基于硅各向异性腐蚀的平面沟道无阀微泵研究

依据扩散口/喷嘴理论,设计了不同几何尺寸无阀微泵的扩散口/喷嘴光刻掩模版图,采用硅平面工艺、各向异性腐蚀及削角补偿等技术,制作出了多种无阀微泵.对无阀微泵泵压及流量进行了实验研究,结果表明泵压与流量均呈现反比关系;扩散口/喷嘴的张角为8°时微泵效率最高;扩散口/喷嘴长度为2500μm、扩散口/喷嘴的窄口宽度为150μm、腐蚀深度为150μm时,无阀微泵的最大泵压和流量分别为14.9kPa和558μL/min.     

压力旋流喷嘴内流场特性模拟研究

针对通过试验研究压力旋流喷嘴获取其雾化特性成本较高、耗时长、理论计算难以实现的问题,对压力旋流喷嘴内部流动机理及雾化特性进行了Fluent数字模拟研究。采用了一种基于有限容积VOF方法对压力旋流喷嘴内部流场进行了数值模拟;捕捉了压力旋流喷嘴出口处气-液两相界面,描述了压力旋流喷嘴出口的液膜厚度,阐述了压力旋流喷嘴各截面压力场、密度场和速度场等变化规律,预测了压力旋流喷嘴雾化锥角。模拟研究结果表明:压力旋流喷嘴中心会产生空气芯,压力旋流喷嘴雾化锥角及液膜厚度等雾化特征可通过剖析压力旋流喷嘴出口处空气芯直径和出口处速度获得;将模拟计算的喷嘴雾化锥角与试验值进行了对比,两者基本吻合,说明Fluent数值模拟可作为喷嘴设计工具。     

基于FLUENT的磨料水射流喷嘴内流场的可视化研究

根据液固两相流理论对磨料水射流喷嘴内的流场进行了分析,并建立了喷嘴内流速度场的可视化模型,利用FLUENT分析软件求解磨料水射流喷嘴内各节点的速度.根据速度场分布图,讨论了影响磨粒速度的主要因素.研究表明,存在一个最优磨料喷嘴长度,使得磨料速度最大.喷嘴混合腔的长度对磨料粒子的加速有显著影响,为了达到最大磨料速度,磨料混合腔长度可在水射流喷嘴直径30～40倍的区间内选取.磨料粒子最高速度会随磨料混合腔内圆锥角的增加而降低.从降低喷嘴磨损角度看,应减小混合腔内锥角.     

采煤机喷雾系统雾化效果的优化

为进一步提升采煤机喷雾系统对工作面粉尘、煤尘的降尘效果,在对采煤机喷雾系统降尘机理和方式研究的基础上,重点从提升喷雾系统雾化效果的角度出发对喷嘴结构尺寸进行优化,主要对喷嘴口径、喷嘴内腔直径、旋流角以及针阀的布置位置四项参数进行优化,并对不同参数下对应的雾滴的扩散角和内部流场速度进行对比,最终达到提升雾化效果和降尘效率的目的 .     

燃油喷嘴性能试验器研制

燃油喷嘴性能试验器是测试航空发动机燃油喷嘴喷雾锥角、锥角偏心度及燃油分度不均匀度等性能指标的试验设备。针对技术要求,设计了一台喷嘴性能试验器,介绍了试验器的组成及工作原理,重点分析了液压系统,对测试过程作了简述。     

结构参数对大气喷射器性能影响的数值模拟研究

针对旅客列车真空集便系统中的核心部件之一——大气喷射器,借助CFD软件Fluent,研究了大气喷射器在使用过程中,喷嘴入口长度及锥角、喷嘴喉部长、喷嘴出口长度及直径、扩张管出入口长度及直径、扩张管喉长度对大气喷射器工作性能的影响,为此类大气喷射器结构参数的设计及优化提供了理论依据和指导方向。     

基于FLUENT的压电式无针注射器喷嘴射流分析

为研究压电式无针注射器的喷嘴结构对其射流形态、平均喷射速度和平均湍流强度的影响,首先,基于粘性不可压缩流体纳维-斯托克斯方程,利用计算流体动力学软件Fluent的Realizable k-ε湍流模型和流场体积函数多相流模型,对四种结构的喷嘴高压自由射流进行数值模拟,结果显示,锥柱形结构的喷嘴能得到可控性较好的对称射流;其次,利用正交试验法对锥柱形结构喷嘴的锥形收缩角和中部圆柱长度进行设计仿真分析,以得到上述结构参数及其交互作用对喷嘴的平均喷射速度和平均湍流强度的影响;最后,利用SPSS软件对仿真结果进行分析。结果表明,中部圆柱长度对喷嘴的平均喷射速度和平均湍流强度具有显著影响,锥形收缩角对前者无显著影响,而对后者具有显著影响,中部圆柱长度和锥形收缩角的交互作用对前者和后者均无显著影响。综合考虑,当锥形收缩角为30°、中部圆柱长度为0.2mm时,锥柱形喷嘴可得到最佳射流特性,此时出口平均速度可达6.56m/s,湍流强度均值为1.04%。该研究可为压电式无针注射器的喷嘴设计提供参考。     

TC4钛合金蜂窝芯的扩散连接/拉伸成形工艺

采用ABAQUS有限元仿真软件模拟了TC4钛合金蜂窝芯的扩散连接/拉伸成形过程,基于仿真结果获得最优的拉伸长度,通过扩散连接/拉伸成形试验,研究了蜂窝芯的胞体轮廓、壁厚分布以及扩散连接界面形貌.结果表明:在920℃/3 MPa/60 min参数下扩散连接得到层叠板,并在温度800℃、拉伸速度1 mm·s-1下拉伸75 mm后得到蜂窝芯,该蜂窝芯中形成了规则的正六边形胞体,验证了扩散连接/拉伸成形工艺制备蜂窝芯的可行性;蜂窝芯中部胞体质量较好,尺寸精度较高,其平均高度为16.2 mm,平均宽度为21.5 mm,弯曲圆角为2.5 mm,最大减薄率为5.37％;层叠板扩散连接区域未出现明显孔洞缺陷,焊合率超过95％,经过拉伸后扩散连接区域未出现撕裂,弯曲圆角区域未出现裂纹.     

直旋混合射流破岩钻孔参数试验研究

直旋混合射流是由通过喷嘴叶轮中心孔的直射流和叶轮加旋槽产生的旋转射流经混合段混合而成的一种新型高效射流,它综合了旋转射流破岩面积大和直射流破岩深度大的优点.试验研究了叶轮中心孔直径、混合段长度、扩展腔扩展角、喷距和压力等5个主要参数对直旋混合射流破岩效果的影响规律.结果表明,叶轮中心孔直径为2mm、混合段长度为8mm、扩展腔扩展角为60°的喷嘴产生的射流具有较强的破岩能力;试验条件下,直旋混合射流破岩最优喷距约为喷嘴出口直径的6倍;增大射流压力可以大幅提高直旋混合射流的破岩体积.     

计算机视觉技术在喷嘴雾化性能检测中的应用

喷雾锥角和雾化不均匀度是发动机喷嘴的两个重要指标.在多图平均法和对比度拉伸增强、LOG边缘检测、最大嫡法二值化、去除孤点、Deutsch细化后,用霍夫变换获取喷雾边界线,计算喷雾锥角.运用视频帧差提取粗略液位,互相关测度法得到准确液位,通过基于最小二乘法标定拟合的函数计算燃油体积和分布不均匀度.