使用Fluent软件对注塑机螺杆均化段的流场进行三维数值模拟,分析了不同螺杆转速下流道内PP熔体温度、速度、表观黏度、塑化能力的变化。从分析结果发现,随着螺杆转速的增加,均化段出口速度增加,温度降低,表观黏度增大,温度和表观黏度均匀性下降。将模拟仿真的表观黏度代入理论塑化能力公式,并通过实验分析实际塑化能力和理论塑化能力的差异。

为研究机制砂颗粒形状对砂浆流变性能的影响,使用数字图像处理技术(DIP)对砂颗粒形状进行了定量表征,设计试验测量了砂浆流变曲线并计算了砂浆屈服应力与表观黏度。结果表明,机制砂的长宽比(E)、宽高比(F)比天然河砂分别大14%、18%,说明机制砂棒状和片状程度高于天然河砂;砂浆流变曲线反映出砂颗粒形状不规则会导致砂浆流动阻力增大,在高体积分数下更为显著;根据Chateau模型拟合40%体积分数机制砂砂浆屈服应力是天然河砂的1.5倍;砂浆表观黏度分析发现,机制砂砂浆表观黏度大于天然河砂,在低剪切速率下尤其明显。

使用流变仪在不同磁感应强度(0~0.86T)、不同剪切速率(100~1 000s-1)下测得羰基铁粉磁流变液的剪切应力和表观黏度,分析了其剪切性能,并通过拟合得到了剪切应力和磁感应强度的定量关系。结果表明:在相同的磁感应强度下,随着剪切速率的增加,该磁流变液的剪切应力缓慢增大,表观黏度成指数下降;该磁流变液的黏度变化符合Herschel-Bulkley模型,磁感应强度越大,其剪切稀化效应越明显;当磁感应强度分别在0~0.23T,0.45~0.65T范围内时,剪切应力和磁感应强度之间均存在指数关系,指数值分别为1.50,0.57,当磁感应强度在0.23~0.45T范围内时,剪切应力随磁感应强度的增加呈线性增大。

为了研究转盘结构对盘式磁流变液制动器的性能的影响,对制动器磁流变液流场进行了仿真和试验研究。根据制动器的结构特点和磁流变液宾汉模型理论,运用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)软件Fluent对不同转盘结构下,制动器内磁流变液流场的速度、压力、黏度及剪切应力分布进行仿真,得到制动力矩随结构和磁场强度的变化规律,并进行了试验验证。仿真及试验结果表明:磁流变液腔室宽度对制动力矩影响较小,表面开辐射状槽时转盘制动力矩最大,开有通孔的情况次之,开环形槽时制动力矩最小。研究结果为磁流变液制动器的结构设计提供了参考依据。

为研究不同体积分数磁流变液的剪切性能,分别制备出不同体积分数(10%、20%、30%、40%)的四种磁流变液;使用流变仪分别测出这四种磁流变液在不同剪切速率(0~1 000 s-1)下的剪切应力和表观黏度,分析其剪切性能;并用Bingham模型进行拟合,得到剪切应力、表观黏度和体积分数之间的定量关系。结果表明:在相同的体积分数下,随着剪切速率的增加,磁流变液的剪切应力缓慢增大,表观黏度呈指数下降;剪切速率不变的前提下,随着体积分数从10%增大到40%,磁流变液的屈服应力从3. 9 kPa增大到14. 2 kPa,表观黏度明显增大,塑性黏度系数从3. 2增大到3. 7,流动特性指数n减小。可见,体积分数高的磁流变液其剪切性能越好,在智能机构等方面得到广泛应用。

为研究脂润滑角接触球轴承温升的影响因素以及润滑脂在轴承运转中的老化过程,对7008C角接触球轴承进行了温升试验,分析了轴向预紧力、转速、室温对轴承温升的影响,并测试了不同转速、运转时间、轴向预紧力下润滑脂表观黏度及红外光谱的变化。结果表明在一定的轴向预紧力下,轴承温升随轴向预紧力的增加呈先增加后减小再增加的趋势,轴向预紧力对润滑脂表观黏度的影响本质是对轴承温升的影响;轴承温升随着转速和室温的增加而升高,轴承内润滑脂表观黏度降低,说明润滑脂的皂纤维结构已经发生变化;随着轴承运转时间的延长,轴承内润滑脂表观黏度逐渐降低、屈服应力下降;经过长时间运转,润滑脂由于分油,颜色明显加深;短时间内,即使在高速和大轴向预紧力作用下润滑脂也没有发生化学结构的变化。

文中以Chen-Fan模型为基础对其表达式中关于解聚率和碰撞率的表达式做出符合实际的修改,并将修改后的模型应用于半固态AZ91D镁合金暂态过程的研究。首先将半固态A Z91D镁合金浆料静置一段时间后,分别从浆料中各固相粒子之间发生聚合和解聚两个方面观察其处于暂态过程时的表观黏度变化。然后通过研究发现当再次施加某一剪切速率时,半固态浆料的表观黏度值会急剧下降直至稳定到某一固定数值,表现出典型的剪切变稀即触变性。这对于半固态金属浆料的充型十分重要。

井下两相旋流分离器能够适应井筒内空间狭小的操作工况,实现油水两相在井下快速分离,具有分离速度快、效率高、结构简单等优点,有效解决大量产出水无效循环的难题。对大庆油田采出液不同含聚浓度样本进行流变特性分析,基于计算流体动力学软件FLUENT,采用雷诺应力模型(RSM),模拟分析了采出液黏度变化对井下两相分离旋流器速度场(切向速度、轴向速度、径向速度)、压力损失和油水两相分离效率的影响。结果表明:含聚浓度300-1100mg/L采出液在旋流器内的表观黏度约为2.5-35mPa·s,随黏度增加,切向速度降低,35mPa·s时,其最大值降幅16%;黏度对分离效率影响较大,9mPa·s时,油水分离效率急剧下降为47.9%。