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Effect of bionic mantis shrimp groove volute on vortex pump pressure pulsation 被引量:4
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作者 GU Yun-qing ZHANG Wen-qi +3 位作者 MOU Jie-gang ZHENG Shui-hua ZHOU Pei-jian FAN Tian-xing 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第10期2399-2409,共11页
In order to reduce pressure pulsation of vortex pumps,the mantis shrimp was chosen as biological prototype and a bionic engineering model was developed from its abdominal segment grooves.Bionic mantis shrimp groove vo... In order to reduce pressure pulsation of vortex pumps,the mantis shrimp was chosen as biological prototype and a bionic engineering model was developed from its abdominal segment grooves.Bionic mantis shrimp groove volute vortex pump models with different numbers of grooves were developed,and numerical simulation methods were used to calculate the models to study the effects of the volute grooves on the pressure pulsation of a vortex pump.The results show that a bionic groove volute could effectively improve the pressure pulsation of a vortex pump outlet,and reduce the pressure pulsation around the pump’s tongue and other internal points.The pressure pulsation under different conditions is impacted by shaft frequency and blade frequency.The bionic groove structure has little effect on the external characteristics of the pump,but could improve the static pressure,velocity distribution,and vortex structure of the flow field.Additionally,pressure pulsation of the whole vortex pump is reduced. 展开更多
关键词 vortex pump bionic mantis shrimp groove VOLUTE pressure pulsation flow characteristic
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Numerical simulation of effect of bionic V-riblet non-smooth surface on tire anti-hydroplaning 被引量:4
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作者 周海超 王国林 +1 位作者 杨建 薛开鑫 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第10期3900-3908,共9页
Inspired by the idea that bionic non-smooth surfaces(BNSS) can reduce fluid adhesion and resistance, and the effect of bionic V-riblet non-smooth structure arranged in tire tread pattern grooves surface on anti-hydrop... Inspired by the idea that bionic non-smooth surfaces(BNSS) can reduce fluid adhesion and resistance, and the effect of bionic V-riblet non-smooth structure arranged in tire tread pattern grooves surface on anti-hydroplaning performance was investigated by using computational fluid dynamics(CFD). The physical model of the object(model of V-riblet surface distribution, hydroplaning model) and SST k-ω turbulence model were established for numerical analysis of tire hydroplaning. With the help of a orthogonal table L16(45), the parameters of V-riblet structure design compared to the smooth structure were analyzed, and obtained the priority level of the experimental factors as well as the best combination within the scope of the experiment. The simulation results show that V-riblet structure can reduce water flow resistance by disturbing the eddy movement in boundary layers. Then, the preferred type of V-riblet non-smooth structure was arranged on the bottom of tire grooves for hydroplaning performance analysis. The results show that bionic V-riblet non-smooth structure can effectively increase hydroplaning velocity and improve tire anti-hydroplaning performance. Bionic design of tire tread pattern grooves is a good way to promote anti-hydroplaning performance without increasing additional groove space, so that tire grip performance and roll noise are avoided due to grooves space enlargement. 展开更多
关键词 TIRE anti-hydroplaning bionic non-smooth surfaces(BNSS) numerical simulation
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液力透平仿生V型槽叶片的减阻机理研究 被引量:1
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作者 杨军虎 胡亚男 +3 位作者 王鸣帅 宋丹玉 方嘉诚 李佳旭 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第11期156-160,共5页
为了研究叶片仿生表面对液力透平性能的影响,基于鲨鱼皮肤表面结构的减阻特性,设计3种不同尺寸的V型槽,将其布置在透平工作面进口前段1/3处。利用RNG k-ε湍流模型对液力透平进行数值模拟及试验验证,研究不同流量下液力透平的外特性、... 为了研究叶片仿生表面对液力透平性能的影响,基于鲨鱼皮肤表面结构的减阻特性,设计3种不同尺寸的V型槽,将其布置在透平工作面进口前段1/3处。利用RNG k-ε湍流模型对液力透平进行数值模拟及试验验证,研究不同流量下液力透平的外特性、叶片壁面剪应力及透平内流特性。结果表明:与光滑表面叶片相比,3种V型槽叶片液力透平的水力效率均有提高。V型槽能够降低叶片近壁面流体的速度梯度,使流体与壁面之间的摩擦阻力减小,叶轮内湍动能减小,降低了能量耗散。1.125QBEP工况时,s=1.5 mm的V型槽液力透平水力效率增幅最大,为1.8%,V型槽叶片壁面剪应力降幅最大达43.97%。 展开更多
关键词 液力透平 仿生叶片 V型槽 剪应力 性能
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仿生圆弧微槽对离心叶轮气动性能影响的数值研究
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作者 樊宏周 雷伟鹏 +3 位作者 岳宝 张伟江 郭红涛 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期83-94,共12页
为提升离心叶轮的气动性能及降低流动损失,以鲨鱼表皮微沟槽为仿生原型,结合数控加工工艺开展了仿生圆弧微槽对离心叶轮气动性能影响的数值研究。针对叶片压力面和吸力面,首先在50%叶高处分别布置不同尺寸的仿生圆弧微槽,探求能使离心... 为提升离心叶轮的气动性能及降低流动损失,以鲨鱼表皮微沟槽为仿生原型,结合数控加工工艺开展了仿生圆弧微槽对离心叶轮气动性能影响的数值研究。针对叶片压力面和吸力面,首先在50%叶高处分别布置不同尺寸的仿生圆弧微槽,探求能使离心叶轮性能得到提升的最佳微槽尺寸;然后,分别按一定叶高间隔布置最佳尺寸的仿生圆弧微槽,研究微槽数量对离心叶轮流场和性能的影响;最后,按不同叶高间隔同时布置不同数量的仿生圆弧微槽,进一步探究其对气动性能的影响规律。数值结果表明:相对宽度为2%、深度为5%的微槽是提升离心叶轮性能的最佳微槽尺寸;在压力面和吸力面分别以7%、6%叶高间隔布置13、16条微槽,能够显著改善叶轮出口截面的流场分布,从而降低流动损失;在压力面和吸力面同时布置最佳尺寸及数量的微槽,能够进一步提升离心叶轮的气动性能,设计工况下等熵效率提升了0.63%,压比提升了0.40%。研究工作可为离心叶轮的设计优化及数控加工提供参考。 展开更多
关键词 离心叶轮 仿生圆弧微槽 数控加工 气动性能 等熵效率
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仿鸟翼微列螺旋槽干气密封性能分析与选型 被引量:25
5
作者 江锦波 彭旭东 +2 位作者 白少先 李纪云 陈源 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期274-281,共8页
为改善单向螺旋槽干气密封在高速条件下存在的泄漏率高、稳定性欠佳等问题,提出一种仿鸟翼微列螺旋槽端面干气密封结构.基于气体润滑理论,建立仿鸟翼微列螺旋槽的端面几何模型和数学模型,数值分析周向开槽宽度和径向开槽宽度对轴向气膜... 为改善单向螺旋槽干气密封在高速条件下存在的泄漏率高、稳定性欠佳等问题,提出一种仿鸟翼微列螺旋槽端面干气密封结构.基于气体润滑理论,建立仿鸟翼微列螺旋槽的端面几何模型和数学模型,数值分析周向开槽宽度和径向开槽宽度对轴向气膜刚度和泄漏率等密封特性参数的影响规律,给出仿鸟翼微列螺旋槽主要结构参数的优选值范围.在不同压力、线速度和膜厚条件下对比分析仿鸟翼微列螺旋槽干气密封与普通螺旋槽干气密封的开启力、轴向气膜刚度、泄漏率和刚漏比等密封特性,给出不同工况条件下两种型槽干气密封的密封性能等值线图.结果表明:在高速低压条件下,相较于单向螺旋槽干气密封,仿鸟翼微列螺旋槽干气密封的密封性和稳定性都有显著提升,其轴向气膜刚度增幅达到30%,泄漏率降幅达到10%.仿鸟翼微列螺旋槽干气密封性能等值线图的提出可为其工程选型及优化设计提供指导和借鉴. 展开更多
关键词 微列螺旋槽 仿生 性能等值线 干气密封
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鲨鱼盾鳞肋条结构的减阻仿生研究进展 被引量:18
6
作者 刘博 姜鹏 +3 位作者 李旭朝 桂泰江 田黎 秦松 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期14-17,21,共5页
鲨鱼体表覆有一层细小的盾鳞(Placoid scale),盾鳞上的脊状突起称为肋条(Riblet),肋条之间构成具圆弧底的沟槽。这种沟槽形态的鲨鱼盾鳞肋条结构(Riblet surfaces)具有良好的减阻作用。从盾鳞的结构、形态和功能出发,详细介绍了鲨鱼盾... 鲨鱼体表覆有一层细小的盾鳞(Placoid scale),盾鳞上的脊状突起称为肋条(Riblet),肋条之间构成具圆弧底的沟槽。这种沟槽形态的鲨鱼盾鳞肋条结构(Riblet surfaces)具有良好的减阻作用。从盾鳞的结构、形态和功能出发,详细介绍了鲨鱼盾鳞肋条结构减阻相关的流体动力学机理及其仿生材料模型的设计与测试方法,概括了目前肋条结构仿生材料的减阻应用情况,并展望了其未来的发展方向。 展开更多
关键词 仿生材料 鲨鱼皮 盾鳞 肋条结构 沟槽 减阻
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中低速下干气密封型槽仿生改进研究 被引量:8
7
作者 彭旭东 张风云 +1 位作者 白少先 李纪云 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期43-50,共8页
为解决干式气体端面密封在中低速或启动停车阶段密封性能不稳定的问题,在现有螺旋槽端面型槽结构的基础上借鉴仿生学设计方法提出了仿生多流通道螺旋槽干气密封端面结构.基于气体润滑理论模型,采用数值分析方法计算了气体端面气膜压力... 为解决干式气体端面密封在中低速或启动停车阶段密封性能不稳定的问题,在现有螺旋槽端面型槽结构的基础上借鉴仿生学设计方法提出了仿生多流通道螺旋槽干气密封端面结构.基于气体润滑理论模型,采用数值分析方法计算了气体端面气膜压力控制方程-雷诺方程,研究对比了普通螺旋槽和多流通道槽的端面压力分布.在改变操作参数和端面气膜厚度的条件下分析对比了普通螺旋槽和多流通道槽两种干气密封的开启力,泄漏率,刚度和刚漏比的变化规律,并研究了槽的通道数对密封性能的影响规律.结果表明:中低速下多流通道细长螺旋槽具有高的稳定性和好的密封性,汇流槽在增加密封稳定性的同时可降低泄漏率. 展开更多
关键词 干气密封 型槽 密封性能 仿生设计
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鲨鱼皮减阻结构的几何建模与数值分析 被引量:9
8
作者 谢峰 王秀英 雷小宝 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第7期1472-1476,共5页
鲨鱼体表布满了盾鳞,盾鳞上的肋条状突起使鲨鱼皮成为一种沟槽型非光滑表面,沟槽结构具有极好的减阻效果,探究该结构的表面特征,将其应用于流体中工作的器械表面可达到很好的减阻节能效果。这种非光滑表面的横、纵截面轮廓曲线是决定其... 鲨鱼体表布满了盾鳞,盾鳞上的肋条状突起使鲨鱼皮成为一种沟槽型非光滑表面,沟槽结构具有极好的减阻效果,探究该结构的表面特征,将其应用于流体中工作的器械表面可达到很好的减阻节能效果。这种非光滑表面的横、纵截面轮廓曲线是决定其结构的主要因素,首先对这两条曲线进行曲线拟合,接着利用曲面重构原理对此沟槽结构进行数学建模,然后利用流体动力学分析软件对所重构的表面进行减阻效果的数值仿真,并从剪应力、应变、速度递减规律三个角度分析实验结果。分析结果显示:构建的新模型在以上三个角度的分析比较中均不同程度地显示出较好的减阻效果。研究结果可为沟槽减阻结构的设计提供理论依据,为研究和开发高效的仿生减阻表面提供参考。 展开更多
关键词 仿生 减阻沟槽面 曲面重构 数值仿真
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螺旋槽轴承研究综述 被引量:10
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作者 汪久根 陈芳华 +1 位作者 陈李果 张勇强 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期1-7,共7页
针对螺旋槽轴承的设计、制造和性能评价,从仿生设计、润滑理论、摩擦磨损和制造技术四方面综述螺旋槽轴承的研究进展。螺旋槽轴承有轴槽轴承、止推轴承、圆锥面和球面螺旋槽轴承以及变结构螺旋槽轴承,其常用的润滑剂有空气、润滑油、水... 针对螺旋槽轴承的设计、制造和性能评价,从仿生设计、润滑理论、摩擦磨损和制造技术四方面综述螺旋槽轴承的研究进展。螺旋槽轴承有轴槽轴承、止推轴承、圆锥面和球面螺旋槽轴承以及变结构螺旋槽轴承,其常用的润滑剂有空气、润滑油、水和润滑脂,其润滑分析的方法有有限差分法、有限元法和边界元法;摩擦性能有摩擦特性的Stribeck曲线、摩擦力矩;磨损性能有磨损机制、磨损率和耐磨寿命;制造方法有数控铣削、成形车床车削、扭转挤压加工、掩膜腐蚀加工和激光加工等。提出螺旋槽轴承存在的技术问题,以期为提高螺旋槽轴承的性能和螺旋槽轴承的更广泛应用提供基础。 展开更多
关键词 螺旋槽轴承 仿生设计 润滑分析 摩擦 磨损 制造方法
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仿鸟翼型双流通槽干气密封静压特性模拟 被引量:4
10
作者 彭旭东 张风云 +1 位作者 白少先 李纪云 《排灌机械工程学报》 EI 北大核心 2013年第10期888-893,共6页
针对螺旋槽干气密封在低速下端面开启力不足、稳定性差的问题,借鉴飞鸟翼翅形状中翼尖和翼翅后缘的翅槽结构与小翼羽结构,从仿生学角度提出一种双流通螺旋槽端面干气密封(SDGS)端面结构,其特征是在螺旋槽的基础上开设一个密封堰.基于气... 针对螺旋槽干气密封在低速下端面开启力不足、稳定性差的问题,借鉴飞鸟翼翅形状中翼尖和翼翅后缘的翅槽结构与小翼羽结构,从仿生学角度提出一种双流通螺旋槽端面干气密封(SDGS)端面结构,其特征是在螺旋槽的基础上开设一个密封堰.基于气体润滑理论,建立了数值分析模型并定义了双流通S-DGS的主要几何参数.采用有限差分方法求解雷诺方程,研究了静压条件下几何参数对双流通S-DGS端面开启力、泄漏率、气膜刚度和刚漏比等密封性能参数的影响规律,并开展了双流通S-DGS的几何参数优化分析.结果表明:当密封堰周向宽度比0.4≤λ≤0.6,密封堰径向长度比0.6≤γ≤0.8,槽坝比2≤δ≤3,槽深5μm≤h g≤8μm,螺旋角15°≤α≤20°,槽堰比0.7≤η≤1.3时,双流通S-DGS具有最佳工作性能.研究结果为低速下干气密封的型槽设计提供了理论依据. 展开更多
关键词 双流通槽仿生 干气密封 有限差分法 密封性能
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带有仿生凹槽结构的活塞裙部优化设计 被引量:4
11
作者 吴波 丛茜 熙鹏 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第6期34-37,共4页
以某型发动机为研究对象,受生物界土壤动物蚯蚓和凹槽形减阻机构减阻运动的启发,将具有减阻耐磨性能的凹槽形态加工在发动机中的主要摩擦副气缸活塞裙部。根据标准活塞受力分布带情况,考虑到活塞受力的不均匀情况,设计了变槽深、宽和孔... 以某型发动机为研究对象,受生物界土壤动物蚯蚓和凹槽形减阻机构减阻运动的启发,将具有减阻耐磨性能的凹槽形态加工在发动机中的主要摩擦副气缸活塞裙部。根据标准活塞受力分布带情况,考虑到活塞受力的不均匀情况,设计了变槽深、宽和孔径的仿生结构,并将其加工在活塞裙部表面。运用正交试验方法制定了9种试验方案,理论研究算出每个试验中加载的边界载荷条件,进行有限元分析,得出可以考察活塞裙部减阻耐磨性能的三个目标变量:最大变形、最大应力、最大载荷。应用综合平衡分析法对试验指标进行优化设计,最终得出主次因素排序为:A孔槽分布类型、B凹槽深度、C凹槽宽度,最优水平为A3B1C3。 展开更多
关键词 发动机活塞 仿生凹槽 正交试验 优化设计 有限元分析
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仿生非光滑沟槽轮胎抗滑水性能研究 被引量:1
12
作者 刘从臻 孙运芬 +2 位作者 李永强 徐成伟 谢孟雨 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期55-62,共8页
基于仿生非光滑减阻理念,选择鲨鱼皮表面鳞盾沟槽作为研究对象,将仿生非光滑结构应用于复杂轮胎花纹沟底,在不改变轮胎其他性能的前提下提高轮胎抗滑水性能。以185/60 R15轮胎为例,运用计算流体力学方法,分析了3种仿生非光滑沟槽在不同... 基于仿生非光滑减阻理念,选择鲨鱼皮表面鳞盾沟槽作为研究对象,将仿生非光滑结构应用于复杂轮胎花纹沟底,在不改变轮胎其他性能的前提下提高轮胎抗滑水性能。以185/60 R15轮胎为例,运用计算流体力学方法,分析了3种仿生非光滑沟槽在不同水流速度下的减阻及抗滑水性能,进一步研究其减阻机理,并将优选结构应用到轮胎花纹沟底部。结果表明:仿生非光滑沟槽主要通过影响流体边界层结构实现减阻;与原胎相比,仿生胎可有效降低轮胎表面动水压力,提高轮胎滑水速度,保障车辆在湿滑路面的行驶安全性。 展开更多
关键词 轮胎花纹沟 仿生非光滑沟槽 减阻机理 边界层 动水压力
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具有鸟翼轮廓仿生槽的动静压气体轴承静态特性分析
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作者 李树森 杨非 +1 位作者 陈群 陈宝 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期23-29,共7页
基于仿生学原理和几何重构法,在动静压气体轴承上设计具有鸟翼轮廓仿生槽,以提高其承载能力及刚度。运用变分法求解雷诺方程并使用FLUENT软件,对鸟翼轮廓仿生槽动静压气体轴承进行静态特性仿真分析,研究轴颈转速、供气压力、偏心率、槽... 基于仿生学原理和几何重构法,在动静压气体轴承上设计具有鸟翼轮廓仿生槽,以提高其承载能力及刚度。运用变分法求解雷诺方程并使用FLUENT软件,对鸟翼轮廓仿生槽动静压气体轴承进行静态特性仿真分析,研究轴颈转速、供气压力、偏心率、槽深以及槽偏角对轴承静态特性的影响。结果表明:在偏心率相同时,随着轴颈转速的增加,轴承承载能力和刚度随之增大,随着供气压力的增加,轴承承载能力逐渐增加、刚度逐渐减小;当气膜厚度一定时,随着槽深的增加,轴承承载能力和刚度呈现先增加后减小的趋势,随着槽偏角的增加,轴承承载能力和刚度呈现先增加后减小的趋势。 展开更多
关键词 动静压气体轴承 鸟翼轮廓仿生槽 静态特性 承载能力 刚度
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仿生多尺度沟槽织构对表面摩擦性能的影响 被引量:25
14
作者 缪晨炜 郭智威 袁成清 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期22-30,共9页
仿生织构是仿照生物结构在摩擦副表面加工出特定尺度的纹理结构,以达到预期的表面性能,在工况恶劣的机械摩擦中拥有广阔的应用前景。参考蚯蚓头部多尺度沟槽织构,基于沟槽织构的基本结构参数深度、宽度、间距,在球墨铸铁和灰铸铁表面设... 仿生织构是仿照生物结构在摩擦副表面加工出特定尺度的纹理结构,以达到预期的表面性能,在工况恶劣的机械摩擦中拥有广阔的应用前景。参考蚯蚓头部多尺度沟槽织构,基于沟槽织构的基本结构参数深度、宽度、间距,在球墨铸铁和灰铸铁表面设计并激光加工多种梯度变化的沟槽织构,利用RTEC多功能摩擦磨损试验机中的销盘模块进行试验,从摩擦因数、磨损量、表面形貌、能量损耗、SEM、元素分布等方面分析其表面摩擦性能及机理。结果表明:同种织构应用于不同材料表面时,摩擦副的摩擦性能会呈现差异性,材料应作为设计织构参数时考虑的要素之一;沟槽织构的结构参数是影响表面抗磨损能力的主要因素之一;间距梯度沟槽织构相较于其它类型的多尺度沟槽织构,拥有最佳的表面性能,得益于其优秀的油膜形成、补充、稳定以及磨屑储存、冲刷能力。 展开更多
关键词 仿生 沟槽织构 多尺度 激光加工 能量损耗
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具有仿生内表面结构的弯管抗冲蚀特性数值分析 被引量:6
15
作者 郭姿含 张军 +1 位作者 黄金满 李晖 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期90-100,共11页
目的 管道冲蚀是气固两相流动中不可忽视的重要问题,直接影响管路系统的安全运行及管道的使用寿命。针对这一问题,从仿生学角度,参照沙漠红柳、沙漠蝎子等的体表形态,设计三角形槽、矩形槽、等腰梯形槽3种抗冲蚀特性的弯管仿生表面结构... 目的 管道冲蚀是气固两相流动中不可忽视的重要问题,直接影响管路系统的安全运行及管道的使用寿命。针对这一问题,从仿生学角度,参照沙漠红柳、沙漠蝎子等的体表形态,设计三角形槽、矩形槽、等腰梯形槽3种抗冲蚀特性的弯管仿生表面结构。方法 运用CFD-DPM方法,采用Finnie冲蚀模型,考虑颗粒与流体的双向耦合作用,对所设计的具有仿生表面结构的弯管抗冲蚀特性进行模拟,并考虑不同流速、颗粒质量流量对冲蚀的影响。在数值模拟基础上,采用正交试验法分析三角形槽仿生结构的3个主要参数对抗冲蚀特性的影响。结果 数值模拟结果表明,具有仿生表面结构的弯管冲蚀主要出现在弯头35°~60°区域槽的底部。3种槽表面仿生结构均可提高弯管的耐磨性,三角形槽的抗冲蚀特性最佳,提高了约38.33%,矩形槽次之,提高了约28%,等腰梯形槽最差,仅提高了约8.33%,且3种仿生表面结构的抗冲蚀性能优劣次序不随流速和颗粒质量流量的变化而变化;正交试验结果表明,在三角形槽中影响冲蚀的因素依次为槽间距、槽宽、槽深,最佳组合结构的抗冲蚀性能相较于普通弯管提升了约41.5%。结论 槽形仿生表面结构减小了颗粒与壁面的碰撞,降低了碰撞速度,从而减小了冲蚀。抗冲蚀性能最优的表面仿生结构为三角形槽,矩形槽次之,等腰梯形槽最差。在三角形槽中影响冲蚀的因素依次为槽间距、槽宽、槽深。该研究可对弯管的抗冲蚀特性设计提供新的思路。 展开更多
关键词 弯管 CFD-DPM 冲蚀 气固两相流 仿生表面 数值模拟 三角形槽
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“仿生学”沟槽减阻仿真分析及机理研究 被引量:6
16
作者 陈璠 徐朋飞 《航空发动机》 北大核心 2021年第2期28-32,共5页
"仿生学"沟槽结构在航空发动机叶片减阻和燃滑油系统减阻等领域有潜在的应用前景。为获得该结构构型参数和雷诺数对减阻效果的影响规律,通过对鲨鱼及海豚表皮特征进行仿生设计了横向和纵向沟槽,利用数值模拟方法对不同沟槽构... "仿生学"沟槽结构在航空发动机叶片减阻和燃滑油系统减阻等领域有潜在的应用前景。为获得该结构构型参数和雷诺数对减阻效果的影响规律,通过对鲨鱼及海豚表皮特征进行仿生设计了横向和纵向沟槽,利用数值模拟方法对不同沟槽构型在不同雷诺数下的减阻效果开展了对比研究和机理分析。结果表明:横向和纵向沟槽构型减阻率均随雷诺数增大而减小,并且雷诺数影响占主导地位。对于横向沟槽构型,沟槽间距较大的构型沿程阻力占主导,在相对高雷诺数下减阻效果较好;沟槽数量较多的构型局部阻力占主导,在相对低雷诺数下减阻效果较好;无间距构型在相对低雷诺数下减阻效果最好,减阻率约为4.14%。对于纵向沟槽构型,减阻率比横向沟槽的高约1个百分点,雷诺数对减阻效果影响不大。 展开更多
关键词 沟槽 减阻率 仿生学 局部阻力 沿程阻力 雷诺数 航空发动机
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仿猪笼草口缘结构功能针织物的设计与应用 被引量:2
17
作者 俞旭良 丛洪莲 +1 位作者 孙菲 董智佳 《纺织学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期72-78,共7页
为实现水分在织物表面的快速传导以改善服装的热湿舒适性能,仿生猪笼草口缘区表面上的液体单方向连续搬运机制设计功能织物。通过对猪笼草口缘区的3层微沟槽结构进行研究,在双面圆机上采用单面平针组织与双罗纹组织设计与仿生结构形态... 为实现水分在织物表面的快速传导以改善服装的热湿舒适性能,仿生猪笼草口缘区表面上的液体单方向连续搬运机制设计功能织物。通过对猪笼草口缘区的3层微沟槽结构进行研究,在双面圆机上采用单面平针组织与双罗纹组织设计与仿生结构形态一致的织物并建立等大的结构模型,通过将织物结构的测量参数导入ANSYS软件进行流体有限元分析,模拟汗液在织物表面的运动场景,同时对仿生结构织物进行芯吸高度、液态水分管理测试实验。结果表明:该模型可提升约43%的水流传递速度,实验结果与模拟效果较为相似,仿生结构织物具有优异的水分传递功能,可应用于导水鞋面等领域,为功能针织物的设计与开发提供一定参考。 展开更多
关键词 猪笼草 口缘结构 水分传递 微沟槽结构 有限元模拟 导水鞋面 仿生织物 针织物
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基于鲨鱼盾鳞结构的仿生V型槽动静压气体轴承静态特性分析
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作者 陈宝 李树森 +1 位作者 杨非 陈群 《林业机械与木工设备》 2022年第6期42-48,53,共8页
研究对象为小孔节流动静压气体轴承,通过对鲨鱼盾鳞结构模型曲线的拟合,确定气体轴承槽型结构为V型。运用雷诺方程公式推导求解仿生V型槽动静压气体轴承并且利用Fluent对静态特性进行仿真分析。分析仿生V型槽与供气压力、偏心率和结构参... 研究对象为小孔节流动静压气体轴承,通过对鲨鱼盾鳞结构模型曲线的拟合,确定气体轴承槽型结构为V型。运用雷诺方程公式推导求解仿生V型槽动静压气体轴承并且利用Fluent对静态特性进行仿真分析。分析仿生V型槽与供气压力、偏心率和结构参数(槽长比、槽宽比、槽深比)对轴承静态特性的影响规律。结果表明:同供气压力下,静态特性与偏心率呈现正相关趋势,刚度与偏心率呈现负相关趋势。在不同供气压力状态下,静态特性随着仿生V型槽的槽长比和槽深比的增加而增强,然后减弱,随着槽宽比增加呈现先迅速增加后缓慢增加的趋势。 展开更多
关键词 动静压气体轴承 小孔节流 仿生 V型槽 静态特性
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耕整播一体机鲨鱼背鳍仿生刀片设计与试验
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作者 刘文广 郝晋璋 +3 位作者 赵永来 王利鹤 逯峻伊 赵港 《农业工程学报》 2025年第16期35-45,共11页
为解决耕整播一体机作业过程中面临的土壤回填和碎土效果不佳,以及耕作阻力较大等问题,该研究基于鲨鱼背鳍的轮廓曲线设计了一种仿生直刃旋耕刀。通过高斯方程对背鳍轮廓进行拟合,结果显示拟合决定系数R2接近1且残差平方和SSE(sum of sq... 为解决耕整播一体机作业过程中面临的土壤回填和碎土效果不佳,以及耕作阻力较大等问题,该研究基于鲨鱼背鳍的轮廓曲线设计了一种仿生直刃旋耕刀。通过高斯方程对背鳍轮廓进行拟合,结果显示拟合决定系数R2接近1且残差平方和SSE(sum of squares of the residuals)值接近0,验证了所用函数方程的优越性及数据预测的准确性。借助离散元仿真软件,以刀辊回转速度n、机具前进速度v和耕作深度h为因素,以回填率Pr、碎土率I和耕作阻力F为指标,进行二次正交旋转组合仿真试验。结果显示,当刀辊回转速度为241 r/min,机具前进速度为0.65 m/s,耕作深度为120 mm时,仿生旋耕刀-土壤颗粒接触模型具有最优解。室内土槽试验进一步验证,仿生旋耕刀回填率为84.34%,碎土率为79.7%,平均耕作阻力为87.25N,在同等运动参数条件下相较于直刃刀、弯形刀和凿形刀,回填率分别提升了11.98%、36.62%、23.2%;碎土率分别提升了15.07%、6.89%、10.32%;耕作阻力分别降低了15.59%、28.83%、24.38%,并且各指标与仿真结果的相对误差分别为3.7%、3.2%和4.5%,仿真试验和室内土槽试验结果表明仿生旋耕刀在减少耕作阻力的同时,可提高带状旋耕作业的回填率和碎土率,验证了设计的正确性。研究结果可为带状旋耕装置的研发与优化提供支撑。 展开更多
关键词 离散元 仿真 仿生 旋耕刀 土槽试验 鲨鱼背鳍 回填率
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