目前,随着微流动器件的应用领域更加广泛,包括化学、生命科学、芯片实验室及微加工制造(Micro electro mechanicalsystems,MEMS)等相关领域,流体在微流动器件内部的流动行为成为重要的研究内容。微尺度、低雷诺数流动的表面力作用相对增强,微尺度流动行为与宏观尺度有显著不同,目前许多复杂的微尺度流动现象还无法给出合理的解释。显微粒子图像测速技术(Micro-scale particle image velocimetry,Micro-PIV)是一种整场、瞬态、定量的微流场可视化技术,目前已达到相当高的分辨率(0.1μm),成为一种重要的微流动研究手段,引起广泛的研究关注。综述Micro-PIV技术在基本理论、关键技术、三维测速等方面的最新研究进展,并重点介绍Micro-PIV技术在近壁面流动、电渗流、微混合、生物流体、微液滴与气泡等研究中的应用进展,最后对此项技术的发展做展望。     

壁流式颗粒过滤器流动阻力模拟计算

颗粒过滤器作为一项有效的颗粒物排放净化技术,具有过滤效率高、可以通过再生持续使用的优点.本文主要研究了柴油机颗粒过滤器内部的流动阻力,对其大小进行计算,并分析流动阻力随各种物理因素或几何尺寸的变化规律.计算结果表明,流动阻力随着通道宽度的增大先减小后增大,随着排气温度、排气流量、长径比和陶瓷层厚度的增大而增大,随着过滤体体积和陶瓷层渗透率的增大而减小.     

ZigZag微通道内S-CO_2流动传热性能分析

以超临界二氧化碳(S-CO_2)为工质,对其在Zig Zag半圆形横截面微通道内湍流状态下流动传热性能进行数值计算,分析了Zig Zag角度θ、单位周期流道轴向长度P对传热与流动阻力的影响。结果表明,流体在Zig Zag微通道内流动,在流道拐弯处有旋涡产生,导致流通面积减少,流体主流速度急剧增大并冲刷换热壁面,使边界层减薄或破坏,并且该位置附近湍动能急剧增大,增强了流体的扰动与混合,促进了能量传递,强化了换热;随着Zig Zag角度θ增大,微通道内传热性能提高而流动阻力急剧增大;随着单位周期流道轴向长度P增大,传热性能与流动阻力均下降;在文中所述计算条件下,θ=15°,P=15 mm时Zig Zag微通道内S-CO_2耦合传热综合传热性能最优。     

覆盖件拉深过程中的力学特征分析

用上限法分析了覆盖件在拉深过程中的力学特征。这一特征就是,在覆盖件的拉深过程中,由于板坯的凸缘面上的应力及应变速率的分布必须连续,从而导致圆角区域的大量质点流入了直边区域中。于是,在板坯的凸缘面上,在圆角区域与直边区域之间,形成了一个流动阻力为极大的过渡区域。减小该区域上的流动阻力,是提高板料成形性能的技术关键。     

烧结不锈钢颗粒多孔介质单相流阻力特性研究

对烧结不锈钢颗粒多孔介质的单相流阻力特性进行试验研究,根据孔隙率的大小选择简单堆积颗粒方式作为模拟的单元模型,在此几何模型上设定对称边界,在孔隙尺度下通过求解标准N-S方程及k-ε紊流模型对其进行数值研究。分析了单相流流经烧结不锈钢颗粒多孔介质后的单位压降与等效雷诺数的关系,并基于实验数据拟合出了表征多孔材料流动压降与颗粒直径、流速、孔隙率的Tadrist关系式中的两个常系数。完整的Tadrist关系式可以作为烧结不锈钢颗粒多孔介质内流动阻力在宏观尺度上的预测模型。     

平衡盘间隙流动分析及最佳刚度计算

根据平衡盘问隙流动的特点，对粘性流体N-S方程进行了简化，求得平衡盘问隙流动速度、压力、泄漏量和平衡力等参数，并探讨了平衡盘最佳刚度与其结构参数、轴向间隙的关系，得出了灵敏度的取值范围。     

优化板料成形状态的新技术

为了解决一些形状复杂的薄板零件在实际生产中存在的问题，提出了优化板料成形状态的思想，介绍了一种既能有效地减小薄板成形时法兰面上流动阻力极大区域内的流动阻力，又不会增加起皱趋势，进而优化板料成形状态的新工艺措施。对这一措施进行了较为精确的有限元数值模拟和机理分析。