可控硫酸溶液和表面活性剂作用下铜矿石的液体扩散行为及表面润湿性

为了揭示表面活性剂对提高铜矿表面润湿性的潜在作用,采用高速摄像和图像处理方法,对含表面活性剂硫酸溶液的液滴扩散行为进行了可视化研究,并对固液相互作用进行了探讨.结果表明,液体表面张力和矿石表面粗糙度是影响表面润湿性的主要因素.通过定量铺展面积、铺展系数和接触角,揭示了硫酸溶液浓度和表面活性剂对矿石表面润湿性的影响.液滴...     

基于LBM的通道内多孔介质交界面滑移效应研究

多孔介质与流体所构成复合区域内流体流动现象在自然界及社会许多行业之中广泛存在,研究含多孔介质通道内流体流动的问题具有重要意义。文章基于格子Boltzmann方法对局部填充多孔介质的通道内流体流动进行模拟,研究了不同工况条件下对多孔介质区域与纯流体交界面处的滑移效应变化规律,并采用编程进行数值模拟及结果验证,分析了不同Re数和孔隙率对多孔介质区域与纯流体交界面处的滑移效应。结果表明:速度滑移系数α始终为正,应力滑移系数β始终为负值;速度滑移系数α和应力滑移系数β的数值随Re数和孔隙率ε增大时的变化趋势不同,但滑移效应的变化趋势相同,即速度滑移效应和应力滑移效应都随Re数的增大而增强,随孔隙率ε的增大而减弱。     

光学晶体材料的各向异性对金刚石车削表面粗糙的影响

单晶脆性光学晶体材料是各向异性材料,在进行切削加工时,已加工表面的粗糙度将随晶向的变化发生改变.本文研究了金刚石超精密切削加工单晶材料时已加工表面粗糙度的变化规律,提出了解理面上的正应力与滑移面沿滑移向上的剪应力哪一个占主导地位正是加工表面的粗糙度呈各向异性分布的原因.最后,本文通过对单晶Ge(110)晶面、(111)晶面的切削试验验证了本文所提出的理论.     

对偶件表面状态对DLC薄膜摩擦学性能的影响

采用碳离子束注入辅助蒸发技术在Ti6A14V球表面低温沉积了DLC薄膜，探讨了微摩擦试验过程中，对偶件UHMWPE的表面粗糙度及表面湿润性对DLC薄膜摩擦学性能的影响状况。研究发现：碳离子束注入辅助蒸发技术沉积的DLC薄膜与UHMWPE配副时，其摩擦学性能受到对偶表面粗糙度、润湿性的影响，对偶件UHMWPE表面的低粗糙度、较差润湿性有助于DLC/UHMWPE摩擦副减小摩擦系数。     

表面特性光学实时检测的理论和实验研究

针对精密磨削加工中冷却液的使用使得工件表面的光学实时检测非常困难这一问题,提出了一种在冷却液环境下借助特制透明窗装置的光学方法。此方法使被测表面上方出现附加层,分别对附加层中的液体处于静止和流动状态时的情况进行了理论分析和实验研究。对于静态液体,利用修改的B-K(Beckmann-Kirch-hoff)散射模型,从采集到的散射光强分布图中提取出一比值参数,通过参数拟合得到表面粗糙度和比值参数间的关系曲线。对于动态液体,分析光束在流体层中的传播特性,计算通过流动液体层的光束偏移量。结果表明:静态液体时,垂直于散射光带主方向的比值参数能够用来衡量表面轮廓算术平均偏差粗糙度,它们之间可以用explinear函数拟合;动态液体时,通过流体层的光束偏移量非常小,只有0.494×10-5μm。可见,液体的流动对于光学实时检测的影响非常小,液体处于静止状态时的测量结果可以作为表面特性实时检测的最终结果。     

表面活性剂水溶液在工业管道内流动时的减阻现象研究

通过实验研究三种阴离子和两种非离子表面活性剂的水溶液,不同浓度下,在工业管道内流动时的减阻现象,并讨论了温度对减阻效应的影响和溶液的使用寿命等问题。根据流变实验的结果,认为这些溶液属于三阶流体,推出了三阶流体的速度分布。最后,阐述了这些溶液在工业上应用的可能性、应用条件和应用场合,认为有三种表面活性剂有应用价值。     

润滑脂管内流动产生壁滑移时的动能修正系数

通过理论分析与实验研究,证实了管内流动的润滑脂在所实验的剪切速率范围内均产生壁滑移现象;以含壁滑移影响的流变方程为基础,推导了动能修正系数理论公式;为了工程应用方便,根据理论公式的量纲分析和实验总结,首次建立了含有壁滑移影响的动能修正系数准则方程,该准则方程简单实用,与理论公式较吻合,且适用于实验范围内的不同管径,为研究润滑脂集中润滑系统的管道流动特性提供了一种新的简便方法;它不仅适用于有壁滑移的Herschel—Bulkley流体,也适用于有壁滑移的宾汉流体和幂律流体。     

氮化硅陶瓷套圈内圆磨削表面质量的实验

目的 研究高速磨削试验下砂轮粒度、砂轮速度、磨削深度、工件速度等工艺参数对工程陶瓷材料磨削表面粗糙度的影响.方法 利用MK2710型数控内外圆复合磨床对工程陶瓷内表面进行磨削加工,并利用Surtronic 25接触式粗糙度测量仪进行表面粗糙度的测量,得到不同磨削工艺参数下的表面质量.结果 单一因素试验分析得出表面粗糙度随着砂轮粒度的变小而降低,随着砂轮线速度增加而降低,随着工件转速的增大而减小,随着磨削深度的增大而增大;通过正交试验的分析得出,与工程陶瓷表面粗糙度关系最大的为砂轮粒度,其次为砂轮速度和磨削深度,工件速度影响最小.结论 揭示了砂轮粒度、砂轮速度、磨削深度、工件速度对工程陶瓷表面粗糙度的不同影响,确定了最佳磨削工艺,并且进行试验验证,为工程陶瓷材料磨削加工提供了依据.     

表面织构对高速插针机构导轨的表面摩擦性能影响

以插针机中具有表面织构的导轨摩擦副为研究对象,考虑表面粗糙度、载荷波动、速度变化、时变油膜挤压效应等因素,分析表面织构对其摩擦性能的影响。应用计算机模拟生成具有自相关函数的粗糙表面,将Greenwood和Tipp建立的粗糙度接触模型以及Patir和Cheng修正后的平均油膜流体润滑模型耦合构建混合摩擦模型,通过MATLAB软件计算出凸轮的1个转动周期内的每个时刻的油膜压力、微凸体压力、油膜厚度。分析了混合润滑阶段摩擦副的油膜压力分布特点,以及织构数量、表面粗糙度、表面织构尺寸参数对摩擦副润滑特性的影响。结果表明：当底座摩擦副粗糙度方差增大时,油膜压力随之减小;微型凹坑半径取60μm,面积占有比取40%,微型凹坑深度取5μm时摩擦副取得最优润滑效果。     

考虑边界层堵塞的离心泵滑移系数修正

通过分析滑移系数两种定义形式的不同,可以得到流动滑移量是滑移系数计算的关键.考虑由粘性效应引起的边界层堵塞的影响,由边界层理论对离心泵叶片表面的边界层进行求解,计算出边界层位移厚度,从而对叶轮流动滑移量进行了修正,使滑移系数的计算更为精确.通过对一组离心泵的滑移系数和扬程的实际计算,结果表明：由于叶轮表面边界层堵塞的影响,使滑移系数计算值减小,使计算出的理论扬程和实际扬程也相应减小,与实验值更为接近.     

输气管内壁仿生减阻大涡模拟

流向的微小沟槽表面能有效降低壁面摩阻,降低输送能耗。针对内表面有三角形肋条的输气管道,采用大涡模拟对不同流动状态进行模拟,分析了流场速度矢量图、均方根速度剖面线和雷诺切应力。结果表明,肋条无量纲尺寸s＋＝20.7时肋条的减阻效果最好;湍流形成的涡经过肋条时被肋峰切开在肋条中形成小的反向小涡,将流体与壁面之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦,降低摩擦阻力;光滑管壁、肋条的肋峰和谷底表面的速度剖面线只有在壁面附近差别较大,在远离壁面处趋于一致,肋条对流场的影响主要发生在近壁区。     

天然气管道肋条减阻数值分析

随着清洁能源的广泛应用,提高输气管道的输送效率成为热点问题,其中降低管输过程中的摩擦阻力至关重要。为探究三角形肋条在输气管道减阻中的应用效果,利用ANSYS?FLUENT软件对光滑管道和肋条管道中的湍流流动进行了数值模拟。结果表明,在近壁区域,肋条管道与光滑管道的速度剖面相差较大,主流区域相差较小,肋条结构的减阻效果主要基于近壁面;肋条结构将漩涡推离壁面,使肋底充满低速流体,降低近壁面处动量交换,减小摩擦阻力;与光滑壁面相比,尺寸为s＝h＝0.516 5 mm的肋条具有4.38%的减阻效果。     

多相管流流体温度分布计算公式的推导与应用

以两相流动的能量守恒方程为依据，推导出了用于多相管流温降计算的一个通用公式，该公式考虑了焦耳汤姆逊效应导致的温降，液体摩擦生热引起的温升，以及地形起伏、气液相速度变化等因素对流体温度分布的影响，并用两个现场实例验证了四个常用温度计算简化公式在油气混输工艺计算中的有效性。与实测管线终点温度对比验算结果表明，影响混输管线温降的主要因素是传热系数、焦耳汤姆逊效应、液体摩擦生热，而气液相速度变化及地形起伏对温降计算影响较小，可以忽略不计。     

纳米结构中浸入特性的非平衡分子动力学模拟

为明晰复杂纳米通道内流体流动规律,采用分子动力学方法研究压力驱动作用下不同润湿性纳米通道的液态水浸入特性。建立液态水/不同润湿性纳米通道的非平衡态分子动力学模型,研究驱动压大小、壁面润湿性及纳米粗糙元结构对液态水浸入特性的影响规律。模拟结果表明:相同驱动压条件下,液态水易于浸入亲水性纳米结构通道内,相比于光滑纳米通道,纳米粗糙元结构凸显液态水的表面张力作用,提高液态水持续浸入纳米通道的驱动压;纳米粗糙元结构对液态水浸入速度以及密度分布均有影响,纳米粗糙元距离入口处越近,浸入过程的阻力越大,即液态水浸入纳米通道内的体积通量越小,研究结果为明晰复杂纳米通道内液态水输运的微观机理提供理论基础。     

纳米结构中浸入特性的非平衡分子动力学模拟

为明晰复杂纳米通道内流体流动规律,采用分子动力学方法研究压力驱动作用下不同润湿性纳米通道的液态水浸入特性。建立液态水/不同润湿性纳米通道的非平衡态分子动力学模型,研究驱动压大小、壁面润湿性及纳米粗糙元结构对液态水浸入特性的影响规律。模拟结果表明:相同驱动压条件下,液态水易于浸入亲水性纳米结构通道内,相比于光滑纳米通道,纳米粗糙元结构凸显液态水的表面张力作用,提高液态水持续浸入纳米通道的驱动压;纳米粗糙元结构对液态水浸入速度以及密度分布均有影响,纳米粗糙元距离入口处越近,浸入过程的阻力越大,即液态水浸入纳米通道内的体积通量越小,研究结果为明晰复杂纳米通道内液态水输运的微观机理提供理论基础。     

干平整中工作辊与带钢表面粗糙度对摩擦系数影响的研究

针对干平整轧制过程中工作辊与带钢表面粗糙度对摩擦系数的影响仅能定性分析、不能满足生产需要的问题,经过大量的现场试验与理论研究,充分结合平整机组的设备与工艺特点,基于粗糙度的基本理论,根据干平整轧制过程中摩擦特点构造了反映工作辊及带钢表面粗糙度与摩擦系数之间一一对应关系的数学模型,提出了相应的模型计算策略,并将其应用到宝钢冷轧薄板厂1 220平整机组的生产实践,定量分析了工作辊及带钢表面粗糙度对摩擦系数的影响,有效地提高了轧制压力的预报精度与产品质量,取得了良好的使用效果,具有进一步推广应用价值。     

圆管层流脉动流动的数值模拟

为研究圆管层流脉动流动特性,建立了二维非稳态轴对称模型,对壁温恒定、入口速度周期性变化的流体进行数值模拟.分析了速度振幅和频率对层流流动的影响,得到了频率和振幅对压力、温度、壁面摩擦系数影响的规律.研究表明:脉动流动时,压力、温度、壁面摩擦系数围绕相同Re下稳态流动时的数值波动;压力与速度之间存在相位差;压力、壁面摩擦系数的波动与速度振幅和频率成正比;温度的波动与速度振幅成正比,与频率呈反比;当流体脉动的频率和振幅足够大时,会在近壁面处出现回流,并且出现回流的时间会随着频率和振幅的增大而增长.     

基于Fluent分层注水工具过桥短节的压力损失数值模拟

分层注水工具是分层注水系统中的核心部件,对分层注水开发具有十分重要的意义。为研究不同管道粗糙度、不同流量对分层注水工具过桥短节摩阻压耗的影响,利用Fluent软件进行模拟分析。结果表明,分层注水工具过桥短节流量为500~2 000 m³/d工况下,外管压耗为\mathrm{1.90}\times {\mathrm{10}}^{\mathrm{4}}~\mathrm{6.16}\times {\mathrm{10}}^{\mathrm{5}}\text{?}\mathrm{P}\mathrm{a},内管压耗为\mathrm{3.61}\times {\mathrm{10}}^{\mathrm{5}}~\mathrm{4.03}\times {\mathrm{10}}^{\mathrm{6}}\text{?}\mathrm{P}\mathrm{a};当粗糙度不变时,液体流量越大,引起的局部阻力越大,引起的分层注水工具摩阻压耗越大,管道粗糙度对摩阻压耗的影响较小,可以忽略不计。以上研究结果为新分层注水管道设计及参数的选择提供了依据。     

非金属管道内原油流动静电起电速率实验研究

油品在非金属管道内流动过程中和管道内壁面发生接触产生大量的电荷,过量电荷聚集放电会产生火花导致管壁的穿孔以及引起火灾,严重影响正常生产。对其静电产生的原因及影响因素进行分析可知,起电速率受油品流速、温度、含水率、管线材质及粗糙度影响。结果表明,起电速率与油品流速呈正相关;油品温度的升高不利于油品静电的积累;在一定含水率范围内起电速率随着含水率的上升而逐渐增大,超过反向点后呈相反趋势;起电速率与管线粗糙度呈正比;并结合已有实验数据,建立油品流动静电模型。     

液固二相流体润滑状态下表面形貌特性的变化

从分析具有代表性的活塞环－缸套摩擦磨损实验入手，对比不同流体润滑条件下缸套的表面支承系数、中心区流体存储系数和峰谷储油系数等参数，研究了液固二相润滑条件对摩擦副摩擦行为的影响。