几何非光滑典型生物体表防粘特性的研究

研究表明,几何非光滑体表是土壤动物减粘降阻的原因之一。通过对典型土壤动物蜣螂的大量观察、实验研究和表面分析,发现其体表不同部位具有不同的几何非光滑;将土壤力学与生态学相结合,还探讨了在粘湿环境中蜣螂非光滑体表与不同触土方式的关系及其对防粘特性的作用机理。     

仿生非光滑推土板减粘降阻的试验研究

对模拟土壤动物典型几何非光滑表面的各种形状的仿生非光滑推土板在固，液，气三相组成的土壤中，进行了减粘降阻试验研究，试验土壤为砂土，湿砂土，松散黄粘土和结构性较好的黄粘土，研究非光滑表面改变切削深度，切削角度探讨了下减粘降阻效果及非光滑表面减粘降阻机理，结果表明，在切削成垡状粘性土壤时，非光滑表面可降低阻力２５％以上，且其脱土性能比光滑板好。     

仿生非光滑技术在小型水田犁犁壁上的应用试验

水田犁壁田间作业时由于土壤对犁壁的粘附,导致犁耕阻力增加,降低生产效率.研究人员根据大量的观察和试验,发现自然界中的生物的非光滑体表具有优良的减粘降阻和脱附效应,并据此研究开发了仿生非光滑犁壁.通过田间测试,仿生非光滑犁壁与普通光滑犁壁相比,减阻率为7.88%～13.46%,翻垡好,碎土率高,有较好的推广前景.     

仿生非光滑水田犁壁的设计及田间应用试验

水田犁田间作业时土壤对犁壁的严重粘附,将导致犁耕阻力增加、油耗增大、耕作质量和生产效率降低。经过大量的试验研究,已发现典型土壤动物蜣螂体表的减粘降阻和脱附效应,并据此开发了仿生犁壁。在前期研究基础上,考察仿生非光滑水田犁壁面上几何非光滑结构单元的尺寸和分布对犁耕阻力的影响,进行了设计参数优化,研制出具有减粘降阻性能的仿生非光滑水田犁壁。田间对比测试表明:仿生非光滑水田犁壁与普通光滑水田犁壁相比,降低犁耕阻力15.9%~18.0%,减少油耗11.9%,提高生产率20.5%。该犁壁耕翻的碎垡率高,耕作质量良好,有较好的实际应用前景。     

仿生学在农机减阻中的应用

在农业机械化的推广过程中,阻力过大是制约其发展的重要因素,而仿生学提出了解决此问题的新思路。详细介绍非光滑表面脱附减阻、减粘降阻的机理,及其在农机减阻方面的应用现状,为仿生学在农机设计中的应用提供参考。     

土壤动物减粘脱附机制及其在农业机械上的应用

在机械工程中,粘附问题普遍存在于以松软物料为对象或介质的地面机械工作部件上,严重影响机械的工作效率和使用寿命.多年来,人们从不同角度研究了土壤粘附的机理,提出了各种不同的假说.通过观察,人们发现一些生活在土壤中的动物,如蜣螂、蚯蚓等具有自然选择的非凡减粘脱附功能,如果能够揭示这些土壤动物减粘脱附的生物学机制,将对减粘脱附的研究和应用开辟新的途径.围绕这一问题,学者们进行了相关的研究.关于土壤动物非光滑脱附理论及其应用的研究,主要有以下几个方面.     

土壤动物减粘脱附机制及其在农业机械上的应用

在机械工程中，粘附问题普遍存在于以松软物料为对象或介质的地面机械工作部件上，严重影响机械的工作效率和使用寿命。多年来，人们从不同角度研究了土壤粘附的机理，提出了各种不同的假说。通过观察，人们发现一些生活在土壤中的动物，如蜣螂、蚯蚓等具有自然选择的非凡减粘脱附功能，如果能够揭示这些土壤动物减粘脱附的生物学机制，将对减粘脱附的研究和应用开辟新的途径。围绕这一问题，学者们进行了相关的研究。关于土壤动物非光滑脱附理论及其应用的研究，主要有以下几个方面。     

仿生钢布兜式铲斗的研究

依据土壤动物体表几何形态、运动方式和分泌体表液等利于减粘降阻的基本原理，设计了一种仿生钢布兜式铲斗，它主要由钢布兜内衬和钢外壳组成。铲掘作业过程中内衬产生的蠕动、变形、撕剥、碰撞、摩擦及非光滑效尖模仿了土壤动物体表的变形、非光滑特性以及与土壤的接触界面状态，而使得仿生铲半比普通铲具胡显著的脱土降阻性能。     

农机触土部件减粘脱附技术研究现状与展望

目前农机触土部件的减粘脱附问题仍困扰着国内外的专家学者,是一个亟待解决的技术难题。为给国内农机触土部件减粘脱附技术的发展提供参考,通过系统总结农业机械产生土壤粘附的原因,以及土壤粘附对农业机械作业时的影响情况下,着重从表面改形、表面改性、电渗减粘、机械减粘脱附与加热减粘脱附五个方面介绍目前国内外农业机械触土部件减粘脱附技术的研究现状,并将国内外研究现状进行对比,提出目前国内农机触土部件减粘脱附技术存在缺少综合性研究、对土壤粘附机理的研究以及高准确性的测试设备的问题。最后展望未来农机触土部件减粘脱附技术的发展方向在于加强学科交叉融合、加强土壤粘性消减技术研究以及加强多参数测试设备开发。     

仿生凸包起垄刀表面特征参数优化设计

起垄机在作业时发现起垄刀粘附严重,为了解决在黏性土壤环境下起垄刀粘附问题,以土壤动物蜣螂头部表面非光滑凸包结构为仿生对象,通过白光干涉仪获得凸包微观结构的特征参数完成仿生起垄刀设计。基于EDEM仿真分析仿生凸包起垄刀的减粘脱附效果,探索凸包减粘机理,通过田间试验验证仿真分析的有效性。试验结果表明：仿生凸包起垄刀减粘脱附效果由小到大依次为Ⅰ、Ⅲ、Ⅱ,试验结果与EDEM仿真中得到的结果相一致,验证了仿真的可靠性。其中,仿生起垄刀Ⅱ的减粘性能最好,在18.73%、22.91%、26.87%含水率下的平均粘附量相对于原型刀具分别减少了12.45%、24.64%、6.19%。研究结果可为起垄机减粘脱附仿生设计提供可行的研究方法。     

典型生物非光滑理论及其仿生应用

对典型的哺乳动物体表、植物表皮毛、表皮腊、土壤动物体表、水生鱼类表面的非光滑表面进行特征描述；并对非光滑类型进行分类；阐述了仿生脱附的基本理论；对其在工业、农业及航空领域应用现状及前景进行了综述。     

生物非光滑耐磨表面仿生应用研究展望

指出生物非光滑耐磨表面现象的普遍性,对贝壳、牙齿等天然生物耐磨表面几何形态特征进行分析,介绍了生物非光滑耐磨技术在缸套、轧辊、耐磨涂层等方面应用研究的进展情况。同时,对仿生非光滑耐磨理论与技术研究中存在的问题及发展趋势进行分析与展望。     

离心泵叶片仿生非光滑结构的布置位置

为研究离心泵叶片上仿生非光滑减阻效果与仿生非光滑结构布置位置的关系及离心泵水力效率对仿生结构布置位置的敏感程度,将仿生非光滑结构分别均匀布置于离心泵叶片的6种不同位置上.利用ANSYS软件进行数值模拟,研究了目标流量下6种方案离心泵的性能参数及叶轮内部流动情况,将根据数值计算结果得到的仿生非光滑结构的最佳布置方案与常见布置方案在全流量下进行对比分析,并在应用相同仿生非光滑结构布置方式的前提下,分析了粗糙度的影响.结果表明:该离心泵模型在目标流量下,应用仿生叶片后,其水力效率变化有限,而叶片壁面上平均剪应力相较于光滑壁面情况下降最大约12.7%;布置于任意位置的仿生非光滑单元均能在一定范围内产生减阻效果,相邻仿生单元对于同一壁面位置的减阻效果不具有线性叠加关系;在全流量下,将仿生非光滑结构布置于叶片背面的中部,相比于将其布置于叶片背面的出口部分,增效率与减阻率均更为优秀,且2种方案的增效率与减阻率随流量变化的趋势较为相近;粗糙表面尽管能和仿生结构表面一样在近壁面形成低速层,但无法实现减阻效果.该研究表明,仿生结构对离心泵水力效率的影响与模型本身有关,在使用一定个数的仿生凹坑单元的前提下,应尽量将凹坑布置在剪应力大处.     

船式拖拉机底板非光滑表面减阻机理研究

基于Fluent软件对船式拖拉机底板建立三维模型,采用数值模拟的方法研究非光滑表面凹坑结构对机身底板的减阻影响。研究非光滑表面凹坑在不同深度、直径下滑行阻力的影响规律,选取最优的凹坑组合成等距排列、等差排列、菱形排列3种结构。分析凹坑结构的减阻机理,发现压差阻力增大、摩擦阻力减小是总阻力减小的原因。结果表明:船式拖拉机凹坑结构具有良好的减阻效果;相比光滑的船式拖拉机底板,非光滑表面凹坑直径为8mm,深度为5mm的等距排列结构的减阻率达到了5. 4%。     

仿生非光滑犁壁规范化设计

通过深入研究典型土壤动物蜣螂的体表而，建立了数学模型，以便描述非光滑单元体尺寸、形状和位置的分布规律；基于数学模型仿真，模拟了仿生非光滑表而。为了满足工业化生产，对仿生非光滑单元体的尺寸进行了规范化处理，并讨论了不同规范化没计的特点，以适应不同的仿生非光滑犁壁加工。     

教育联盟与市场机遇

从农机化技术学校普遍存在教育资源不足、缺乏参与市场竞争能力的现状出发，提出了教育联盟的概念与机制，论证了影响教育联盟稳定、协调发展的主要因素，并以教育联盟的实践为依据，确定了发展方向。     

植物叶表面防粘特性的研究

通过实验筛选出典型的几种疏水防粘植物叶片(主要以粽叶为主)．用电子显微技术对叶表形态进行分析，并用水分接触角测量仪对其疏水特性进行测定。分析结果表明：植物表而非光滑结构、表而材料的质地及疏水性足影响防粘的主要因素。该研究将为工程仿生的表面设计提供重要的信息源。     

滑动弧放电等离子体对枯草芽孢杆菌的灭菌机理

滑动弧放电是在大气环境下产生的一种等离子体形式,放电产生的活性粒子对环境中存在的各种食源性有害微生物具有较好的抑菌效果.以枯草芽孢杆菌为处理对象,研究了放电处理时间对枯草芽孢杆菌的杀菌效果,并通过表面形貌、电导率和共聚焦显微镜等测试方法揭示滑动弧放电等离子体的失活机制.结果表明,氮气放电等离子体具有较好的杀菌效果,主要...     

Erosion deposits in tile-drains

The mechanism of silting up of tile field drains in two heavy textured surface water gley soils was examined by comparing the physical and mineralogical characteristics of deposits in drains with those of the clay soil directly above. The deposits consist of clay, silt and sand and are distinctly laminated. They appear to be the result of internal erosion of the soil. The processes operative seems to have been: (a) inflow of soil through the drain joints; (b) sedimentation in the drain; (c) elution of very fine material. It is possible that this silting-up phenomenon is not uncommon in the tile field drains of surface water gley soils of Scotland.     

耕地机械触土部件材料及其仿生研究

通过对传统材料和仿生材料及其脱土性能的综述,总结了触土部件土壤粘附系统仿生改性减粘降阻的基本规律,并对仿生改性研究进行了展望。