沙漠蜥蜴 抗冲蚀磨损机理分析 摘要：根据生物进化的科学理论和逻辑，分析了沙漠蜥蜴抗风沙冲蚀磨损的进化策路选择， 并提出了风是风沙冲蚀磨损的主要因素和研究风沙冲蚀的主要矛盾点.在仿沙漠断蜴体表 形态提取的典型凹坑形态的基础上，采用数值模拟和理论分析相结合的方法，分析了具有 凹坑形态表面的空气流场形式，解释了仿生四坑形态抗冲蚀磨损的机理，补充了沙漠蜥蜴 抗风沙冲蚀的进化策略，为工程仿生设计提供了理论参考。 制作人邵炜桓时间2018年4月14日
抗冲蚀磨损机理分析 摘 要: 根据生物进化的科学理论和逻辑， 分析了沙漠蜥蜴抗风沙冲蚀磨损的进化策略选择， 并提出了风是风沙冲蚀磨损的主要因素和研究风沙冲蚀的主要矛盾点． 在仿沙漠蜥蜴体表 形态提取的典型凹坑形态的基础上， 采用数值模拟和理论分析相结合的方法， 分析了具有 凹坑形态表面的空气流场形式， 解释了仿生凹坑形态抗冲蚀磨损的机理， 补充了沙漠蜥蜴 抗风沙冲蚀的进化策略， 为工程仿生设计提供了理论参考。 制作人:邵炜桓 时间:2018年4月14日 沙漠蜥蜴
01 仿生综述 02 主要问题 目录 CONTENTS 03 研究创新 04 思考展望
目 录 CONTENTS 01 仿生综述 02 主要问题 03 研究创新 04 思考展望
02 仿生综述 仿生目标 仿生对像 应用前景 请替换文字内容
仿生目标 仿生对象 应用前景 请替换文字内容 02 仿生综述
仿生综述一一仿生目标 固体粒子冲蚀磨损 材料因素 环境因素 表面 表面 靶材 粒子 粒子 粒子 环境 材料 形态 结构 速度 浓度 粒径 温度 仿生目标
工作规划和展望 A D D R E L A T E D T I T L E W O R D S 仿生目标 仿生综述——仿生目标
仿生综述一一仿生目标 抗冲蚀 抗磨损 仿生目标 相同材料
工作规划和展望 A D D R E L A T E D T I T L E W O R D S 仿生目标 抗磨损 相同材料 抗冲蚀 仿生综述——仿生目标
仿生综述一一仿生前景 磨损(wear)发生在不同材料 表面间或材料表面与磨粒间相互接触 且发生相对运动时，导致摩擦表面不 断流失材料。工程表面或机械表面的 磨损现象不可避免，对其使用寿命有 直接的影响。 Eyre的研究表明，冲蚀磨损带 来的工程表面损坏、破坏、失效占到 所磨损类型总数的8%左右。 在某些工程领域中，固体粒子冲蚀对 生产设备、机械结构，如：锅炉广气管道 气力、泥浆输送管道、流化床烧设备管 (b) 道、空气压缩设备、汽轮机叶片 直升机 (a)直升机旋翼叶片，(b)祸轮风扇叶片，(c)气V液输送管道弯头 旋翼等造成严重损害。为减小上述损害， 固体粒子的冲蚀磨损机理已被广泛研究， 并找到了一些提高工程表面耐固体粒子冲 蚀磨损的方法
工作体会 A D D R E L A T E D T I T L E W O R D S 在某些工程领域中，固体粒子冲蚀对 生产设备、机械结构，如：锅炉废气管道、 气力、泥浆输送管道、流化床燃烧设备管 道、空气压缩设备、汽轮机叶片、直升机 旋翼等造成严重损害。为减小上述损害， 固体粒子的冲蚀磨损机理已被广泛研究， 并找到了一些提高工程表面耐固体粒子冲 蚀磨损的方法。 输入你的标题 在此添加内容在此添加内容 在此添加内容在此添加内容 仿生综述——仿生前景 磨损（wear）发生在不同材料 表面间或材料表面与磨粒间相互接触 且发生相对运动时，导致摩擦表面不 断流失材料。工程表面或机械表面的 磨损现象不可避免，对其使用寿命有 直接的影响。 Eyre的研究表明，冲蚀磨损带 来的工程表面损坏、破坏、失效占到 所磨损类型总数的8%左右
仿生综述一一仿生对象（沙漠蝎子） 01 02 03 (b) 节间膜形成的凹槽 体表凸包 侧膜 凹槽 凸包 侧膜 节间膜形成的凹槽 体表凸包 体表结构的一种
工作规划和展望 A D D R E L A T E D T I T L E W O R D S 01 02 03 节间膜形成的凹槽 凹槽 体表凸包 凸包 体表结构的一种 侧膜 仿生综述——仿生对象（沙漠蝎子）
仿生综述一一仿生对象（沙漠蜥蜴） 03 实验案例 02 分析原因 本文选择前人从沙漠蜥蜴体表 对其抗冲蚀机理的分析表明：凹坑（横向凹 提取的典型的凹坑形态，即直 槽)对表面气流的影响很大，气流在凹坑 径3mm的凹坑特征，因为这 图1.6仿沙漠蜥蜴体表形态仿生样件☑ 内旋转流动，形成了比较稳定的低速回 种特征已经被很多学者的冲蚀 流区，凹坑内气流的旋转作用起着“空 磨损试验验证 气垫”的作用，一方面使气流湍流度增 大另一方面气流旋转产生的旋转气团能 04 磨损机理 吸收颗粒的能量，减轻颗粒对表面碰撞 通过风沙对物体的冲蚀这一矛盾过程的分析发现，沙 时的冲击动能 粒是通过风发生作用的，风使沙粒产生动能，风裹 确立模型即主要问题 挟着沙粒吹过物体表面时产生冲蚀磨损.产生冲蚀喜 本文从空气流动的角度出发， 01 研究结果 损的显然是沙粒，但沙粒冲蚀物体只是现象，本质 采用数值模拟和理论分析的方 研究人员从生物体表提取并优 是风·空气流动，风是研究风沙冲蚀磨损盾的要素。 法，分析沙漠蜥蜴体表的 化后的形态有凸包、凹坑或者 空气流动特点，再把这种特点 凹槽，其中凹坑（横向凹槽）形 的空气流动作用于沙粒，分析 态相对具有较好的抗冲蚀磨损 判断沙粒的运动规律，从而揭 的性能， 示出沙漠蜥蜴体表形态抗风沙 冲蚀磨损的机理
工作规划和展望 A D D R E L A T E D T I T L E W O R D S 研究结果 研究人员从生物体表提取并优 化后的形态有凸包、 凹坑或者 凹槽， 其中凹坑(横向凹槽)形 态相对具有较好的抗冲蚀磨损 的性能． 分析原因 对其抗冲蚀机理的分析表明:凹坑(横向凹 槽)对表面气流的影响很大， 气流在凹坑 内旋转流动， 形成了比较稳定的低速回 流区． 凹坑内气流的旋转作用起着“空 气垫” 的作用， 一方面使气流湍流度增 大;另一方面气流旋转产生的旋转气团能 吸收颗粒的能量， 减轻颗粒对表面碰撞 时的冲击动能 实验案例 本文选择前人从沙漠蜥蜴体表 提取的典型的凹坑形态， 即直 径3 mm 的凹坑特征， 因为这 种特征已经被很多学者的冲蚀 磨损试验验证 磨损机理 通过风沙对物体的冲蚀这一矛盾过程的分析发现， 沙 粒是通过风发生作用的， 风使沙粒产生动能， 风裹 挟着沙粒吹过物体表面时产生冲蚀磨损． 产生冲蚀磨 损的显然是沙粒， 但沙粒冲蚀物体只是现象， 本质 是风－空气流动， 风是研究风沙冲蚀磨损盾的要素。 确立模型即主要问题 本文从空气流动的角度出发， 采用数值模拟和理论分析的方 法， 分析沙漠蜥蜴体表的 空气流动特点， 再把这种特点 的空气流动作用于沙粒， 分析 判断沙粒的运动规律， 从而揭 示出沙漠蜥蜴体表形态抗风沙 冲蚀磨损的机理 01 02 03 04 05 仿生综述——仿生对象（沙漠蜥蜴）
02 主要问题 研究问题 研究方向
02 主要问题 研究问题 研究方向
主要问题一一沙漠蜥蜴策略 问题 ● 本文将讨论沙漠蜥蜴抗冲蚀磨损的另一种策略，即 沙漠蜥蜴体表凹凸不平的结构对沙漠蜥暢应对风沙 冲蚀是如何发挥作用的，并揭示其抗冲蚀磨损的机 理，进一步补充和完善沙漠蜥暢抗冲蚀磨损的生物 进化的策略选择，同时为工程中存在冲蚀磨损的机 械部件的设计提供仿生学的理论参考。 方向 对沙漠蜥蜴的体表形态及其规律的研究已多见诸于 各文献中，本文在肯定这些试验结果和研究结论的 基础之上，针对经过前人提取的沙漠蜥蜴体表形态 典型特征，从流体力学的角度，进一步分析这些特 征是通过什么样的机理抵抗风沙冲蚀磨损
工作体会 A D D R E L A T E D T I T L E W O R D S 本文将讨论沙漠蜥蜴抗冲蚀磨损的另一种策略， 即 沙漠蜥蜴体表凹凸不平的结构对沙漠蜥蜴应对风沙 冲蚀是如何发挥作用的， 并揭示其抗冲蚀磨损的机 理， 进一步补充和完善沙漠蜥蜴抗冲蚀磨损的生物 进化的策略选择，同时为工程中存在冲蚀磨损的机 械部件的设计提供仿生学的理论参考。 问题 对沙漠蜥蜴的体表形态及其规律的研究已多见诸于 各文献中， 本文在肯定这些试验结果和研究结论的 基础之上， 针对经过前人提取的沙漠蜥蜴体表形态 典型特征， 从流体力学的角度， 进一步分析这些特 征是通过什么样的机理抵抗风沙冲蚀磨损。 方向 主要问题——沙漠蜥蜴策略