滑动摩擦副表面非对称微织构空化效应数值分析

为探究滑动摩擦副表面非对称微织构空化效应及其影响因素,基于N-S方程建立了表面织构化滑动摩擦副数值计算模型并进行求解,讨论了凹槽型非对称微织构的结构参数、运动速度和润滑油黏度对凹槽内的气相分布、空化面积率、油膜承载力和摩擦系数等的影响.结果表明:凹槽型非对称微织构的承载力大于对称微织构,而其摩擦系数小于对称微织构;在考虑空化效应时,凹槽型非对称微织构比对称微织构能更显著地改善摩擦学性能,并且非对称微织构凹槽离入口距离越远,空化效应越显著;滑动摩擦副运动速度和润滑油黏度对空化效应有重要影响,运动速度越高、润滑油黏度越大,凹槽型非对称微织构的空化效应越明显,且提升承载力的能力明显优于对称微织构,该研究对滑动摩擦副表面微织构的设计和分析有一定的参考意义.

空化效应在有机废水处理中的应用研究

综述了空化效应的机理及其在有机废水处理中应用的研究进展。介绍了超声降解水中有机污染物的机理、影响超声降解的因素以及超声降解与其它处理方法的联用,评述了射流和涡流空化效应产生的机理及其在有机物处理中的应用,表明射流和涡流空化比超声空化效率更高,并且在处理量上具有明显优势。

基于空化效应的凹坑微织构润滑性能仿真分析

为了探究凹坑微织构几何参数对摩擦副润滑性能的影响机理和规律,建立了考虑空化效应的三维流体润滑模型,采用Workbench软件对其进行CFD数值模拟计算,通过仿真分析研究凹坑微织构形状、深宽比和面积密度对微织构油膜净增压和摩擦系数的影响变化情况。结果表明:空化效应的存在是产生油膜净增压的关键因素;相比其它3种形状的凹坑微织构,圆形凹坑微织构拥有更大的油膜净增压和更小的摩擦系数,摩擦副润滑性能更好;随着微织构深宽比及面积密度的增大,结果呈现出了一定的规律,即油膜净增压先增大后减小,摩擦系数先减小后增大;探索出了圆形凹坑微织构的最优深宽比及面积密度,分别为0.02和20%。

基于空化效应的带排转矩模型优化及试验测试

某重型车辆混合动力传动系统湿式制动器在非制动作业时,由于油液的黏滞作用,摩擦副产生了带排转矩,造成功率损失。为能实现含有复杂沟槽结构流场的带排转矩精准预测,针对空气提前进入流场造成预测误差的问题,提出了一种通过空化数预测空化效应体积分数来优化带排转矩模型的方法。首先,通过不同工况下的模型计算,分析了转速、流量和间隙对空化效应体积分数的影响:随着转速提升,空化效应体积分数先增大后减小;更大的流量和更小的间隙都会使空化效应体积分数的最大值增大。接着,对湿式制动器带排转矩进行了试验测试,对比分析结果显示,优化后模型的预测误差小于6%,相比未考虑空化效应的模型,平均误差减小了55%。此外,还研究了空化效应后沟槽的复杂程度对带排转矩的影响。结果表明,沟槽结构越复杂,带排转矩越小。其中,径向槽的加入对带排转矩的影响最大,可使带排转矩减小约25.9%。研究可为湿式制动器的带排转矩精准预测和摩擦片结构优化提供支持和工程实践指导。

导叶对无轴泵喷推进性能及叶片空化效应的影响

【目的】由于无轴泵喷推进器在高转速下叶片会产生空化效应,为减少空化效应,需要对导流叶的安装方式及旋向进行研究。【方法】通过CFD软件对不同导流叶安装方案进行数值计算,获得无轴泵喷推进器整体的推力与叶片空化情况,找到合适的安装结构。【结果】在无导流叶的方案中,其推进性能更好,但叶片上的空化面积也是最大的;在有导流叶的方案中,后置与旋转叶片旋向相同的导流叶方案推进效果最好,相对无导流叶方案空化面积减小14.7%。【结论】研究结果可为导流叶的安装方式及减小空化效应提供参考。

空化效应对斜线槽机械密封性能的影响

润滑膜的空化效应对流体动压型机械密封的密封性能影响显著。以煤油基磁流体润滑斜线槽上游泵送机械密封为研究对象,考虑空化热效应以及黏温效应,建立润滑液膜特性的数值分析模型,以液膜中的气相体积分数为指标,研究工况和结构参数对密封性能的影响规律,并与仅考虑黏温效应的模型进行对比。结果表明:因空化热模型考虑液膜介质饱和蒸汽压力随温度变化,考虑空化热效应时的开启力、泄漏率和气相体积分数均小于仅考虑黏温效应下的对应值,但2种条件下各参数的变化趋势基本一致;转速和槽径比增大,空化效应增强,而进口压力、膜厚、径向夹角和槽数的增大会削弱空化效应;转速、槽深、径向夹角、槽径比增加,会导致泄漏率增加,而进口压力和槽数的增加能够提升密封性能。

超声空化效应降解焦化废水中有机物的研究

报道了将超声空化效应应用于降解焦化废水中有机物的方法,考查了饱和气体的存在与否、有机物(CODCr)的初始浓度、超声波的声能密度、废水的初始pH值以及废水的温度对超声空化效应降解废水中有机物效果的影响。通过测定自由基清除剂正丁醇对有机物超声降解过程的影响,提出了废水中有机物超声降解的作用机理可能是由超声空化效应在水中产生的·OH自由基使水中的有机物被氧化的过程,有机物的超声降解过程遵循表观一级反应动力学规律。

机械端面密封反向螺旋槽空化效应与泄漏控制机理

针对机械端面密封的反向螺旋槽结构,基于遵循质量守恒的JFO空化边界条件,采用SUPG有限元方法求解Reynolds方程,研究了反向螺旋槽的空化效应,基于此,提出了一种新型的正反向螺旋槽组合端面密封结构,分析了不同工况条件下的密封性能。结果表明:反向螺旋槽区域易发生液膜空化,周期性分布的空化区会显著影响端面流场,空化区的低压力可将内径侧流体抽吸到密封端面,实现上游泵送。新型正反向螺旋槽端面密封结构结合了反向螺旋槽产生的泄漏控制作用和正向螺旋槽产生的流体动压效应,同时具备良好的上游泵送能力和动压承载能力。

利用涡流空化效应降解水中罗丹明B

涡流空化通过特殊结构的涡流仓产生,流体在涡流仓中形成压力远低于大气压力的低压区域,从而产生空化效应.通过CFX计算软件对涡流形成情况进行了模拟计算,确定了适宜的结构参数.对罗丹明B进行了实际降解试验,考察了压力和温度对降解的影响,结果表明,压力提高对降解有利,而温度的影响有一定复杂性.涡流空化降解和超声空化降解的对比试验结果表明,涡流空化降解效率远大于超声空化.

单频超声和双频复合超声的空化效应实验研究

从超声电功率、超声作用时间和溶液温度来研究超声的空化效应,采用碘化钾溶液中碘的释放量来测定超声的空化产额,研究结果表明:在相同的电功率输入情况下,双频复合超声(25kHz/40kHz)释放碘的量远大于单频25kHz超声和单频40kHz超声释放的碘的量,双频复合超声的空化产额高于单频超声。

超声空化效应对食品品质影响研究进展

超声波是指频率高于20 kHz的机械波,其特点是频率高、波长短、功率大、穿透力强。作为一种非热加工技术,超声波目前已应用于食品加工的各个领域,如乳化、晶化、均质、剪切、清洗、水解、催陈、提取、杀菌、钝酶等。与传统的热加工技术相比,超声波具有设备简单、无化学残留,、处理时间短、耗能少、产热低、对食品品质影响少等优势。然而,近年来研究发现,由于超声波的"空化效应",高强度、长时间的超声处理也会使食品色泽、香气、风味、营养物质以及质地等方面发生改变,影响了产品的外观品质,降低了食品的食用价值。作者综述了目前国内外有关此方面的研究进展,以期为超声波技术在食品加工中的进一步应用提供理论基础和技术指导。

双频超声空化效应强化提取中药有效成分的实验研究

设计了25kHz和40kHz的双频超声强化提取装置,以碘化钾中碘的释放量研究双频超声的空化效应,并以黄柏为原料研究双频超声对提取小檗碱的强化效果,结果表明:在相同实验条件下,双频超声的空化效应远大于单频超声的空化效应;25kHz与40kHz双频超声时的提取率为64.1%,单频25kHz及40kHz时的提取率分别为36.8%和19.0%,双频超声强化的提取率显著高于单频超声强化的提取率。研究还表明,双频超声强化可以降低提取温度,缩短提取时间,为热敏性药物的提取提供了新的强化方法。

自激振荡脉冲喷嘴空化效应及其射流形态的数值分析

基于自激振荡脉冲喷嘴空化效应和多相流模型,建立了自激振荡脉冲射流空化模型。依据自激振荡腔室结构及其几何参数建立了腔室轴对称物理模型,计算得到了振荡周期100ms内自激振荡脉冲射流的空化泡破碎、腔室内两相分布、湍动能分布和速度分布等结果。研究表明:在1.02~2.37ms时,空化泡半径减小,气泡开始径向运动形成泡面加速射流;在2.69~4.67ms时,空化泡面压力达到极限破碎值时气泡开始破碎;在自激振荡周期前25ms,主射流与空气接触边界面形成较强湍动能,自激振荡腔室中心漩涡区逐渐变大,外流场连续射流被割断成多股状射流,射流在喷射轴线附近速度达到并稳定在30~40m/s;在振荡周期的40~90ms,腔室内中心空化气囊形成并开始阻挡主射流运动,喷嘴出口流道出现大面积空化区域,湍动能最大区域集中在下喷嘴出口下游;在振荡后期,随着主射流与空气相互作用及射流贯穿距离增加,主射流速度逐渐趋于稳定且扩散作用减弱。

考虑空化效应的微孔端面机械密封泄漏量计算及机理

针对微孔端面机械密封泄漏量的数值计算方法和机理都不明确,基于质量守恒的JFO空化边界条件建立了微孔端面机械密封的数值计算模型。数值计算结果表明沿着泄漏方向的不同截面的流量并不相等,所以必须要选择合理的积分截面才能计算出正确的泄漏量。根据径向流量场、周向流量场和压力场的分析,讨论了沿着泄漏方向流量不等的原因,揭示了空化效应和动压效应形成高压区,造成泄漏方向流体沿周向运动,从而降低了泄漏量。最后给出微孔端面机械密封泄漏量计算的公式和方法。

低强度超声联合微泡的声空化效应介导大鼠C_6胶质瘤细胞凋亡的研究

目的探讨不同低强度超声联合微泡的声空化效应对大鼠C6胶质瘤细胞增殖和凋亡的影响及其可能机制。方法采用不同低强度超声联合微泡辐射体外培养的大鼠C6胶质瘤细胞,四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法检测C6胶质瘤细胞生长抑制率,吖啶橙/溴化乙啶(AO/EB)双染色法计算细胞凋亡率和坏死率,流式细胞仪分析细胞周期变化、凋亡及凋亡增殖比(APR),脱氧核糖核酸断裂的原位末端标记法(TUNEL法)观察细胞凋亡形态学改变,透射电镜及扫描电镜观察细胞超微结构变化。结果细胞生长抑制率随超声辐照强度的增强而增加;0.7 W/cm2超声辐照后细胞凋亡率最高,为(17.03±1.94)%,凋亡峰出现在G0/G1峰前且明显,细胞生长受阻于G1/S期;透射电镜观察辐照组细胞可见凋亡各阶段的典型改变;扫描电镜示辐照组细胞膜有穿孔现象。结论低强度超声辐照及联合微泡所产生的声空化效应可诱导C6胶质瘤细胞凋亡。

聚合物材料空化效应研究进展

综述了聚合物基材料中的各种空化现象,对橡胶增韧聚合物体系中的空化现象进行了详细讨论。同时讨论了聚合物基材料的形态、结构等因素对空化效应的影响,介绍了各种空化现象的原因及其对材料性能的影响和作用机理。

应用超声空化效应多泡声致发光技术测量海水总有机碳(TOC)

超声化学是声学与化学相互交叉而发展起来的一门新兴学科,它作为一种新颖的声化学技术正在日益受到人们的重视。超声化学主要是利用超声空化效应而进行的,本文对超声空化效应氧化降解有机物以及反应过程中的多泡声致发光机理进行了研究,就应用多泡声致发光技术来表征海水总有机碳(TOC)的可行性进行了分析,同时指出了应用超声空化效应-多泡声致发光技术测量海水总有机碳(TOC)

高压均质过程中射流噪声与空化效应的关联分析与实证

空化效应是高压均质破碎的重要作用机理。为考核不同射流均质条件下空化效应的改变,依据流体动力学及空化理论,对空化效应导致射流噪声进行了分析、测算,并对乙醇—水为二元组分载料介质的射流均质过程中两者的相关性进行了试验验证。理论分析表明,通过添加低沸点载料介质可以明显强化空化效应,二元组分载料介质中的乙醇摩尔分数xA从0趋近1时,空化效应呈先强后弱的规律,推断射流噪声的声压量级及频谱特性也会发生相应变化,射流噪声的实测结果与理论分析基本一致。结果表明,通过检测射流噪声,可以方便、间接地考查射流均质过程中空化效应的改变,评价空化效应潜在的能量特点。

水下爆炸冲击波作用下的空化效应数值仿真研究

水下爆炸冲击波会使自由液面和结构附近的水域产生空化效应,引起的空化区域在闭合溃灭时会对结构产生较大的二次加载现象。文章理论分析了空化区域的形成,并用ABAQUS模拟计算了水下爆炸冲击波产生的空化区域的膨胀扩大、收缩溃灭过程,将模拟结果与实验值进行比较,结果表明,ABAQUS可以很好地模拟水下爆炸冲击波引起的空化现象,并验证了空化溃灭时对结构的二次加载作用是不可以忽略的。

ESWL中的空化效应

基础理论分析、数值模拟、体外实验及临床实践均说明体外冲击波粉碎结石技术(ESWL)中的空化现象既是碎石的主导机制之一,也是人体组织损伤的主要因素之一。对ESWL中的空化效应迄今为止的研究作了综述,为进一步研究ESWL奠定基础。ESWL中空化效应的研究还面临着很多的困难和挑战,需要理论研究的深入,数值方法的创新以及实验技术的不断改进,还必须进行大量严格的临床实验。与理论分析和实验技术条件相比,数值模拟是研究ESWL中空化现象的一种经济而安全的方法。