基于六边形的仿生流道结构设计及其应用
六边形结构广泛存在于自然界中,具有独特的几何特性,即正六边形是能够通过简单平铺覆盖整个平面的边数最大的正多边形。这些六边形结构体现在许多生物的生命活动过程中,展示了多种功能特性,例如:蜂巢的六边形结构具有结构坚固且节省材料的优势;蛇体表六边形结构的鳞片具有耐磨减阻的性能;树蛙脚蹼凸起的六边形结构具有优良的吸附性能和排水性能。
自然界中这些具有特定功能的六边形结构对机械结构设计,尤其是表面织构设计,有着很大的启发。本文首先基于分形理论设计了仿生六边形流道。
利用三叉形分形结构构建了仿生六边形流道,验证其符合分形理论,计算了分形维数,对研究六边形排布所构成的织构的结构和力学性能有着很好的指导作用。在此基础上,设计了结构参数不同的仿生六边形流道,分别研究了仿生六边形流道及流场的润滑摩擦性能、密封性能和流体传输性能。
本文通过激光加工制备了一系列边长和槽宽不同的仿生六边形单元体样件,在润滑条件下,对比研究了仿生六边形单元体尺寸对润滑摩擦性能的影响。结果表明六边形边长为3 mm,沟槽宽度为3 mm的样件具有较低的摩擦系数,且磨损量测定发现的磨损规律同摩擦系数 ...


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