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题名仿生喷嘴内壁微织构对浆料流动特性的影响
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作者
张锦程
胡焰
潘家保
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机构
安徽工程大学机械与汽车工程学院
安徽工程大学安徽省机器人产业共性技术研究中心
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出处
《表面技术》
北大核心
2025年第13期62-71,共10页
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基金
国家自然科学基金(52405445,52375227)
安徽省高等学校科学研究项目(2023AH050913)
+1 种基金
安徽工程大学引进人才科研启动基金(2023YQQ004)
安徽省重点研发与开发计划(2023t07020014)。
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文摘
目的探究具有不同形状、尺寸及方向的微织构内壁对浆体射流中浆料流动特性的影响,为优化喷嘴结构和提高加工效率提供理论支持。方法在喷嘴内壁设计不同形状、尺寸和方向的微织构,采用理论分析和有限元仿真方法探究不同微织构对浆料及颗粒流速的影响。结果浆料在无织构喷嘴内的流速为62.67 m/s,在带有矩形、三角形和弧形织构的喷嘴中的流速分别提升至62.95、63.24、65.37 m/s。在不同形状的微织构中,流畅的弧形与稳定的三角形及规则的矩形相比,表现出更为显著的减阻增速效果。通过探究弧形微织构尺寸发现,结构尺寸较小,则形成的涡旋不明显、增速效果较差;选择适中的织构尺寸时,能够更有效地达到减阻增速效果,浆料流速可达到71.3 m/s。在相同条件下进一步研究微织构方向对浆料流速的影响时发现,当微织构向轴线内凸时,涡旋分布更为均匀,对浆料的增速效益更明显。结论喷嘴内壁微织构的存在可以减小浆料流动时受到的阻力,提高浆料的流速。光滑弧形对流经喷嘴内壁的浆料的增益效果最为显著,选择适中的微织构尺寸对涡旋增速的效果更好。与此同时,当微织构向轴线内凸时,均匀的涡旋分布增益效果更优。设计一定形状、尺寸和方向的喷嘴内壁微织构表面,有利于提高浆体射流速度,降低磨料对喷嘴内壁的贴附和磨损,从而延长喷嘴的使用寿命。
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关键词
浆体射流
喷嘴
近壁面流速
微织构
浆料速度
减阻效果
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Keywords
slurry jet
nozzle
near-wall flow
micro-texture
slurry velocity
drag reduction effect
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分类号
TH16
[机械工程—机械制造及自动化]
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