一种基于摩擦吸能原理的气动灭火炮用缓冲系统

针对气动灭火炮的后坐缓冲问题,给出了一种新型摩擦吸能缓冲系统的解决方案,设计了摩擦吸能缓冲装置的结构.分别运用ADMAS和ANSYS软件进行了气动灭火炮动力学仿真分析和应力应变计算,并与传统弹簧缓冲方案的分析结果进行了对比.结果表明：采用摩擦吸能缓冲方案的气动灭火炮后坐缓冲特性明显优于采用弹簧复进机缓冲方案的传统气动灭火炮,摩擦吸能缓冲方案能够更有效地减小后坐力峰值和位移峰值,并能使气动灭火炮的后坐运动过程更为平稳.     

回流孔对外混式自吸离心泵内部流动特性的影响

回流孔在外混式自吸离心泵的结构中有着特殊的作用,是影响自吸排污泵性能的重要因素之一。为了研究回流孔对自吸排污泵内部流动特性的影响,以具有不同回流孔面积的ZW型高效自吸排污泵为研究对象,对泵内部流场进行数值模拟。研究结果表明,回流孔的存在对泵内流动特性和性能都有一定的影响,泵内会形成较明显的环形流动,扬程和效率显著降低。不同工况下回流孔两侧(即气液分离室和蜗壳)压力分布发生规律性变化,回流孔处的流动状态也随之发生变化;随回流孔面积变化将引起回流孔两侧压差及回流量的变化,最终反映为外特性的变化。     

低比转速离心泵叶轮瞬态空化特性分析

低比转速离心泵叶轮流道宽度较小且较为狭长,流道进口容易被空化状态下的空泡堵塞,诱发严重的振动和噪声,不利于机组安全稳定运行。针对比转速为45的离心泵,采用RNG k-ε湍流模型与Zwart-Gerber- Belamri空化模型,对不同工况下的非定常空化流场进行模拟计算,准确预测了不同工况下的空化余量-扬程曲线,并得到空化初生位置与空泡的时空演变和径向力变化。计算结果表明,不同工况下由空化产生空泡的非定常特性也有所不同。在小流量（0.8Qd）工况下发现,NPSH = 4.75 m时在一个叶轮旋转周期内各个流道的空泡区变化规律明显,空泡区变化表现为收缩、稳定、再生长;NPSH = 3.61 m时空区泡的变化规律为5个叶轮旋转周期,叶片上的空泡区经历稳定—分离—生长—局部脱落周而复始的过程。在设计工况（1.0Qd）下,叶轮中的空泡分布相对均匀,而大流量（1.2Qd）工况下空泡的分布并不对称,出现了交替堵塞的现象。未发生空化时,叶轮径向力分布呈规则的五角星状,随空化发展,叶轮内非对称分布的空泡区致使径向力分布紊乱。     

低表面能减阻防污仿生涂料的研究现状

通过模拟鲨鱼等动物表皮的低表面能结构制备的涂料能降低船舶和水下航行器航行的摩擦阻力,减小或防止其表面污损,节能降耗,延长设备的使用寿命。简介了鲨鱼皮的表面结构、减阻及其防污机理,叙述了仿鲨鱼皮表面结构的制备方法;从仿生学角度出发,综述了有机硅系列和氟化物系列减阻防污涂料的研究现状,并对仿生涂料的应用前景进行了展望。     

前泵腔间隙对纸浆泵脉动特性的影响

为了研究纸浆泵前泵腔间隙大小对纸浆泵外特性以及脉动特性的影响,以SX150-400纸浆泵为模型,在保持其他叶轮几何参数不变的情况下,设计5种不同前泵腔大小的纸浆泵叶轮,利用标准k—ε湍流模型对纸浆泵外特性进行数值模拟并进行了试验验证,分析不同间隙大小对纸浆泵叶轮流道和蜗壳各个断面处压力脉动的影响。结果表明:前泵腔间隙对纸浆泵外特性影响显著,前泵腔间隙B=0.75 mm时效率达到最大值为74%;前泵腔间隙对纸浆泵内非定常流动特性影响也很大,较大的间隙能够有效地改善纸浆泵内的压力脉动特性。     

仿生射流表面孔径与射流速度耦合减阻特性数值模拟

针对仿生射流表面流场问题,基于非光滑表面减阻的仿生学理论,对鲨鱼鳃裂部位射流特征进行分析研究,建立具有类似于鲨鱼腮裂部位射流特征的仿生射流表面模型及可拓模型.利用SST k-ω湍流模型对仿生射流表面模型进行数值模拟,在主流场速度为20 m/s时,分析了不同射流孔径与不同射流速度耦合情况对壁面摩擦阻力、压差阻力及减阻率的影响,并对仿生射流表面减阻机理进行分析.研究表明在射流孔为5 mm时与射流速度耦合情况下的平均减阻率最大,为11.566%,同时为仿生射流表面多因素耦合情况下的减阻特性研究奠定基础.     

非光滑表面加工机器人建模及热辊压工艺研究

针对油气管道内壁涂层减阻结构加工问题,提出一种能在管道内壁涂层表面加工出仿生非光滑表面减阻结构的方法。建立管道内壁辊压加工机器人结构模型,对双凸轮组件运动情况进行动力学分析,结合材料的流动特性,分析聚合物涂层材料在玻璃态转化温度附近的流动特性,建立聚合物黏弹性数学模型,利用黏弹性模型描述聚合物涂层的流变行为,采用数值模拟方法,研究热辊压过程中控制参数对热辊压后表面质量的影响,在辊压速度为0.5、1.0、1.5 rad/s三种情况进行辊压实验。结果表明:聚合物材料的流动变形量在保持温度不变的情况下,随着时间的增加而增加,在结束时刻,涂层凹坑形貌的回弹现象伴随着温度的降低而停止;在恒定辊压速度下,聚合物涂层凹坑的复制率随温度的升高而增大,温度较高时,蠕变速度加快,在辊压温度为150℃的2T/3时刻,聚合物涂层凹坑的形貌效果最佳,在辊压温度较低时,延长保压时间可达到相同的填充效果;在辊压速度为0.5 rad/s时,辊压后凹坑形貌与理想凹坑形貌最为接近,表现出较好的聚合物时间依赖性。     

低表面能减阻防污仿生涂料的研究现状

通过模拟鲨鱼等动物表皮的低表面能结构制备的涂料能降低船舶和水下航行器航行的摩擦阻力,减小或防止其表面污损,节能降耗,延长设备的使用寿命。简介了鲨鱼皮的表面结构、减阻及其防污机理,叙述了仿鲨鱼皮表面结构的制备方法;从仿生学角度出发,综述了有机硅系列和氟化物系列减阻防污涂料的研究现状,并对仿生涂料的应用前景进行了展望。     

Characteristics of seal shell body＇s rubber ring with bionic dimpled surfaces of aerodynamic extinguishing cannon

To solve the problem of sealing between the barrel and the rubber ring of shell body during an launching process of aerodynamic extinguishing cannon, a rubber sealing model with bionic dimpled characteristics was established based on the theory of bionic dimpled drag reduction and the principle of rubber sealing. In condition that the bionic dimpled characteristic diameters were 1, 2, 3, 4, and 5 mm, respectively, by numerical simulation, the influence of the installing compression of the rubber sealing ring on its surface stress and deformation was analyzed, and sealing performance of the rubber ring with different diameters of bionic dimpled was studied. The results show that the deformation of rubber ring appears prominent nonlinear characteristics when compression is increased from 1.5 mm to 2.5 ram. When the compression is 2.5 mm, the equivalent compression stress on the sealing areas of both sides of the rubber seal is greater than the working pressure of aerodynamic extinguishing cannon, which could meet the sealing requirement and would not cause leakage. So the rubber sealing ring with bionic dimpled surface possesses a good sealing characteristic and has no negative effect on the sealing of shell body; When the compression is 2.5 mm, the larger equivalent stress on the edge of sealing ring and the more even stress distribution in the high pressure area are generated due to the smaller compressive stress on the bionic dimple areas, which lays a foundation for the drag reduction characteristics of the shell body＇s rubber ring with bionic dimpled surface.     

气动灭火炮弹体橡胶圈仿生凹坑表面减阻特性

针对气动灭火炮炮弹发射过程中弹体橡胶密封圈与炮管之间摩擦阻力大的问题,将仿生凹坑表面减阻技术应用于弹体橡胶密封圈上。建立气动灭火炮橡胶密封圈仿生凹坑减阻运动模型,采用数值模拟方法,研究弹体橡胶密封圈仿生凹坑特征直径及弹体速度对橡胶密封圈与炮管之间摩擦阻力的影响。结果表明:在相同的弹体速度下,当灭火炮弹体橡胶密封圈仿生凹坑特征直径为2mm时,减阻效果最佳,凹坑特征直径为4mm时,减阻效果最差;最大减阻率为17.191%,最小减阻率为3.158%。仿生凹坑中存储的润滑油在弹体运动时,润滑油产生拖拽泼洒而溢流到炮管内壁,对炮管内壁和橡胶密封圈起到润滑作用,达到减小摩擦阻力以及提高炮弹发射速度的目的。