圓篩藻孔殼結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性及其在水潤滑軸承上的應(yīng)用研究.pdf

1、圓篩藻作為一種典型硅藻，因其細(xì)胞殼壁具有精致的多級孔狀結(jié)構(gòu)而吸引仿生學(xué)研究者的關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，圓篩藻殼壁這種精致的多級孔狀結(jié)構(gòu)具有良好的生物學(xué)、力學(xué)和摩擦學(xué)等性能，但對該結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能的研究還沒有發(fā)現(xiàn)。本論文研究了圓篩藻多級孔狀結(jié)構(gòu)的聲學(xué)性能，并將該結(jié)構(gòu)應(yīng)用到水潤滑軸承上，研究水潤滑復(fù)合織構(gòu)軸承的聲學(xué)特性，這對降低水潤滑軸承噪聲有重要意義。
　　本文立足國家自然科學(xué)基金面上項目“仿生硅藻典型殼壁結(jié)構(gòu)的水潤滑軸承摩擦學(xué)性能研究”(項目

2、編號51375509),主要研究內(nèi)容如下：
　　論文首先建立了圓篩藻雙層孔狀結(jié)構(gòu)基本單元的海水模型，應(yīng)用ANSYS Workbench14.5中的Fluent模塊分析了圓篩藻殼壁與海水接觸面以及海水內(nèi)部的聲功率級水平，并將該結(jié)構(gòu)下的海水聲功率級水平與單層孔狀結(jié)構(gòu)以及無孔結(jié)構(gòu)進行了比較。數(shù)值結(jié)果表明：圓篩藻殼壁雙層孔狀結(jié)構(gòu)和單層孔狀結(jié)構(gòu)都能夠降低與海水接觸面以及海水內(nèi)部的聲功率級，圓篩藻雙層孔狀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出更明顯的降噪能力。
　

3、　然后，在上述對圓篩藻雙層孔狀結(jié)構(gòu)聲學(xué)性能研究的基礎(chǔ)上，將類似的復(fù)合織構(gòu)應(yīng)用在水潤滑軸承內(nèi)表面，對該復(fù)合織構(gòu)水潤滑軸承的聲學(xué)性能進行了研究。結(jié)果表明：相較于單層織構(gòu)，復(fù)合織構(gòu)能夠更有效地降低水潤滑軸承噪聲的聲功率級；并且復(fù)合織構(gòu)位于最小軸承間隙時，其降噪效果更佳；軸承偏心率的增大使軸承最小間隙及附近的聲功率級升高，最大間隙及附近的聲功率降低；長徑比的增大使光滑軸承的平均聲功率級降低，單層和復(fù)合織構(gòu)軸承的平均聲功率級先升高后降低；轉(zhuǎn)速的增

4、大使軸承的平均聲功率級明顯升高。
　　進一步，基于多元線性回歸分析方法和最小二乘理論，得到了水潤滑復(fù)合織構(gòu)軸承平均聲功率級、承載力和摩擦系數(shù)與復(fù)合織構(gòu)尺寸關(guān)系的擬合函數(shù)。然后，通過最優(yōu)化方法對復(fù)合織構(gòu)軸承的平均聲功率級、承載力和摩擦系數(shù)進行了多目標(biāo)優(yōu)化，得到了承載力較大而平均聲功率級和摩擦系數(shù)較小的復(fù)合織構(gòu)最優(yōu)尺寸。
　　最后，通過實驗測試了復(fù)合織構(gòu)水潤滑軸承噪聲。實驗結(jié)果表明，在相同條件下，復(fù)合織構(gòu)軸承整體噪聲水平低于對應(yīng)