基于微空泡效应的疏水性展向微沟槽表面水下减阻研究

超疏水表面在水下的减阻效果随着来流冲刷时间的增加会逐渐减小甚至会出现粗糙增阻的现象,而这种现象的本质在于超疏水表面裂隙中驻留的气相结构在来流的作用下会不断地从表面脱离.针对超疏水表面的裂隙中驻留的气相结构在水下不稳定的情况.本文通过对表面微结构的设计,利用疏水性展向微沟槽结构使驻留在沟槽内部的气相结构被相邻沟槽间的脊状结构挡住,从而不能轻易的被水流冲刷掉.实验结果表明该表面不仅能使气相结构在表面微结构内稳定驻留,而且基于稳定驻留在表面结构内的气相结构,在来流作用下会有新的气相结构生成.虽然表面上不稳定的气相结构会随流速的增加而加剧地脱离表面,但是可再生的气相结构能够补充由于冲刷从表面脱离的气体.最终在固/液界面间构建相对稳定的气模.通过粒子图像测速系统(PIV)对近壁面流场进行分析,可得到大于15%的速度滑移量.     

面向光学测量跨源点云的多尺度采样配准方法

为了实现具有不同测量尺度、分辨率与精度等特性的跨源点云的精确配准,提出了基于多尺度采样的测量点云数据配准方法。通过尺度滑移算法来滤除高频细节信息,保留轮廓数据,并结合体素网格邻域法来实现点云数据的降采样;对于宏观结构光视觉测量的低分辨率点云数据,通过基于深度学习的渐进式三维点云上采样算法可以精确还原结构光点云的轮廓细节,实现跨源点云在尺度与分辨率上的统一。最后,采用迭代最近点法对处理后尺度近似的数据进行配准,并将配准关系逆向用于原始跨源点云的配准。实验结果表明,多尺度采样方法对于跨源点云的配准精度有所提高,能有效用于发动机叶片等零部件的高性能检测。     

粘接界面特性的超声检测与评价

粘接界面特性的超声检测与评价既是物理学的前沿问题,又是经济建设和国防安全亟需解决的应用问题。高波阻介质下多层低波阻介质界面脱粘检测、滑移界面检测和粘接强度定量评价是粘接质量检测中遇到的三大难题。本文综述了课题组十余年来在攻坚三大难题方面的研究工作：建立了共振匹配理论,发明了六项关键技术并实现了技术集成,研制出全新概念的超声检测设备,解决了第一个难题;成功研制出横波直探头,用纵横波综合判断方法解决了第二个难题;对第三个难题,建立了粘接界面非线性弹簧模型,为利用非线性声学参量评价粘接界面奠定了理论基础,并探索性地利用统计性方法对粘接强度进行了预测,取得较好效果。     

滑移和感应磁场对Johnson-Segalman流体蠕动传输的影响

存在感应磁场和滑移条件下,研究Johnson-Segalman(J-S)流体在平面通道中的蠕动流.通道中的流动认为是对称的,并在剪切应力项中考虑了速度的滑移条件.首先给出问题的数学公式,然后在长波长和低Reynolds数近似下,求解该方程组得到摄动解,确定沿管道截面的压力增量、轴向速度、微转动分量、流函数、磁力函数、轴向感应磁场和电流密度分布公式.导出了小数值Weis-senberg数时解的表达式,分析并勾画出诸流动物理量的有趣变化.     

超疏水表面滑移理论及其减阻应用研究进展

减阻技术对提高原油采收率、降低液体流动阻力具有十分重要的意义.通过论述超疏水表面结构的基本理论、超疏水表面形成的主要影响因素和近年来仿生超疏水表面的制备方法,综合分析了超疏水表面滑移理论和基于这一理论的减阻技术的研究进展,并简单介绍了其在石油储层微孔道纳米降压减阻方面的应用,展望了超疏水表面滑移理论及其减阻技术的研究重点及应用前景.      

EFFECT OF WALL SLIP ON SQUEEZE FLOW OF RIGID-PLASTIC MEDIA BETWEEN PARALLEL DISK

The squeeze flow of a rigid-plastic medium between parallel disks is considered for small gaps with partial wall slip. The stress distribution and the squeeze force between parallel disks of a rigid-plastic medium with the following four different slip boundary conditions are obtained. (1) The Coulombic friction condition is applied, and the stress distribution on the wall is derived, which is linear or exponential distribution in the no-slip area or slip area. (2) It is assumed that the slip velocity at the disks increases linearly with the radius up to the rim slip velocity, with the stress distribution and the squeeze force gained. (3) The assumption that the slip velocity at the disks is related to the shear stress component is used, with the stress distribution and the squeeze force obtained, which is equivalent to the result given in (2). (4) Rational velocity components are introduced, and the stress distribution is satisfied.     

物面引射对滑移边界条件的影响

讨论壁面有引射的滑移边界条件的提法．利用Ｃｈａｐｍａｎ Ｅｎｓｋｏｇ速度分布函数,通过分析Ｋｎｕｄｓｅｎ层外缘和壁面处的质量、动量和能量等通量守恒,得到了有壁面引射的多组元气体有催化反应的壁面滑移边界条件方程组．利用粘性激波层方程和所得的边界条件对钝头体绕流驻点区的流场进行了计算,讨论了物面引射对边界上诸量及流场的影响     

疏液壁面上亲液杂质对滑移特性的影响

纳米流动系统具有高效、经济等优势,在众多领域具有广泛的应用前景.因该类系统具有极高的表面积体积比,致使界面滑移效应对流动具有显著影响.论文采用非平衡分子动力学模拟方法,研究了疏液壁面表层混入少量亲液原子时纳米通道内液体的滑移特性,并基于分子动理论解释了其影响机制.研究发现,亲液杂质(均布或集中)对液体法向密度振荡程度影响较弱,但会显著改变壁面附近类固体层的分布和液体滑移规律;随亲液杂质占比增加,液体类固体现象更趋明显,壁面处液体接触密度也线性增大,但通道内液体平均速度逐渐降低,滑移长度也迅速减小;相比于集中的亲液杂质,均匀分布亲液杂质对滑移的弱化效应更强.如当亲液杂质占比为28%时,其滑移长度比单纯疏液表面的降低率从50%扩大至56%.基于分子动理论的分析发现,亲液杂质会导致杂质原子附近第一液体层内的原子发生跃迁的能垒加大,即弱化了液体原子的流向跃迁行为,从而降低了滑移量;相比于集中杂质,均匀分布的杂质还会降低固液间的非公度性,致使滑移特性破坏更严重.     

垂直入射弹性波在一般各向异性压电材料单侧接触界面上的传播

弹性波垂直于压电材料摩擦接触界面入射会引起界面局部滑移或分离,导致问题具有边界非线性。应用傅里叶分析技术将问题的求解转化为一组代数方程,通过迭代-修正的方法确定粘着、滑移、分离区的分布位置,给出了各种状态产生的条件及规律。由于边界非线性导致波形畸变并诱发高频谐波,对某些各向异性压电材料,在某些条件下单一入射波遇到界面产生再极化,导致耦合P波及SV波产生,文中给出了高频谐波解及波形极化的产生条件。外加荷载和外加电场通过机电耦合效应对界面产生影响,通过实例分析,给出了外加作用力和电场对一般各向异性材料的影响规律,并分析了因为材料常数不同而引起的影响规律的不同。     

Analysis of dynamic instability of interfacial slip waves based on the surface impedance tensor

A new method relying on the Stroh formulism and the theory of the surface impedance tensor was developed to investigate the dynamic instability of interfacial slip waves. The concept of the surface impedance tensor was extended to the case where the wave speed is of a complex value, and the boundary conditions at the frictionally contacting interface were expressed by the surface impedance tensor. Then the boundary value problem was transformed to searching for zeroes of a complex polynomial in the unit circle. As an example, the steady frictional sliding of an elastic half-space in contact with a rigid flat surface was considered in details. A quartic complex characteristic equation was derived and its solution behavior in the unit circle was discussed. An explicit expression for the instability condition of the interfacial slip waves was presented.