Friction and wear performances of hot filament chemical vapor deposition multilayer diamond films coated on silicon carbide under water lubrication

Tribological properties of chemical vapor deposition (CVD) diamond films greatly affect its application in the mechanical field. In this paper, a novel multilayer structure is proposed, with which multilayer diamond films are deposited on silicon carbide by hot filament CVD (HFCVD) method. The different micrometric diamond grains are produced by adjusting deposition parameters. The as-deposited multilayer diamond films are characterized by scanning electron microscope (SEM) and white-light interferometry. The friction tests performed on a reciprocating ball-on-plate tribometer suggest that silicon carbide presents the friction coefficient of 0.400 for dry sliding against silicon nitride (Si₃N₄) ceramic counterface. With the water lubrication, the corresponding friction coefficients of silicon carbide and as-deposited multilayer diamond films further reduce to 0.193 and 0.051, respectively. The worn surfaces indicate that multilayer diamond films exhibit considerably high wear resistance.     

负重型外骨骼机器人液压阀块流道的流场分析及优化

为了研究负重型外骨骼液压动力单元温升及噪声过大的问题,利用ANSYS Fluent软件对负重型外骨骼液压阀块内部流道主要组成部分Z型流道和交叉流道进行计算流体动力学仿真,分别设计了5组不同尺寸的仿真试验,分析不同流道尺寸下流体速度稳定性与压力损失变化情况. 仿真试验表明,对于流道直径为5 mm的外骨骼动力单元液压阀块交叉流道压力损失随着进出口流道偏心距的增大而增大,流体速度在偏心距为 1.25 mm时稳定性最好;Z型流道压力损失在进出口流道之间的距离为 17 mm时达到最小,流体速度随着该距离的增大其稳定性上升. 优化过后的样机试验表明,液压阀块最大温度下降了3.3 ℃,最大噪声下降了7.6 dB.      

微重力下气液分离特性的数值模拟

微重力下离心式气液分离技术以分离环境不受重力条件的影响而广泛应用于航天器流体技术、环境控制与生命保障系统等领域.本文对微重力工况下离心式气液分离特性进行了数值模拟研究,通过正交实验法分析在转速、入口速度、含气量、黏度、温度综合作用时,各因素影响的主次关系.结果表明,转速、含气量、温度、黏度对分离效率的影响比较明显,且随转速、含气量、温度的增加,分离效率逐渐增加,而随黏度的增加分离效率逐渐降低,入口速度对分离效率的影响较小,这与美国地面实验的趋势大致相同,分离效率在92％～94％范围内.研究结果可为我国空间站环控生保技术采用蒸汽压缩蒸馏方法进行尿液分离的进一步研究提供基础数据.     

转动惯量误差对汽车碰撞模型计算结果的影响

为了有效控制车辆转动惯量误差对汽车碰撞模型计算结果的影响,应用摄动理论分析了车辆转动惯量误差对模型计算结果的影响规律.应用碰撞前车速曲线平均斜率、车速方向角曲线平均斜率和角速度曲线平均斜率,研究了车辆转动惯量误差对模型计算结果的影响程度.根据影响程度能够确定满足模型计算结果精度要求的车辆转动惯量取值范围.研究结果表明:当限制车辆转动惯量误差在7.94%范围内时,模型计算结果相对误差5%.      

高效液相色谱法测定水溶液中芘的实验研究

建立表面活性剂与有机物共存体系中芘测定的高效液相色谱法.采用C18反向色谱柱(2.1mm×100mm,5μm),通过调节和控制流动相、柱温、流速等因素,得到芘的优化测试条件.结果表明:流动相选用乙腈-水(80:20,V/V),流速0.20mL·min-1,柱温25℃是最优测试条件.同时,对TX-100存在与不存在情况下芘的测试结果进行比较分析,使用OriginPro 8.6对实验数据进行线性拟合,并进行统计学t检验,结果表明:X-100存在与否对水溶液中芘的测定没有显著影响.     

铝熔体吹气发泡过程的水模拟研究

通过水模拟实验描述了气泡在铝熔体中的形成过程,结合铝熔体发泡实验,研究了不同工艺参数对浸没孔中气泡形成尺寸的影响.研究结果表明,气泡在膨胀过程中为椭球体.当出气管的最大往复平动线速度由0变为366 mm/s时,水溶液表面气泡尺寸从3.4减小至2.6 mm,泡沫铝的胞直径由10.4减至3.0 mm.水模拟实验结果表明,随着气流量的增加（0.025~0.075 L/min）以及聚乙烯醇水溶液粘度的增大（2.27~16 mPa.s）,气泡的直径由1.5增加到2.7 mm;随着出气口距液面距离从150增至330mm,气泡直径从2.3增至2.6 mm,而实际泡沫铝胞直径为2.7 mm,考虑静压力并修正后,实验值与预测值的相对误差由15.45%减小至3.22%.     

基于时变边界屋面积雪分布数值模拟

为了预测风作用下屋面积雪的分布,采用Euler-Euler两相流混合模型,结合最新改进的k-ω模型等数值方法开发分析程序,对风致屋面积雪分布进行了数值模拟.模拟中为考虑积雪对屋面绕流的影响,计算区域边界根据雪深变化采用时变边界.对一典型阶梯形屋面积雪分布进行数值模拟,获得了几种不同状态下屋面积雪分布的时间历程.模拟结果表明:随着时间的发展,屋面积雪分布对屋面绕流产生较大影响,屋面积雪沉积率随之发生变化;模拟时长22 h的计算结果与实测结果基本一致,不考虑积雪对屋面绕流的影响将产生较大误差;不同风速比下模拟的屋面雪深分布形态基本一致,但入流风速比越小,雪深分布系数相对越大,达到近似分布的模拟时间就越短.      

气体动理论的基本统计规律的建立

首先推出了气体分子热运动速度分量和角速度分量分布的统计规律,再根据此统计规律建立了气体的分子速度和角速度、分子速率、气体的温度、理想气体压强、均分定理、内能、平均碰撞频率、均自由程的统计规律.     

Fabrication and drilling tests of chemical vapor deposition diamond coated drills in machining carbon fiber reinforced plastics

Chemical vapor deposition (CVD) diamond coated drills are fabricated by depositing diamond films on Co-cemented tungsten carbide (WC-Co) drills. The characteristics of as-deposited diamond coatings are investigated by scanning electron microscope (SEM) and Raman spectra. To evaluate the cutting performance of diamond coated drills, comparative drilling tests are conducted using diamond coated and uncoated WC-Co drills, with carbon fiber reinforced plastics (CFRPs) as the workpiece on a high-speed computer numerical control (CNC) machine. Thrust force and tool wear are measured during the drilling process. The results show that diamond coated drill exhibits better cutting performance, compared with the uncoated drill. The value of flank wear is about 70 μm after machining 90 holes, about a half of that of theWC-Co drill with 145μm after drilling only 30 holes. The wear rate of WC-Co drill is higher than that of diamond coated drill before diamond films peeling off. The diamond coated drill achieves more predictable hole quality. The improved cutting performance of the diamond coated drill is due to the high hardness, wear resistance and low coefficient of friction.     

变间距弧型除水器动力学特性研究

根据N-S方程组描述了冷却塔变间距弧型除水器内的气液两相流动,采用SSTk-ω模型及颗粒轨道模型对方程组进行封闭,针对除水效率建立了该类除水器的数学模型.通过调节结构参数（除水器板间距）和工况参数（气体流速、液滴直径）,对弧型除水器内多相流流场进行数值模拟计算,分析了各参数对变间距弧型除水器分离效率和压降的影响,提出了提高脱水率的可行性方案.研究发现：液滴直径越大,双通道的弧型除水器的除水效率越高;在低于临界流速的情况下,气速越大,分离效率越大,但达到临界速度以后,变化就不明显;相邻的两个折板间距越小,除水器除水效率越高.     

Understanding Spray Coating Process: Visual Observation of Impingement of Multiple Droplets on a Substrate

Spray coating is a facile deposition process with numerous existing and emerging applications. However, spray coating is a stochastic process comprising impingement of many droplets which upon impact on a heated substrate may dry or solidify individually or coalesce first to form a thin liquid film and then dry to yield a thin solid film. There is very limited knowledge on how this process occurs; therefore in this work, high speed imaging is used to visualize the spray coating process. Two model solutions including food-dye with properties like those of water, and poly (3, 4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT:PSS), a polymeric solution, are sprayed onto permeable glossy paper and regular impermeable glass substrates. Substrates are kept at room temperature and 80 °C elevated temperature. In some cases, a vertical ultrasonic vibration is imposed on the substrate to study its effect on the coating process. It is observed that the spray coating process is highly random and stochastic. A higher substrate temperature results in a better coating process in that a more uniform and defect-free coating forms. Imposed vibration in the case of glossy paper substrates results in better droplet spreading and more uniform coating. The results also show that under the conditions of these experiments, impinged droplets dry individually or as islands of multiple coalesced droplets to form a coating. In other words, at used spray flow rate and spray droplet size, a continuous thin liquid film does not form prior to drying even at room temperature. Further systematic studies and high magnification lenses are required to visualize and understand the details of the process.     

智能网联车环境下高速匝道汇入车流轨迹优化模型

为了解决传统匝道控制车流汇入时车辆需要减速至停止，从而造成延误时间过长的问题，提出了一种智能网联车环境下的高速匝道汇入车辆轨迹优化的两阶段优化模型，其中，第1 阶段优化车辆进入匝道口的时序；第2 阶段基于第1 阶段的最优时序，优化车辆轨迹. 根据所构建的模型设计了一种启发式算法优化车辆通过匝道冲突区域的时序，然后结合 GPOPS工具优化车辆的轨迹.为了验证所提出方法的有效性，将所提出的方法应用到20 min 随机到达的车流，进行仿真实验.实验结果表明，与先进先出的方法相比，本文所提出的方法能够使总延误减少59.7%，总油耗减少10.5%，说明该方法能够实现车辆以较高的速度通过匝道冲突区域，有效地减少了车辆汇入延误，同时也节约了油耗.     

智能网联车环境下高速匝道汇入车流轨迹优化模型

为了解决传统匝道控制车流汇入时车辆需要减速至停止,从而造成延误时间过长的问题,提出了一种智能网联车环境下的高速匝道汇入车辆轨迹优化的两阶段优化模型,其中,第1 阶段优化车辆进入匝道口的时序;第2 阶段基于第1 阶段的最优时序,优化车辆轨迹. 根据所构建的模型设计了一种启发式算法优化车辆通过匝道冲突区域的时序,然后结合 GPOPS工具优化车辆的轨迹.为了验证所提出方法的有效性,将所提出的方法应用到20 min 随机到达的车流,进行仿真实验.实验结果表明,与先进先出的方法相比,本文所提出的方法能够使总延误减少59.7%,总油耗减少10.5%,说明该方法能够实现车辆以较高的速度通过匝道冲突区域,有效地减少了车辆汇入延误,同时也节约了油耗.     

船舶尾轴可控式机械密封变工况性能试验研究

围绕研究变工况机械密封端面的热力学特性以及密封能力这一目标,进行船舶尾轴可控式机械密封模拟试验台架的设计,包括对密封试验台、介质加压装置、密封环端面温度测试系统、摩擦转矩测试系统、泄漏量测试系统和弹簧比压测试系统等装置的研制.并通过模拟试验,得到在不同工况下,转速、弹簧比压、介质压力对机械密封的端面温度、泄漏量、摩擦转矩的影响规律.     

Numerical analysis and experimental study of the effect of workpiece thickness on flow field in laser cutting

Based on Navier-Stokes equation and renormalization group (RNG) onflow model, the 3D symmetrical impinging jet model of laser cutting is established by adopting a taper nozzle and a convergence nozzle. Numerical simulation of gas flow in laser cutting is used to investigate the effect of workpiece thickness on flow field of assist gas in cutting slot. The isolines of static pressure as well as the distributions of static pressure and velocity are analyzed in details with different workpiece thickness, and the trend of dynamics characteristics of gas jet is shown in the study. For taper nozzles and convergence nozzles, the dynamic structure of assist gas being close to the lower surface of workpiece is exacerbated while the cutting quality and cutting efficiency become worse with the increasing of workpiece thickness. The parallel degree between assist gas and the axis of convergence nozzle is better than that of taper nozzle after the gas goes out of the nozzles. Two typical subsonic nozzles are designed for the cutting experiment at the end of the paper.     

高速动车组车内流场数值分析

运用FLUENT软件对高速动车组整车三维流场进行了数值模拟,计算中综合考虑了车体壁面传热、人体散热、太阳辐射等多种传热过程,通过计算获得了车内速度场、温度场分布,得出客室内风速满足UIC553的相关规定,同时针对流场中温度分布不均匀,对影响流场分布的相应结构进行了优化分析,提高了温度分布的均匀性．这些计算结果可用于指导高速动车组空调系统及车内气流组织的优化设计．     

轮缘推进器水润滑橡胶弹支可倾瓦推力轴承均载特性

为了探讨船舶轮缘推进器(RDT)橡胶垫支撑水润滑推力轴承的均载特性,提出了推力轴承均载特性参数测试方法;在多功能立式水润滑试验台上,以用于RDT的内径124 mm、外径196 mm水润滑橡胶垫支撑推力轴承为试验对象,在盘面上选取轴承平均半径的截面,对称布置1个微型压力传感器和1个微型温度传感器,随着轴一起旋转,采用无线...     

航空发动机面式空气滑油散热器的性能分析

为了改进航空发动机在地面停机、起飞滑跑等工况下散热能力差的问题，利用发动机进气道作为传热表面设计了一款面式空气-滑油散热器，并基于4分块、7分块、直平面代替弧面等分区模拟的方法开展了其传热特性研究及分块模拟的等效性分析. 研究结果表明:采用4分块、7分块以及直平面代替弧面等条件下散热器和滑油温度分布及变化趋势都基本相似，且温度差都在1 K以内，通过滑油侧与空气侧计算出的单元散热器散热量偏差也都在5%以内；采用分区模拟进行大型面式散热器的散热特性分析以及采用“以直代曲”等方法模拟弧长与直径比在0.203以下的弧面具有可行性和可靠性.      

La0.7Sr0.3MnO3单晶外延薄膜制备及其磁电阻特性

为制得性能良好的涂层导体用La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)缓冲层薄膜、研究LSMO薄膜的低磁场磁电阻效应,利用高分子辅助化学溶液沉积法,在LaAlO3(LAO)单晶基底上制备了一系列钙钛矿LSMO单晶外延薄膜.考虑氩气和氧气退火气氛对LSMO成相的影响,研究了氩气退火条件下样品的织构、形貌情况和氧气退火条件下制得的样品的输运性质及磁电阻效应.研究结果表明:氩气下采用高分子辅助的化学溶液沉积法有利于制备出低成本、高性能的涂层导体用单一LSMO缓冲层;氧气下退火制得的薄膜c轴取向生长良好,并且电阻-温度曲线出现绝缘体-金属相变,其磁电阻值在200~300 K范围内不随温度变化,在1 T磁场室温下磁电阻值约为-26.0 %.      

三乙醇胺含量对化学浴法制备硫化铜薄膜的影响

为了研究三乙醇胺(TEA)在化学水域沉积法工艺中的作用,本文以氯化铜, 硫脲, 氨水和三乙醇胺为原料, 采用化学浴沉积法在玻璃基底表面成功制备了硫化铜薄膜. 研究了三乙醇胺不同含量对薄膜的厚度、结构,、形貌和光学性能的影响, 并分析了反应机理. 研究结果表明:三乙醇胺在反应中起到络合剂的作用,随着三乙醇胺含量的增加, 反应诱导时间延长到23 min; 沉积时间相同的情况下,组成薄膜的颗粒粒径变大且薄膜增厚240 nm, 同时透射率呈现出减小的趋势.