微结构疏水表面的液滴浸润特性

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底采用光刻蚀法制备了具有不同粗糙度的微方柱结构疏水表面,研究了微结构疏水表面的液滴浸润特性.结果表明,微方柱高度对表观接触角影响很小,但会显著影响疏水表面液滴浸润状态的稳定性,当微方柱边长和间距一定时,存在一个临界高度,当微方柱高度大于该临界值时,液滴具有良好的稳定性.通过对不同温度下疏水表面液滴浸润状态的研究表明,在露点温度至环境温度区间内,随着温度的增加,表观接触角呈增大趋势;在环境温度至沸点温度区间内,随着温度的升高,表观接触角呈减小的趋势.研究认为,合理的微结构尺寸和应用环境温度对液滴浸润状态的稳定具有重要意义.     

透平末级叶片材料抗水蚀特性的数值研究

基于非线性显式动力学软件ANSYS LS-DYNA,采用光滑粒子流体动力学和有限元耦合算法(FEM-SPH)建立了汽轮机典型末级叶片基材17-4PH(0Cr17Ni4Cu4Nb)的高速水柱射流撞击模型,并进行了网格无关性验证,模拟了高速射流与靶材的撞击过程,研究了射流角度、射流速度和表面粗糙度对靶材水蚀特性的影响。结果表明:相同靶材表面结构下,射流角度越大,靶材水蚀越严重;表面粗糙度对水蚀影响较大,10μm凹槽试样的质量损失平均为2μm凹槽试样的1.6倍,2μm凹槽试样的质量损失约为光滑表面试样的1.4倍;提高靶材表面光洁度,能促进水滴压力波的自由扩展,显著降低撞击压力,从而提高材料的抗水蚀性能;射流速度越大,材料水蚀质量损失越多,靶材的水蚀累积质量损失与射流速度成指数关系,拟合得到速度指数约为3.83。     

硅表面微结构对表面润湿方向性影响的分子动力学研究

采用分子动力学方法研究了硅表面微结构对表面润湿方向性的影响,采用3种不同的微结构探讨了水滴在表面上的扩散方向问题,以及微结构尺寸对表面润湿性的影响.研究结果表明,表面微结构宽度存在临界宽度值,当微结构宽度小于临界宽度时表面表现为疏水性,反之,亲水性增强;在疏水性表面上,水的铺展性表现为各向同性,水滴稳定后俯视图近似为圆形,在亲水性表面,水的铺展性表现为各向异性,表面微结构形状不同,水滴稳定后呈现不同的特殊形状.     

单液滴撞击球形表面的涂覆效果

液滴与球形表面的碰撞为喷雾包衣等工程应用的基础．以单液滴与球形光滑表面为研究对象,采用高速相机,分析了在液滴不同撞击速度（0．88～4．43m／s）和不同直径的球面（5～15mm）实验条件下涂覆率的变化．研究了液滴与球面发生碰撞时发生的铺展震荡、涂覆球面、破碎飞溅现象．最后,建立了K值、球面直径与碰撞现象之间的关系图,为理论分析和数值模拟提供依据．     

4个葡萄品种茎叶表面微结构的比较

用扫描电镜观察比较了超藤、藤稔、伊豆锦和先锋4个品种葡萄的新鲜茎叶表面细微结构的差异．4个品种葡萄的叶、茎、卷须和叶主脉的表面细微结构不同,各自具有独特的细微构造：先锋叶上表面主脉具有凹陷型的气孔;藤稔茎表皮细胞表面具有规则的凹陷;伊豆锦刚毛粗壮;超藤卷须表面的索条状纹饰呈波状．新品种超藤的叶、茎和卷须表面的微结构与其母本藤稔有着较显著的区别．4个品种葡萄茎叶表面细微结构存在的明显差异,为葡萄品种鉴别提供了更多的形态学依据．     

仿生表面微结构减阻优化及机理研究综述

介绍了自然界中几种较为典型的非光滑结构表面生物,阐明了合理表面微结构可以改变近壁区湍流结构的规律,针对表面微结构的类型、减阻研究实例、减阻机理和减阻应用等4个方面进行了评述,提出了沟槽扩展类型,并指出减阻机理研究应拓展至复杂形态结构。分析表明:微结构类型对减阻效果有较大影响,减阻优化及其机理研究是仿生表面微结构减阻工作的重点,仿生表面微结构减阻优化可进一步提高节能降耗的效率,在飞行器、高速列车、汽车等工程领域具有广泛的应用前景。     

叶片曲面微结构加工刀位轨迹规划

针对基于单齿刀具的叶片曲面微结构加工效率不高的问题,以小叶轮为例对叶片曲面微结构加工进行了深入研究.先根据待加工叶片曲面的曲率信息,设计一种高效的微结构侧铣加工专用刀具——多齿鼓形刀;然后以叶轮叶片曲面五轴数控加工为背景,利用多齿鼓形刀对叶片曲面微结构的加工进行刀位轨迹规划,使加工出的微结构分布均匀;最后以计算实例验证提出方法的有效性,并计算其刀位轨迹长度和加工仿真的时间,与单齿刀具进行比较.结果证明:采用多齿鼓形刀所生成的刀位轨迹长度和加工仿真时间都约为单齿刀具的1/3,加工效率得到了明显的提高,约为单齿刀具的3倍.     

微结构梯度能表面振动液滴的运动特性

以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底,采用光刻技术制备微方柱结构的梯度能表面,采用高速摄影仪对微方柱结构梯度能表面振动液滴的动力学特性进行研究,分析微方柱结构梯度能表面的几何参数对振动液滴运动特征的影响.研究发现:当对微方柱结构梯度能表面施加一定频率的振动,且振幅达到一定阈值后,液滴会产生蠕动,且随着振幅的增加,从面积分...     

润湿模式对翅片表面结霜液滴生长的影响

为揭示翅片表面微结构在不同润湿模式下对结霜初期凝结液滴生长的影响,建立了光滑、Wenzel及Cassie润湿模式下翅片表面结霜液滴生长的热阻分析模型及生长速率模型,获得了表面接触角、润湿模式、表面微结构几何尺寸等因素对结霜液滴生长速率的影响规律.结果 表明:相比光滑和Wenzel翅片,Cassie翅片表面的传热热阻最大...     

旋转超声铣削表面微结构成形机理仿真与试验研究

考虑到旋转超声铣削(Rotary ultrasonic milling, RUM)形成的规律性表面微结构在航空航天领域具有广泛的应用前景,开展了旋转超声铣削表面微结构仿真研究。首先建立旋转超声铣削刀尖运动学方程。其次,基于改进型Z-MAP法,利用MATLAB软件进行表面微结构仿真分析,阐明了工艺参数以及主轴误差参数对表面微结构的影响规律。最后,开展旋转超声铣削试验,结果表明仿真模型能准确预测进给方向间距、周向间距等表面微结构特征,验证了仿真的有效性和合理性。     

液滴撞击固体表面过程的实验研究

对液滴撞击固体表面的过程进行实验研究,考察液滴的物性和操作条件对撞击过程的影响,结果表明：随着液滴黏度的增加、或表面张力系数的增大、或撞击速度的减小,液滴的铺展直径、铺展速度和铺展面积均减小;液滴的能量在黏性中的耗散主要发生在撞击的初始阶段,随着液滴黏度的增加、或表面张力系数的减小、或撞击速度的增大,黏性耗散的速率均增加。本文得到的关于液滴雷诺数和韦伯数的关联式可用于预测液滴的最大铺展直径和最大铺展面积。     

小切深磨削表面微结构损伤机理及影响

针对小切深磨削条件下工件表面微结构损伤,理论分析了磨削残余应力与磨削微裂纹之间的关系;运用有限元仿真分析法,获得不同磨削条件下45钢工件表面残余应力的数值及其分布云图,并分析不同磨削深度和冷却条件对其磨削残余应力的影响.最后基于不同的磨削条件,对45钢试件进行磨削试验,通过测量不同试件的表面残余应力,验证仿真结果的正确性;同时,通过观测不同磨削参数下的试件表面SEM图,研究不同磨削表面的微结构损伤.试验结果表明,采用适当的磨削参数和条件可以有效减少和避免磨削表面微结构损伤.     

基于PVDF阵列的微结构表面形貌感测方法研究

针对光学扫描方法存在的检测设备昂贵、检测时间较长等不足,本文提出了一种基于PVDF压电薄膜阵列的微结构表面形貌感测方法.通过理论分析,得到在利用PVDF阵列检测材料微形貌特征曲线时平均微应变与输出电荷之间的函数关系,构建了微应变输入与电信号输出之间的数学模型,并从PVDF阵列结构的角度,分析了该检测方法产生误差的主要原...     

ABS/PVC/Rubber合金的微结构和表面反射率关系研究

用分析电子显微镜的TEM和SEM模式观测了高分子合金材料ABS／PVC／Rubber的微观结构，并使用电子测色配色仪测定其表面对不同光波波长的反射率，试图说明其微结构形态与表面反射率之间的关系。     

粗糙表面液滴表观形态研究

液滴在粗糙表面的表观形态及影响其润湿性转变的因素是十分复杂的．一般来说,液滴在表面的接触形态是其表面润湿特性的直接反映．近来,通过对蒸汽凝结条件下超疏水表面液滴形态的研究,进一步加深了人们对粗糙表面润湿特性的理解．人们通过对不同条件下微结构粗糙表面润湿特性的研究,证实了除Cassie和Wenzel模型外,尚有第3类液滴表观状态的存在．我们对实验数据分析发现,粗糙表面的润湿性可以由液滴在投影面上与固,液／气三相接触的面积比来衡量,提出了一种新的液滴表观接触角的通用计算模型,并对比文献数据,证实了其对表观接触角的预测．     

磨削液参数对磨削强化表面微结构损伤的影响

针对磨削强化过程中磨削液对磨削力和磨削温度场的影响,建立非调质45钢的磨削强化过程的仿真模型,分析不同磨削液参数对工件表面温度场及加工后残余应力的影响.最后,选择不同磨削液参数对45钢工件进行平面磨削强化试验,研究加工后工件表面硬度值及其表面完整性参数.试验结果表明,工件表面微结构损伤与磨削深度有密切的联系,在磨削过程中加入一定量的磨削液能有效降低表面微结构损伤,但削弱了在工件表面上由磨削热产生的强化能力.     

转子叶片撞击瞬态响应分析

以某型航空发动机高压压气机一级转子叶片为模型,采用解析方法,建立了正常工作中的转子叶片受折断叶片撞击时的动力学方程.确定了系统的边界条件,给出了受撞击叶片对冲击载荷响应的解析表达式,从而使得转子叶片受到来自内部折断叶片撞击时的瞬态响应可以被解析地获得.最后,通过一个算例进行了正常工作中的转子叶片受折断叶片撞击时的瞬态响应分析.计算结果表明:当发动机转速为10 000 r/min,撞击位置距叶根0.05 m,撞击时间0.02 s时,该长、宽、厚分别为0.07 m0、.03 m、0.005 m的转子叶片在撞击脉冲力作用下撞击点的最大瞬态位移可达0.002 92 m,不容忽视.     

水滴撞击固体表面实验研究

为了研究水滴撞击固体表面的影响因素,利用高速摄影仪记录了水滴撞击不同固体表面的形态变化过程,记录速度为2000f/s.实验是在常温大气环境中进行的,水滴的初始直径固定在(1.8±0.05)mm.对不同材料和不同表面粗糙度的固体表面以及不同撞击角度进行了实验观察,并采用图像处理技术获得不同条件对液滴撞击固体表面行为的影响.实验结果表明:不同固体表面、不同表面粗糙度和撞击角度对液滴撞击固体表面后的润湿行为有非常显著的影响.随着We由50增大到300,液滴撞击在非润湿性表面上会出现部分反弹、反弹甚至飞溅现象;相同固体表面的表面粗糙度增大使撞击过程的接触角变小.