基于沟槽结构的泵喷推进器导管脉动压力控制研究

本文借鉴航空发动机中的压气机“处理机匣”技术,在泵喷推进器导管内壁开设一定数量的轴向沟槽结构,用于减弱泵喷推进器的梢涡,从而减小泵喷推进器导管内壁上的脉动压力。结合分离涡模拟(DES)方法和滑移网格方法对椭圆形水翼的梢涡流场进行数值模拟,数值计算结果与试验值吻合度较高,验证了数值计算方法的可靠性与适用性。在此基础上,分别对有无沟槽结构的泵喷推进器进行数值模拟,对比分析沟槽结构对梢涡涡核压力、导管内壁脉动压力和水动力性能的影响。结果表明:沟槽结构可以显著增大梢涡涡核压力,并对导管内壁面上脉动压力幅值有明显的降低效果,且对水动力性能影响较小。

沟槽结构对水润滑轴承润滑特性影响机制

为了研究沟槽结构对船用水润滑轴承润滑特性的影响机制,采用有限元法,通过对简化后的椭圆形沟槽的二维模型进行流体动力学CFD分析,从迹线以及涡流等方面分析沟槽结构参数对沟槽内部流体特征的影响,得到不同状态下沟槽内部的压力轮廓,并分析沟槽结构参数对水润滑轴承摩擦因数的影响和轴承的润滑机制。结果表明:沟槽的大小影响轴承间隙内流体的流通面积,沟槽的结构特征影响沟槽内的流体黏度。研究结果可为水润滑轴承优化设计提供参考。

基于FDTD的高深宽比沟槽结构低相干显微干涉信号仿真分析

低相干垂直扫描干涉技术是微结构形貌特征参数无损检测的有效手段。但当微结构的沟槽深宽比高于5∶1时,遮挡效应以及阶跃边缘复杂的衍射效应会导致本应仅包含一个包络的垂直扫描测量干涉信号异常,形成两个甚至多个包络,继而影响形貌检测结果。本文解析低相干垂直扫描干涉的测量过程,采用时域有限差分法对低相干显微干涉测量系统的显微成像、相干扫描测量过程进行数值仿真,计算待测微结构表面返回场及显微成像后的像面干涉场,得到低相干显微干涉信号。分别仿真了深宽比为5∶1、80∶3的硅基沟槽微结构的干涉信号,并与实验室自研的Linnik型低相干垂直扫描干涉系统对沟槽微结构的检测信号进行对比,匹配其高深宽比沟槽结构干涉信号的双包络及幅频双峰性的特征,验证所提方法的准确性。该仿真方法可应用于实测前对被测结构低相干显微干涉信号的先验性仿真计算,通过提前分析信号特征,为形貌复原算法的选取及改进指引优化方向。

单晶硅纳米切削过程中微沟槽结构金刚石刀具切削性能的分子动力学模拟

基于分子动力学,利用LAMMPS和OVITO软件对单晶硅纳米切削过程进行模拟,研究了V形微沟槽结构对金刚石刀具切削性能的影响。结果表明,在金刚石刀具后刀面构建一定深度的V形微沟槽能够减少工件亚表面损伤,同时也对工件加工质量及刀具抗磨损性能产生了明显影响,当微沟槽深度为0.75 nm时,金刚石刀具切削性能最佳。

复合材料电极微细电火花加工表面微沟槽结构

表面微沟槽结构广泛应用于国防、电池反应堆、集成电路等领域。由Cu箔、CuSn合金箔和Sn箔三类材料构成的Cu-Sn复合材料微电极,可在工件表面获得具有复杂断面轮廓的微沟槽,故提出了Cu-Sn复合材料微电极的制备工艺并将其应用于表面微沟槽结构的微细电火花加工,建立了复合材料微电极的损耗模型,通过实验分析了复合材料微电极电火花磨削成形的过程。以上述研究为基础,采用厚度0.1 mm的Cu箔、厚度0.1 mm的均质CuSn合金箔和厚度0.3 mm的Sn箔制备复合材料微电极,并在180 V加工电压、26μs脉冲宽度和11μs脉冲间隔的作用下,对复合材料微电极进行电火花磨削成形并将其应用于Ti-6Al-4V的微细电火花加工。结果表明:Ti-6Al-4V表面获得了两种类型的微沟槽阵列结构,从而验证了所提工艺的可行性。

水射流引导激光制造Inconel 718合金沟槽结构的研究

为了探究水射流引导激光(WJGL)技术在Inconel 718合金上制造沟槽结构的规律特征,在自行研发的水导激光设备上设计并进行了多组单因素实验,分析了水射流速度和激光能量密度对沟槽结构的深度、宽度以及毛刺尺寸的影响规律。实验结果表明,激光能量密度对沟槽结构尺寸的影响程度要高于水射流速度,在喷嘴孔径固定不变的条件下,激光能量密度和水射流速度对沟槽结构宽度的影响很小。采用孔径为0.5 mm的喷嘴,当水射流速度固定为60 m/s,激光功率密度为40 J/cm~2时,获得最大沟槽平均深度为523μm;当激光能量密度为10 J/cm~2时,获得最窄沟槽平均宽度为403μm;当激光能量密度为40 J/cm~2时,获得最小毛刺平均尺寸为54μm。根据理论分析得出,水导激光技术去除Inconel 718合金的机制是通过激光烧蚀并熔化材料,水射流将熔融物冲刷去除。

制动片表面沟槽结构对盘式制动器热机耦合特性的影响

基于热-位移瞬态分析法,利用ABAQUS有限元软件建立盘式制动有限元模型,研究车辆在制动过程中制动片和制动盘的温度分布特性和振动行为。同时,在制动片摩擦面设计出3种不同分布的沟槽结构,研究沟槽分布对制动器热机耦合特性的影响。结果表明,制动片上设计沟槽能够降低摩擦面的温度,其中三沟槽制动片降温效果最好,双沟槽和三沟槽制动片通过形成多个高温区,可改善摩擦面局部过热。此外,制动片表面沟槽结构也能抑制系统的摩擦自激振动,装配双沟槽和三沟槽制动片的制动器制动全程没有产生摩擦自激振动,单沟槽制动片表现为低频摩擦自激振动,而装配光滑制动片的制动器各零件的振动在高频处发生了耦合,整体发生了强烈的摩擦自激振动。

陶瓷飞行体的微沟槽结构曲面精密磨削与减阻性能

为减小飞行阻力和增强雷达散射，提出采用精密磨削和微细磨削组合加工工艺在陶瓷飞行体表面加工出曲面微沟槽结构。首先，利用精密修整后的金刚石砂轮圆环形端线沿数控曲线插补轨迹将陶瓷加工成光滑曲面，然后利用微细修整成角度为60^ο的金刚石砂轮v形尖端在曲面上沿飞行体轴向方向加工出微沟槽结构，最后通过风动试验分析不同曲面结构对空气阻力的影响。磨削试验结果显示，精密磨削和微细磨削组合加工可在高度32mm、直径30mm和表面粗糙度0．262岬的陶瓷曲面上加工出深度为578～581μm、角度为61．56^ο。和尖端半径为48μm的微沟槽结构，其深度误差仅为3μm，曲面加工的平均形状误差为142lμm，加工精度可控制在0．5％以内。此外，加工后的陶瓷表面粗糙度主要受砂轮粒度和磨削工艺的影响。风动试验结果表明：微沟槽结构曲面分别比光滑和粗糙曲面减小轴向阻力约36％和42％，也比光滑曲面减小侧面阻力约39％。因此，陶瓷飞行体的光滑曲面被加工出规则可控的微沟槽结构可以减小飞行阻力。

基于傅里叶变换红外反射谱的DRAM深沟槽结构测量系统研究

提出了一种基于傅里叶变换红外(FTIR)反射谱的动态随机存储器(DRAM)深沟槽结构测量方法与系统。给出了测量原理与方法,设计了测量系统光路。通过可变光阑调节探测光斑大小并选择合适的入射角,消除了背面杂散光反射干扰的影响,大大提高了信噪比。对DRAM深沟槽样品进行反射光谱图测试与实验研究,表明所述方法与系统能够提取出纳米级精度的深沟槽参数。该技术提供了一种无接触、非破坏、快速、低成本和高精度的深沟槽结构测量新途径,在集成电路制造过程中的在线监测与工艺控制方面具有广阔的应用前景。

稳定耦合效率的沟槽结构半导体激光器

为了稳定半导体激光器激射光束在光纤传输过程的耦合效率,提出一种沟槽结构的半导体激光器,并对该结构激光器的光束、耦合效率及P-I特性进行研究。在普通条形半导体激光器的脊形区刻蚀了周期性的沟槽结构,来改善半导体激光器有源区的增益分布。通过对比普通结构与沟槽结构半导体激光器的光束分析,测试其耦合效率以及P-I特性。结果表明:沟槽结构的半导体激光器能够使光腔内模式更加稳定,输出光束更加集中,并避免了"Kink"效应的发生;与此同时,耦合效率提高至97.7%,并且较普通结构激光器更为稳定。沟槽结构半导体激光器有效地解决了光斑跳动问题,稳定了激光器的耦和效率。

直线滚动导轨副的沟槽结构及其选用

侧重于用户的角度介绍常用的整体滑块、球支承直线滚动导轨副的沟槽结构、接触状况。

面向润滑增效的轴承套圈表面沟槽结构设计

为提升高速轴承润滑效率,对可实现轴承润滑增效的套圈表面沟槽结构开展系统性分析。以角接触球轴承为研究对象,结合可视化分析及定量化实验,优化了转速、喷嘴位置等多参数变化下的轴承套圈表面沟槽结构。基于流体体积函数法(VOF),建立套圈表面润滑油流动模型,探究润滑油于沟槽化轴承内圈表面流动行为,在此基础上,开展了沟道润滑油流动量化实验分析。对比了不同喷嘴位置、不同沟槽宽度、不同转速对润滑油流动增效能力影响的变化规律,针对润滑油流动特征开展了弧形沟槽结构优化设计。结果表明:当转速、供油位置等运行工况条件变化时,均存在工况适应性最优的沟槽宽度,且最优沟槽宽度随喷嘴距端面距离的增加而增加;弧形沟槽能有效改善沟槽对润滑油流动增效能力,且转速越高,大弧度沟槽增效效果越好。研究内容对于高速轴承新型高效润滑设计具有重要参考意义。

鲨鱼皮微沟槽结构减阻计算分析

通过Matlab和Pro/E建立了鲨鱼皮微沟槽结构的三维模型.选用雷诺应力湍流模型,借助于Fluent软件,分别计算了不同横截面形状的鲨鱼皮微沟槽的摩阻系数及不同方向的切应力.计算结果表明,在选定雷诺数范围内,鲨鱼皮微沟槽结构减阻效果明显优于v形沟槽结构.鲨鱼皮微沟槽减阻效果不但与其横截面形状有关,而且与其纵截面形状有关.因此,鲨鱼皮较高减阻率是由其微沟槽结构的横向和纵向减阻效应共同作用的结果.

静电纺沟槽结构亚微米纤维复合膜的过滤性能

采用静电纺制备了沟槽结构亚微米纤维膜,使用两层聚丙烯(PP)熔喷非织造布作为支撑材料,得到"三明治"沟槽结构亚微米纤维复合膜.对沟槽结构亚微米纤维复合膜的物理特征及过滤效率进行表征,并分析面密度与过滤效率之间的关系.研究表明:沟槽结构亚微米纤维复合膜的过滤效率可以达到98.55%,而压降仅为195Pa;随着面密度的增加,沟槽结构亚微米纤维复合膜的过滤效率先增加后趋于平缓,压降上升,品质因数先上升后下降.

沟槽结构纱的制备与表征

为了解决棉织物散湿性不好的问题,在环锭细纱机上使用涤纶热熔丝和维纶水溶丝与纯棉粗纱进行包缠纺,再将该包缠纱在烘箱中进行110℃的高温处理,使纱线表面的涤纶热熔丝先被熔化,冷却后的产物将维纶水溶丝和纯棉纱体进行固定,再进行高温水浴溶解维纶水溶丝。试验结果表明:维纶水溶丝溶解空出的部位形成沟槽,且由于涤纶热熔丝熔化冷却后的产物固定这个空间,因此纱线的表面会形成比较稳定的沟槽结构。沟槽结构的存在会形成毛细效应,能加快液态水的导湿,有利于水蒸气的排放,其中滴水扩散时间平均减少25.04%,30 min时芯吸高度平均提高19.48%,透湿量平均提高11.56%。

沟槽结构充液式冷辐射板性能实验研究

本文研究了一种沟槽结构充液式辐射板供冷性能。采用90°度和130°两种肋壁夹角的吊顶式冷辐射板,在人工环境小室内开展了不同供水温度及环境湿度下的实验。主要测试了这两种新型辐射板供冷时翅片表面温度分布以及结露现象。结果表明:两种辐射板翅片表面各点最大温差约为1℃,翅片夹角影响表面最低点温度的位置。两种辐射板结露360min后,液滴沿着倾斜辐射板表面向夹角顶端滑动,聚集并脱落。

实现一种沟槽结构肖特基二极管的研发

文章提出了一种沟槽结构肖特基二极管,具有超低正向压降的特性。结合仿真设计软件,给出了器件参数优化设计方法,采用铜桥焊接,生产的LV10T100E产品性能优良,经过测试,达到了国外同类产品水平。

面向轴承润滑增效的内圈表面沟槽引流可视化仿真与试验研究

高速轴承套圈表面添加沟槽是提升轴承润滑效率的有效手段.针对高速旋转套圈表面沟槽对润滑油流动的引导机理和影响规律研究,本文中通过可视化仿真和试验研究,监测对比了润滑油在轴承光滑内圈和带沟槽内圈表面的流动行为,基于内圈滚道内润滑油流量评估沟槽结构对润滑油的导向效果,最后通过轴承乏油状态下的温升试验验证了分析结果的合理性.结果表明,与光滑内圈相比,具有不同凹槽结构的内圈可能会增强/减弱润滑介质流动,合理/不合理的沟槽设计存在提高/降低轴承润滑效率的可能.

仿生沟槽锥形结构多种环境下油滴的自运输研究

目的虽然传统锥形结构可以实现水下油滴的定向运动,但在复杂环境中连续自适应的油滴自运输仍然是一个挑战。为此研发一种新型沟槽锥形结构表面,以实现多种环境下高效的油滴自运输。方法受到水稻叶各向异性沟槽结构和仙人掌刺不对称锥形结构的启发,采用飞秒激光直写扫描系统在聚四氟乙烯上下表面加工沟槽锥形结构。借助接触角测试平台表征结构表面的润湿性,并通过扫描电子显微镜对表面微沟槽形貌进行分析。使用高速相机记录结构在水环境、水-空气界面和空气中的油滴运输过程,并以此为基础分析研究结构在多种环境下的油滴自运输能力。结果沟槽锥形结构实现了在水下、空气中及水-空气界面多种环境下油滴的连续自运输,并且展示出优于传统锥形结构的高效水下油滴自运输能力,收集速率达到112.17 mm/s。结论利用沟槽锥形结构良好的结构扩展性、无须消耗能源或外力驱动的操作模式和优异的油滴自运输能力,制备了水下自驱动集油装置,展示了该结构的潜在应用。

沟槽与方柱阵列结构的微铣削和加工表面疏水性

采用理论分析与试验结合的方法研究沟槽与方柱阵列结构参数对水滴在其表面接触角的影响。基于适用于光滑表面的Young氏方程和适用于粗糙表面的Wenzel模型及Cassie-Baxter模型,建立沟槽结构和方柱阵列结构的Wenzel模型公式以及Cassie-Baxter模型公式,计算出水滴在其表面的接触角理论预报值。采用直径0.1 mm微铣刀加工出相应的沟槽结构和方柱阵列结构表面,测量水滴在加工表面上的接触角,并与理论预报值进行比较分析。研究结果表明,沟槽与方柱阵列结构可以使水滴在其表面的接触角增大,接触角随着微结构间距增加而增大,随着凸台(方柱)宽度增大而减小。沟槽结构与方柱阵列结构对接触角的影响规律不尽相同:沟槽结构表面上水滴在垂直于沟槽方向和平行于沟槽方向的接触角有差异并且相互影响;水滴在沟槽结构表面有着更稳定的接触角变化,而在方柱阵列结构表面有更大的接触角,并且更接近球状。