仿生表面减磨特性的数值模拟研究

来源期刊：材料科学与工艺2021年第1期

论文作者：杨锟 董云山 司风琪

关键词：仿生;表面结构;冲蚀磨损;减磨机理;数值模拟;

摘    要：为探究颗粒冲蚀作用下的仿生表面减磨特性,基于沙漠蝎表面抗蚀结构,确定凹槽、凸包和凹槽+凸包3种形式的仿生表面,采用数值模拟方法计算其磨损率分布规律,并分析仿生结构对流场和颗粒场的影响。结果表明:在颗粒入射角小于70°时,3种仿生表面均有减磨效果,其中凹槽结构减磨效果显著,但凹槽表面两侧磨损率略微增大,引入凸包结构后磨损率减小21%,凹槽+凸包表面在入射角为45°时达到最佳减磨效果,磨损率降低65.3%;凸包结构对流场影响有限,而凹槽结构内形成大尺度涡结构,对流场影响较大;各仿生表面的颗粒碰撞角度略微降低,其中凸包表面影响最大;颗粒碰撞速度均下降,降低幅度随颗粒入射角度增大而减小,其中凹槽+凸包表面影响最大;磨损率峰值从入射角30°改变至45°,两者颗粒碰撞角度均在35°左右,而45°下颗粒碰撞速度是30°下的1.4倍。