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形态/材料耦合仿生功能表面减阻特性及机制 总被引：1，自引：2，他引：1
模仿海豚皮肤特殊结构的形态/材料耦合仿生功能表面可有效降低流体机械表面阻力,是流体机械实现节能减排的研究热点。该文采用流固耦合模拟技术,针对上述功能表面的面层材料及基底仿生形态2种耦合因素,各取3种不同的数值模型,对其减阻特性进行研究。计算结果表明:面层材料的弹性模量及基底仿生形态的间距对其减阻特性影响较大;面层材料的弹性模量越小,其顺应流体介质的能力越强,减阻效果越好;基底仿生形态的间距对于黏性阻力的影响效果显著,当间距为2 mm时,其减阻效果最好。减阻机制主要体现为:仿生耦合功能表面面层材料的弹性变形导致其实际流固接触界面与流固耦合界面产生分离,使其表面速度梯度降低,从而实现表面摩擦阻力的降低。 相似文献
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肋条状仿生非光滑表面铸造成型方法 总被引：1，自引：0，他引：1
鲨鱼皮肤表面的肋条状（riblet）非光滑结构具有减阻功能,已经被证实,但这种仿生非光滑表面在复杂铸件表面上难以实现,严重制约了它在工程上的应用。该文以横截面为三角形的非光滑结构为例,以200QJ50-26型离心式水泵叶轮表面为载体,对仿生非光滑表面一次铸造成型原理及工艺进行探讨。该工艺采用原料→切割成型→涂高温漆→粘贴→风干→修剪→成型→铸造的流程,尤其是高温漆的选择及涂抹对该成型工艺具有至关重要的作用。采用仿生非光滑表面一次铸造成型法能形成设计要求的三角形沟槽的尖角,而且在叶轮内部全流道能够形成非光滑表面,其适应于复杂零件非光滑表面的加工。 相似文献
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仿海豚皮肤结构的功能表面提高离心泵效率 总被引：1，自引：2，他引：1
为了提供一种可利用仿生功能表面提高泵类产品效率的方法,该文分别以鲨鱼皮肤及海豚皮肤表面结构为模仿原型,设计了2种仿生功能表面,模仿鲨鱼皮肤结构的功能表面为模型1,仿海豚皮肤结构的功能表面为模型2,并以吉林市奥吉通泵业有限公司生产的200QJ50-26离心式水泵为载体,进行了试验研究。研究结果表明,模型1可提高水泵效率2%~3%,模型2可提高水泵效率5%,且模型2在全流段范围内增效效果显著。利用氢气泡流动显示试验,从流场尾迹再附点及涡距2个方面说明了上述2种模型对流体介质的控制机制。试验结果表明,模型2相比模型1,其尾迹再附点距离降低5 mm,而尾迹涡距距离却增加3 mm。说明模型2的压差阻力得到降低,此外,模型2通过降低涡生成密度及速度的方式降低能量的耗散,其减阻效果更明显。该研究为仿生功能表面在以流体为工作介质的流体机械及在流体介质中运行的交通工具的全面应用提供了参考。 相似文献
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蒸发器、换热器等冷藏设备表面形成覆冰时,影响设备的正常运行及农副产品的储藏品质。为了减小冰黏附对冷藏设备的影响,该研究通过在材料表面非连续涂覆圆形硅橡胶,改变材料单一的表面特性,提出一种提高部件主动防除冰的方法,并探究圆形涂覆硅橡胶的直径、相邻硅橡胶间的圆心距、涂覆占空比及厚度对冰黏附强度降低率的影响,降低表面冰黏附强度。试验结果表明表面具有不同涂覆参数的试样对冰黏附强度具有不同的降低效果,当涂覆直径为3.50 mm、圆心间距6.50mm、占空比为8.50%及涂覆厚度为0.250mm时,铝合金试样表面的平均冰黏附强度降低率为46.83%。对试验结果进行方差分析,建立设计因素与评价指标间的数学回归模型,确定对冰黏附强度影响的显著性主次顺序为:圆形涂覆硅橡胶间的圆心距、占空比、涂覆厚度及直径。分析认为通过改变材料表面特征的连续性,使不同位置内的附着水具有不同的相变时间,利用后结冰区域产生的膨胀应力,干扰冰与材料之间界面的稳定性,降低冰黏附强度,提高冷藏设备部件的主动防除冰特性,为进一步开发新型防除冰技术提供参考。 相似文献
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为解决挖掘机斗齿入土阻力大,易断裂的问题,该文利用Handyscan700扫描仪获取獾右前爪中趾表面的三维点云,提取獾爪趾的侧面轮廓曲线,并进行拟合得到曲线方程,将获取的曲线方程运用到斗齿的设计中,利用三维软件建立斗齿模型。运用有限元分析软件对仿生斗齿和80型斗齿的力学性能和切土过程进行数值模拟,对比分析了力学性能的差异以及能量损耗与切土深度的关系。采用快速成型加工技术加工出了仿生斗齿与80型斗齿试样。利用电子万能试验机对2种试样进行了楔土试验,测定了楔入阻力与楔入深度的关系。结果表明：在施加相同载荷的情况下,仿生斗齿所产生的最大等效应力小于80型斗齿的,破坏的可能性小,比较安全;当斗齿的入土深度相同时,仿生斗齿的消耗的能量总小于80型斗齿;在同样条件下,仿生斗齿的楔入阻力较80型斗齿低11.9%～12.6%。该文以獾爪趾为仿生原型设计的挖掘机斗齿不仅解决了工程中遇到的问题,还为减阻部件的开发提供了新思路,具有重要的参考价值。 相似文献
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离心泵气液固多相流动数值模拟与试验 总被引：4，自引：3，他引：1
为研究离心泵输送含有气固液多相时内部的流动情况,采用Pro/E三维造型软件进行几何造型,基于ANSYSCFX软件应用雷诺时均方程、双方程湍流模型,并结合SIMPLEC算法对其内部三维气固液多相流各相流动规律进行数值计算,将计算结果与试验结果进行对比结果表明:受气相所产生旋涡的影响,固相体积分数在径向量纲位置r/R2为0.4时达到最大值后直线急剧下降,下降至一定值后开始波动变化,而气相体积分数在径向量纲位置r/R2为0.4时较小,从径向量纲位置r/R2为0.4以后急剧增大。气、固两相互相影响对方颗粒的分布。气相主要集中在叶片工作面的中间位置,气相的存在使叶轮流道内产生旋涡,影响叶轮流道内的能量交换与传递;固相在没有旋涡的流道内是紧靠叶片表面运动的,在有旋涡流道内主要是随着旋涡旋转方向进行流动,固相所占比值的增加对流动轨迹的影响并不明显。对气液固多相流的深入研究和应用提供了有价值的参考。 相似文献
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鼹鼠多趾结构特征仿生旋耕刀设计与试验 总被引：3，自引：2，他引：1
为减小旋耕刀切土扭矩来降低旋耕机功耗,同时提高旋耕机耕作质量,该文分析了鼹鼠前肢手掌多趾组合结构和趾尖轮廓曲线特征,利用二次高斯方程拟合五个趾尖轮廓曲线(R2 0.95和SSE 0.05),并基于拟合曲线,设计了具有鼹鼠多趾结构特征的仿生旋耕刀。通过田间试验,分析传统型和仿生型旋耕刀在不同机组前进速度、转速和耕深条件下的整机功耗、土壤破碎率和沟底压实情况,得到仿生结构特征对整机田间耕作性能的影响。结果表明,当前进速度从1 km/h增加到5 km/h时,仿生型旋耕刀的整机功耗平均减小16.88%;当转速从254 r/min增加到267 r/min时,仿生型旋耕刀的整机功耗平均减小17.00%;当耕深从80 mm增加到160 mm时,仿生型旋耕刀的整机功耗平均减小21.80%。传统型旋耕刀耕后的沟底有压实现象,且沟脊高而宽,耕作效果不佳;而仿生型旋耕刀可以显著地降低耕后沟底被压实的风险,沟底平整,可进一步减小耕作功耗。2种类型旋耕刀在不同耕作条件下的整机土壤破碎率耕深稳定性、耕宽稳定性、耕后地表植被覆盖率、耕后地表平整度和土壤蓬松度在数值上相差不大,且均满足国标要求。研究结果对实现旋耕刀减阻降耗和改善耕作质量具有一定的启发。 相似文献
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为了将纳米纤维素优良的阻隔性能在食品包装材料上进行应用研究,该试验通过将纳米纤维素(cellulose nanocrystals,CNs)涂层在4种软包装基材上进行涂覆并对其性能进行评价。研究结果表明,纳米纤维素均匀的涂覆在4种基材表面,且与原始基材相比,带涂层材料表面的摩擦系数显著降低,隔氧能力得到了显著的提升,但是CNs涂覆方式并未能很好的改善复合膜的光学性能。试验结果表明带CNs涂层的取向聚酰胺薄膜(oriented polyamide,OPA)制得的复合膜隔氧效果最好,其隔氧系数为0.003 cm3·μm/(m2·24h·k Pa),相比于聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(poly ethylene terephthalate),PET),赛璐玢薄膜(cellophane,CELL),定向聚丙烯薄膜(oriented polypropylene,OPP)3种基材,其隔氧系数显著降低。应用隔氧系数最高的取向聚酰胺薄膜(oriented polyamide,OPA)制作的隔氧膜对鲜切苹果进行包装保鲜,在温度为3~5℃条件下贮藏4 d,与对照组相比,以OPA为基底的隔氧复合膜在第4 d时的亮度值提高了11.7%,且其营养成分指标可滴定酸、维生素C含量和可溶性固形物含量分别提高了1.05倍、42.6%和36.2%。本研究制得的复合膜隔氧性能优异,可以较为显著的增强原始基材的隔氧效果进而延长了对氧气较为敏感食品的货架期。 相似文献
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为探究轴流泵叶轮导水锥的设计方法,揭示导水锥流场的内部流动特性以及不同型式导水锥流场与叶轮流场之间的相互影响关系,并对导水锥头部圆整问题进行初步探索,该文基于三维不可压缩流体的雷诺平均N-S方程和k-ε湍流模型,采用6种型式的导水锥,利用Fluent软件对各型导水锥流场及其叶轮流场进行三维流场计算。结果表明:出口流场均匀性最好的维多辛斯基式导水锥的叶轮水力效率最高,而出口流场均匀性最差的直锥式导水锥叶轮水利效率最低。叶轮对水流的预旋作用对导水锥流道出口断面轴向速度分布均匀度影响较大,而对速度加权平均偏流角和水力损失的影响很小。同时,水流预旋对导水锥出口流场的轴向速度影响较大,切向速度影响较小。导水锥流场液流越近叶轮,其受叶轮旋转的影响越大。适当增加导水锥的长度可提高叶轮水力效率,但导水锥长度过长会导致水力损失增加,建议导水锥长度最佳取值范围为叶轮外径的0.5~0.7倍。导水锥头部的圆整,可有效消除因尖锐头部造成的逆压梯度,从而减少流场的不稳定性。随导水锥头部圆整长度的增加,导水锥的水力损失降低,叶轮水力效率升高。建议导水锥头部圆整位置距导水锥头部应为导水锥长度的1/8~1/7倍。研究可为高效轴流泵水力模型设计提供参考。 相似文献
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甩盘滚筒式花生种子机械化包衣工艺参数优化 总被引：6，自引：6，他引：0
针对花生种子机械化包衣工艺参数研究严重缺失,包衣合格率差、破损率高的问题,该文利用甩盘滚筒式包衣试验台,运用单因素和中心组合试验设计理论开展种药比、种衣剂稀释比(稀释用水与药质量之比)、包衣滚筒转速对包衣合格率及破损率的影响规律研究及工艺参数优化。首先开展单因素试验确定各影响因素对包衣合格率及破损率的影响规律及各因素二次回归试验编码0水平值,随后采用二次正交旋转组合试验方法设计试验并用Design-Expert进行数据处理,建立包衣合格率、破损率回归数学模型并进行方差分析。分析得出对影响包衣合格率的主次因素依次为:种药比包衣滚筒转速种衣剂稀释比;影响破损率的主次因素依次为:包衣滚筒转速种衣剂稀释比种药比。通过响应曲面方法分析各因素交互作用对包衣合格率、破损率的影响,并对回归模型进行多目标优化,得出甩盘滚筒式包衣试验台最佳工艺参数组合为:种药比31.73 g/mL,种衣剂稀释比4.76,包衣滚筒转速18.32 r/min。此时,包衣合格率最高、破损率最低,其值分别为97.35%、0.37%。将优化参数在5BY-500-J型包衣设备上开展生产验证,包衣合格率达97.05%、破损率0.40%,达到了较为理想的效果。该研究可为甩盘式花生种子包衣机工艺参数优化提供参考。 相似文献
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双层和夹层包膜工艺对水基树脂包膜材料控释性能的影响 总被引：2，自引：1，他引：1
为了优化水基树脂的包膜控释性能,该文以脂溶性树脂为配合包膜材料,利用底喷风动流化床制造多层包膜控释尿素,并通过包膜控释尿素养分释放率的测定评价双层和夹层包膜工艺对水基树脂包膜材料控释性能的影响.研究结果表明:两种工艺相比,夹层包膜工艺能显著延长包膜控释尿素的肥效期,其肥效期是双层包膜工艺的5倍.在夹层包膜工艺中,内保护层厚度在5～15 g/m2的范围内对包膜控释尿素的肥效期无明显影响,50 g/m2水基树脂控释层和10g/m2脂溶性树脂外保护层夹层控释尿素的肥效期均约为260 d.但是,夹层包膜控释尿素的养分释放模式与内保护层厚度有关,内保护层厚度达到10 g/m2以上时,养分释放模式由抛物线型变成了S型.综上可知,脂溶性树脂内保护层较适宜的厚度为5～10 g/m2,采用夹层包膜工艺能更好的发挥水基树脂的控释性能. 相似文献
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壳聚糖在鲜切生姜涂膜保鲜中的应用 总被引：5，自引：1，他引：4
为探讨壳聚糖涂膜对鲜切生姜的保鲜效果,以壳聚糖为主剂配制成涂膜液,在4℃下对鲜切生姜进行涂膜保鲜试验,研究了壳聚糖质量分数对鲜切生姜品质的影响并利用透射电镜对鲜切生姜细胞超微结构进行了观察。结果表明：壳聚糖涂膜可以减轻鲜切生姜贮藏过程中的褐变、质量损失,抑制可溶性总糖及Vc的减少,抑制粗纤维的增加。从贮藏效果看,以质量分数1.5%的壳聚糖涂膜处理为最好。质量分数1.5%壳聚糖涂膜可以延缓鲜切生姜细胞质壁分离现象的发生,抑制细胞壁的降解以及细胞核、质体、线粒体的破坏和解体,保护细胞结构的完整性,从而达到延长鲜切生姜货架期的目的。 相似文献
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不同涂膜材料对清洁鸡蛋的保鲜效果 总被引：2，自引：0，他引：2
为对比几种涂膜材料对清洁鸡蛋的涂膜保鲜效果,该文采用聚偏二氯乙烯(polyvinylidene chloride,PVDC)、纳米α-Fe2O3功能改性聚乙烯醇基蜂蜡复合材料和纳米Fe3+/Ti O2功能改性聚乙烯醇基紫胶复合材料3种涂膜材料对清洁鸡蛋进行2次浸涂风干涂膜处理,以未涂膜处理为对照组,在室温条件下(温度17~30℃,相对湿度45~88%)贮藏,检测分析鸡蛋失重率和理化指标。结果表明:在室温条件下,各组鸡蛋的储藏期分别为:对照组21 d,PVDC处理组28 d,纳米Fe3+/Ti O2功能改性聚乙烯醇基紫胶复合膜组35 d,而纳米α-Fe2O3功能改性聚乙烯醇基蜂蜡复合膜组42 d,表明涂膜对鸡蛋储藏期的延长效果显著(P0.05)优于对照组。贮藏42 d后,最优组(纳米α-Fe2O3功能改性聚乙烯醇基蜂蜡复合膜组)的鲜蛋率为100%,失重率3.05%,蛋黄指数0.32,哈夫单位值为60.788,p H值为9.2,菌落总数为1.9×103CFU/m L,各值都显著优于其余各组(P0.05),研究结果为鸡蛋涂膜保鲜技术提供参考。 相似文献
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坡缕石包膜对尿素氮行为的影响 总被引：2，自引：1，他引：2
采用静态吸收和土柱淋溶试验方法,分析对比了3种不同用量坡缕石包膜尿素与普通尿素施入土壤后对尿素氮行为的影响,结果表明:在土壤中施用坡缕石包膜尿素较普通尿素减少10.38%～26.24%的氨挥发损失,减少5.88%～27.74%的氮素(NO3--N+NH4+-N)淋溶损失,20%的坡缕石包膜尿素能显著提高土柱土壤NH4+-N含量,3种坡缕石包膜尿素都能极显著提高土柱土壤NO3--N含量.坡缕石包膜后能减少尿素氨的挥发,降低NH4+-N和NO3--N的淋失,提高土壤NH4+-N和NO3--N含量,以20%的坡缕石包膜尿素的综合生态效应最好. 相似文献
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为提高农机装备传动齿轮于润滑条件恶劣、变速、重载工况下的抗胶合承载性能,该研究将表面涂层强化技术应用于啮合齿面。首先,基于齿轮啮合原理、摩擦学、热力学等理论,建立涂层与齿轮接触特性、胶合承载能力关系数学模型,分析不同膜基弹性模量比下系统应力场的分布特点,阐明齿面摩擦系数对油膜厚度、瞬时接触温度的影响规律,为择取齿面抗胶合涂层提供理论参考。由此进一步对标准钢球表面分别沉积含钨ta-C和a-C:H碳膜,通过四球法评价涂层材料摩擦学性能,并在FZG(Forschungsstelle für Zahnr?der und Getriebesysteme)传动试验台上对两种涂层齿轮进行耐胶合试验。结果表明：与无涂层齿轮相比,碳膜摩擦副跑合性更好,其中a-C:H涂层的sp2 C-C键含量高于ta-C,具有更低的摩擦系数(0.055～0.058);ta-C涂层齿轮抗胶合承载能力提高了2个FZG载荷级,a-C:H涂层齿轮至少提升了4个载荷级;ta-C齿面展现为涂层剥落后的磨粒磨损和黏着磨损;且无涂层齿面与ta-C齿面均显示出热胶合与微点蚀损伤竞争性关系,并兼存齿面塑性变形;而a-C... 相似文献
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Whey protein oxygen-barrier coatings on peanuts are not effective, due to incomplete peanut-surface coverage, as well as some cracking and flaking of the coating. Addition of sorbitan laurate (Span 20) in the whey protein coating solution up to the critical micelle concentration (cmc) of 0.05% (w/w) significantly improved coating coverage to 88% of the peanut surface. Increasing the Span 20 concentration in the coating solution to 3 times the cmc (0.15% w/w) produced a substantial increase in peanut surface energy (>70 dyn/cm), indicating adsorption of the surfactant to the peanut surface. With this level of Span 20, the whey protein coating coverage on peanuts increased to 95%. These results suggest that a concentration of surfactant above the cmc in the coating solution is required for formation of self-assembled structures of surfactant molecules on peanut surfaces, which significantly increases the hydrophilicity, and thus coatability, of peanut surfaces. 相似文献