针对节流孔板在不同工况下形成扰流、涡流和过度节流所诱发的噪声和振动等问题,为降低多级节流孔板空化与湍流噪声,借鉴莲藕孔结构,将每个节流孔隔开,以多条单孔结构孔板为研究对象,以最小压力和湍流动能作为评价指标,采用正交试验法对莲藕状孔板的尺寸参数开展流场性能的研究;通过极差分析得到各参数对流场性能影响的权重,并选出一组最优尺寸组合方案。结果表明孔板的最小压力分布范围与空化区域分布相似,通过缩小最小压力的分布范围可以有效减少空化现象;其次,适当增加孔板厚度与板间距在孔板下游延长射流区域,可以有效减少涡流的产生;增大入口、出口弧线尺寸可以改变流体流动状态,从而有效地降低了湍流动能,为实现类莲藕结构节流孔板在工程中的应用奠定了良好理论基础。

为解决膛线阴极相邻齿间电解液流场出现分散、不饱满和漩涡造成阴极烧伤、加工效率低的问题,根据仿生表面减阻机制,设计不同参数分布的仿生结构的工作齿,利用COMSOL仿真分析了仿生结构的形状参数与电解液流速、湍流参数和剪切速率的关系。结果表明:工作齿表面仿生尺寸为s=0.2 mm、h=0.05 mm的仿生结构不仅可以减小摩擦阻力,而且可以有效地稳定间隙流场。采用仿生阴极进行电解加工试验,对加工成型后切片进行测量分析,结果表明:仿生结构阴极满足设计要求,零件的加工精度得到保证。

受鱼类侧线结构的启发，设计了一种双T型结构的MEMS芯片。对该结构的核心元件T型梁进行最大应力与谐振频率分析，确定梁参数和压敏电阻的位置及其大小、尺寸。通过信号提取电路，对接收到的微弱电压变化信号值放大滤波后进行回波测距实验。测试结果得出：所设计的水听器可对水下障碍物进行距离探测，并实时LCD显示。

为了探究仿生叶片对离心风机气动性能、流场和声场的影响,将波形前缘、锯齿尾缘和表面凹坑3种仿生结构应用在离心风机叶片上,并对其流动和噪声辐射进行了数值计算。结果表明表面凹坑结构抑制了叶片吸力面上的分离流,提升了离心风机的全压和效率,但蜗壳壁面附近的压力脉动幅值增大,最终使噪声不降反增0.85dB;锯齿尾缘型风机虽然做功能力下降,但依然保持高效率,叶轮内流动状况改善,压力脉动明显削弱,总声压级平均下降5.04dB;波形前缘型风机气动性能与原型相比略有提升但相差不大,整体降噪3.14dB。

为克服传统薄壁管耐撞性恒定、环境适应性差的缺点,受马尾草结构的启发,提出一种可应用于薄壁管结构设计的磁流变仿生吸能单元的设想。建立了磁流变液仿生单元吸能理论模型和吸能可控度理论公式,对一定尺寸的磁流变液仿生单元进行了有限元仿真分析。结果显示:在一定尺寸和一定压缩条件下,流固耦合仿真和固体结构仿真预测的磁流变液和固体结构的吸能与理论模型预测结果相差分别仅为3.49%和2.16%,磁流变仿生单元吸能可控度随压缩长度的增加而减小,最高可达27.73%。在压缩近67%的长度下,可控度仍可达到12.29%,仿真预测的可控度值与理论值高度一致。最后,将仿真中一定尺寸的磁流变仿生吸能单元应用于传统9胞薄壁管中。对比结果表明:与传统9胞薄壁管结构相比,填充了磁流变仿生吸能单元的薄壁管总吸能量提高了293.7%,固体结构的比吸能提高了62....

为减少水液压阀中的气蚀和冲蚀造成的磨损,本文设计一种新的阀芯结构,通过采用全气蚀模型对其周围流场进行仿真,得到流场特性的理论分析结果。基于仿生学的Bio-TRIZ理论将生物学模型映射到工程学模型,设计一种仿红柳的抗冲蚀模型提高阀芯对冲蚀磨损的抵抗能力,然后用ISIGHT软件优化阀芯结构参数,最后通过FLUENT的复合模型计算了阀内部的气体体积率和冲蚀率,可以看出阀口处的气蚀和冲蚀都被大大减弱。