润滑脂在钢管中流动的壁滑移研究

通过理论分析与实验研究，首次证实了管内流动的润滑脂在所实验的剪切速率范围内均有壁滑移现象；根据润滑脂的分子结构分析了壁滑移产生的机理；由实测数据，根据Mooney方法按边界层理论得出了壁滑移速度的大小；分析了剪应力、管径等对壁滑移的影响；在对Robinowitsch-Mooney方程进行改进的基础上，建立了扣除壁滑移后的流动模型和流变模型；讨论了壁滑移对管道流动的减阻效果和弹流润滑的作用．     

润滑脂在钢管中含壁滑移流动的阻力特性

以符合Herschel-Bulkley流变模型的润滑脂为试样,以在钢管中的壁滑移实验为基础,系统研究了阻力特性．通过含壁滑移的流动方程研究了壁滑移减阻,得出管径越小、壁滑移速度越大减阻效果越好的结论,为在集中润滑管道输送系统设计中合理地选择管径、管壁材料等提供了理论和实验依据;用量纲分析图解和近似解两种方法,求解了Herschel-Bulkley流动方程的阻力,并通过三维优化计算使得近似解与精确解偏差较小,使得近似解更加实用;推导了层流向紊流转变的判据和转变点速度的临界值．     

润滑脂管内流动产生壁滑移时的动能修正系数

通过理论分析与实验研究,证实了管内流动的润滑脂在所实验的剪切速率范围内均产生壁滑移现象;以含壁滑移影响的流变方程为基础,推导了动能修正系数理论公式;为了工程应用方便,根据理论公式的量纲分析和实验总结,首次建立了含有壁滑移影响的动能修正系数准则方程,该准则方程简单实用,与理论公式较吻合,且适用于实验范围内的不同管径,为研究润滑脂集中润滑系统的管道流动特性提供了一种新的简便方法;它不仅适用于有壁滑移的Herschel—Bulkley流体,也适用于有壁滑移的宾汉流体和幂律流体。     

非牛顿流体在圆管中层流-紊流分层流动规律

提出了研究圆管中分层汉动的新模型,并利用该模型研究了非牛顿流体在圆管中层流－紊流分层流动,得出了速度场的解析分布式,最后,研究了分层流动的阻力规律,为分层掺气减阻提供了理论依据,研究表明,分层掺气可以实现有效的减阻。     

海豚绕流平面流动模型的阻力计算

为解决海豚减阻的机理,本文给出了海豚体外的平面二维流动模型的阻力计算。计算结果表明,在该流动模型下,海豚表皮产生的波动以及由它诱导出的旋涡确有减阻作用。根据动量定理,仿照 K'arma'n 的方法,计算了海豚表皮所受的阻力。并进一步获得阻力与海豚速度、海豚表皮波波速、波长等物理量之间的关系。所得的这些理论结果表明:它们与国外对海豚或柔软壁减阻机理研究,中出现的一些规律相吻合,且能解释他们发现的而不能解释的一些现象。从而给出了海豚减阻原因的一个可能的理论解释。     

凹槽内剪切流动特性对滑动减阻的影响

为了揭示凹槽内部剪切流动特性对滑动减阻效果的影响,利用静、动滑动摩擦因数测试系统和计算流体力学方法,理论、实验和数值模拟研究了凹槽高宽比(e=0.5、1.0、2.0、3.0)、凹槽几何尺寸、壁面运动速度等因素,对凹槽内的剪切流动特性及壁面滑动减阻效果的影响.研究发现,凹槽结构增加了润滑油滑动减阻效果,凹槽几何结构对减阻效果有明显影响,当凹槽宽度L、深度H均为2 mm时,凹槽的减阻效果相对较好,且壁面运动速度对其剪切力减小率fτ的影响较小.此外,凹槽尺寸、壁面滑动速度对凹槽内流场特性有重要影响,不同工况下凹槽内部存在上下2个涡或者1个大涡和2个边角涡.结果表明:凹槽内的剪切流动特性对滑动减阻效果有重要影响,并可为滑块表面凹槽结构设计提供重要的指导.     

Kenics型静态混合器流动阻力的实验研究

本文分析了Ｋｅｎｉｃｓ型静态混合器的工作原理，分别以空气和水为实验介质，测定了静态混合器中的流动阻力，得出了单相流体流动摩擦系数ｆ与雷诺数的关联式以及气－液两相充体流动阻力的计算方法。和文献中所报道的结果基本相同。文中还分析了静态混合元件对流动阻力的影响。     

壁湍流周期性吹吸减阻的实验研究

为了研究局部周期性吹吸小扰动对湍流边界层的影响和湍流相干结构减阻控制机理,用实验方法研究了局部周期性吹吸小扰动与湍流边界层的相互作用.采用热线测速技术精细测量了施加吹扰动前后平板湍流边界层不同法向位置的流向、法向和展向速度分量的时间序列信号;通过测量扰动源下游近壁区域平均速度剖面的变化,发现在扰动下游一定空间范围内,粘性底层增厚和壁面减阻;通过对湍流度变化的分析,发现扰动影响猝发的发生;此外通过对展向平均涡量变化的分析发现,在扰动下游形成了2个定常的、强度相似的、大尺度的展向涡,它们起到流体滚动轴承的作用,减小了壁面摩擦阻力.     

疏水纳米通道内微流动数值计算方法研究

疏水表面水下减阻研究是当前减阻研究领域的热门课题之一,该类表面一般分布着微纳米尺度的微结构,其附近流动属微流动问题。以疏水纳米通道内微流动为例,探索了将现有微流动相关理论和方法应用于疏水性表面减阻研究的可行性,并结合疏水表面界面特性,给出了疏水纳米通道内微流动的分子动力学数值计算方法(MDS)。其中,在数学模型中,统计系综为正则系综(NVT),势能函数采用Lennard-Jones模型,壁面设定为刚性壁面,壁面疏水性则通过在势能函数中引入修正因子来表征;而在数值计算中,温度校正使用速度标定法,牛顿运动方程求解则采用Verlet算法。实例计算结果表明,疏水微通道内流体密度呈现内高、外低的振荡型对称分布特点,且随着壁面疏水性的增强,振荡程度减弱;同时疏水壁面处存在滑移现象,且滑移量随壁面疏水性增强而增大。     

Kenics型静态混合器流动阻力的实验研究

本文分析了ｋｅｎｉｃｓ型静态混合器的工作原理，分别以空气和水为实验介质，测定了静态混合器中的流动阻力，得出了单相流体流动摩擦系数ｆ与雷诺数的关联式（测量范围Ｒｅ＝７１１──１５４７７）──７５４７７）以及气──液两相流体流动阻力的计算方法（适用范围：气相雷诺数ＲｅＧ＝７１１──４７４６，液相雷诺数ＲｅＤ＝１２８９──１５４７７），和文献中所报道的结果基本相。文中还分析了静态混合元件对流动阻力的影响。     

煤矿机械液压和润滑系统目标清洁度的分析与研究

分析了常见的液压和润滑系统目标清洁度的确定方法，提出了通过液压元件模拟摩擦副污染磨损试验研究来建立现场条件下液压元件寿命估算的数学模型，给出了现场条件下元件寿命与油液污染度等级的关系，为煤矿机械液压和润滑系统目标清洁度的合理确定提供了理论依据。     

碳纤维主缆鞍座处抗滑移试验

为了解悬索桥碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastic,CFRP)主缆在鞍座处的抗滑移性能,对CFRP丝-鞍座界面的摩擦系数进行实测,结合实桥分析了多种鞍座两端CFRP主缆轴向拉力比对应的抗滑稳定安全系数.研究表明,CFRP主缆-鞍座界面的摩擦系数与界面压力无关;CFRP丝表面形式对摩擦系数有较大影响,微压纹单丝在鞍座处摩擦系数超过0.496;实桥中,当鞍座两端主缆轴向拉力比在1.02～1.08时,CFRP主缆鞍座处抗滑稳定安全系数大于4.7.     

针头表面改性及穿刺阻力实验

基于非光滑表面减阻理论,采用化学刻蚀的方法在不锈钢针头上构建微观结构。利用光学视频测试仪和超景深三维扫描系统分别对试样表面的润湿性和微观结构进行了检测与表征。通过测量接触角和穿刺阻力试验研究其疏水性和减阻特性关系,并对其穿刺减阻机理进行了分析。试验结果表明：试样接触角越大,减阻效果越明显。研究其机理发现,化学刻蚀形成的微观结构增加了针头表面的疏水性能,降低了针头表面的摩擦系数,从而达到了减阻效果。因此,经化学刻蚀方法可以在一定程度上调控不锈钢针头表面的疏水性进而控制其减阻特性。     

地下水除铁锰流速的探讨

对黑龙江省几个单位的除铁锰设备的进，出水质进行分析，过滤流速可以提高到15～25m/h。     

Wall slip behavior of polymer melts on capillary rheometer

Wall slip behavior of three commercial polymer melts polypropylene(iPP),low-density polyethylene(LDPE)(branched chains) and high-density polyethylene(HDPE)(linear chains) were studied by using a capillary rheometer with twin bores at different temperatures.The results show that a sudden first-stick-then-slip transition was observed for HDPE and a first-slip-then-stick transition was observed for LDPE and iPP as the shear rate sweep was done in an increased order,which shows that the chain structure has an obvious effect on the wall slip behavior of polymers.The critical shear stress for the onset of stick-slip transition increases linearly with temperature for HDPE,which accords with the disentanglement mechanism proposed by Brochard and de Gennes.While the extrapolation length used to quantify the magnitude of the transition remains about 0.05-0.09 mm for HDPE at 150-230 ℃.Also the relationship between the critical shear stress for the onset of wall slip and the molecular mass for polymer samples agrees with the disentanglement model of Brochard and de Gennes.The onset of slip-stick transition for LDPE and iPP at a critical shear stress may be interpreted as the shear thinning of the polymer chains at high shear rates,preventing further development of wall slip behavior.     

Directly searching method for slip plane and its influential factors based on critical state of slope

In order to determine the slip plane of slope directly by the calculation results of strength reduction method, and analyze the influential factors of slope stability, a numerical model was established in plane strain mode by FLAC3D for homogeneous soil slope, whose parameters were reduced until the slope reached the critical state. Then FISH program was used to get the location data of slip plane from displacement contour lines. Furthermore, the method to determine multiple slip planes was also proposed by setting different heights of elastic areas. The influential factors for the stability were analyzed, including cohesion, internal friction angle, and tensile strength. The calculation results show that with the increase of cohesion, failure mode of slope changes from shallow slipping to the deep slipping, while inclination of slip plane becomes slower and slipping volume becomes larger; with the increase of friction angle, failure mode of slope changes from deep slipping to shallow slipping, while slip plane becomes steeper and upper border of slip plane comes closer to the vertex of slope; the safety factor increases little and slip plane goes far away from vertex of slope with the increase of tensile strength. Foundation item: Project(20060533071) supported by the Doctoral Program Foundation of Higher Education of China; Project (20060400264) supported by China Postdoctoral Science Foundation; Project (50774093) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project (1343-74236000014) supported by Graduate Student Innovation Foundation of Hunan Province, China