一种仿海龟扑翼推进机构设计

基于仿生学原理,分析海龟扑翼运动规律及扑翼推进机理,设计一种新型仿海龟扑翼运动规律的推进机构。该推进机构以凸轮机构和曲柄滑块机构为基础,具体设计了推进机构的几何参数,使推进机构能够逼近海龟扑翼的运动轨迹。以铰链机构为扑翼翻转的驱动机构,建立了该翻转机构的数学模型及优化设计模型,对该铰链翻转机构进行优化设计,逼近海龟扑翼在不同位置处的翻转角度。设计结果表明,该推进机构能模仿海龟扑翼的运动形式,在水下机器人领域具有广阔的应用前景。

一种快速收敛的多学科协同优化方法

为解决协同优化方法求解速度过慢的问题,提出一种快速收敛的多学科设计协同优化方法。在该求解方法中,系统优化的全部设计变量分为全局变量和局部变量,协同优化方法中的辅助设计变量被消去;系统级只控制全局变量,学科级控制局部变量;在系统级添加各学科中包含全局变量的约束条件,并基于学科状态方程构造耦合变量一致性约束条件;从各子学科中消除耦合变量的一致性问题,子学科目标的优化只对系统目标的最优起指向性作用。采用两个典型的多学科设计优化算例,检验快速收敛的多学科设计协同优化方法的计算特性,结果表明该方法的收敛迭代步数比协同优化方法大大减少,具有更快的收敛速度。

凹槽型微通道内液体流动换热特性的实验研究

微通道热沉是解决微机电系统电子元器件冷却问题的有效途径。为提高微通道热沉的传热性能,设计2组不同水力直径的微通道热沉,分别在其流道壁面加工三角形凹槽和扇形凹槽。搭建微通道内液体单相流动与换热实验平台,以去离子水为流体介质,实验测试不同流量下微通道热沉的进出口液体压力、温度和加热面温度。以微通道流动压降、摩擦常数、加热面温度、努塞尔数和场协同数为评价标准,系统研究凹槽型微通道的流动和换热性能,结果表明:当水力直径相同时,扇形凹槽微通道内液体流动压降小于三角形凹槽微通道内的;当水力直径较小时,三角形凹槽微通道的换热性能优于扇形凹槽微通道的,水力直径较大时,扇形凹槽微通道则具有更好的散热能力;当单个通道内流体速度小于1.12 m/s时,扇形凹槽微通道的综合性能优于三角形凹槽微通道。

基于CAD的自主式水下航行器几何模型参数化建模

为满足自主式水下航行器(AUV)多学科设计优化对几何模型创建过程自动化的要求,研究了基于CAD技术的AUV几何模型的参数化建模方法。首先对AUV几何模型特征进行具体分析,建立了AUV参数化的几何模型;然后在此基础上,以UG NX7.0软件作为开发平台,结合VC++工程应用,采用内部开发模式,驱动UG/Open API库函数,创建了AUV几何模型参数化建模的应用程序,并最终通过具体实例验证了该方法的可行性。

基于Android操作系统的智能手机下湿空气参数计算

暖通空调设计人员需经常通过查询湿空气焓湿图确定状态参数,鉴于Android智能手机的普及和查图工作的繁琐与耗时,本文基于Android Studio编程工具,采用Java编程语言编写了湿空气状态参数的计算应用程序,实现了标准大气压下湿空气焓湿图上状态参数的无缝嵌入。该应用将极大地方便暖通设计人员随时随地的快速获取湿空气的相关状态参数,具有较高的实用价值。

基于CFD的V型肋条最优夹角设计方法研究(英文)

文章采用CFD的方法对V型肋条的减阻特性进行数值仿真研究,仿真过程中,计算域内控制方程为雷诺平均N-S方程,湍流模型为RNGk-ε湍流模型。利用优化框架iSIGHT集成CFD分析工具FLUENT,探索了一种基于CFD的V型肋条最优夹角设计方法,并将优化得到的设计方案与初始设计方案进行了分析和对比。分析比较的结果表明:优化设计后,V型肋条表面阻力减小,相对减阻量达到5.5%,减阻效果相对初始值有了很大改善,为V型肋条夹角的设计优化问题提供了一个新的方法。

CRB600H级箍筋混凝土短柱抗震性能研究

为研究高强箍筋混凝土柱抗震性能,通过对CRB600H级高强箍筋混凝土短柱低周往复加载试验展开数值模拟研究。利用OpenSEES中的Nonlinear Beam Column单元、零长度截面转动弹簧单元和零长度剪切弹簧单元,建立了考虑弯-剪耦合效应的抗震数值分析模型。分析轴压比、剪跨比对CRB600H级箍筋柱的滞回性能、刚度退化、延性及耗能性能的影响,并以HRB400级箍筋柱进行对比分析,结果表明:轴压比越大的构件水平抗剪承载力,延性和耗能能力越差;剪跨比越大构件的水平抗剪承载力越低,延性和耗能能力越好;CRB600H级和HRB400级箍筋柱,两者承载力接近,CRB600H级箍筋柱延性和抗震性能更好。

V形凹槽间距对微通道流动及换热特性的影响

优化微通道几何结构是提高其流动与传热综合性能的有效途径。针对具有V形凹槽结构的微通道,采用数值模拟方法研究了不同V形凹槽间距r和入口速度u对微通道流动和传热特性的影响规律,并通过强化传热因子η来衡量其综合性能。结果表明:具有V形凹槽的微通道相比于光滑内壁的微通道压降ΔP有所降低;V形凹槽微通道的流动损失和传热性能随着r的增加而增大,但当r大于0.75后流动损失的增幅变小;综合强化因子随r和u的增加而增大,r=1的微通道具有最优的综合性能。

倾斜式双导叶扩散器气动特性的数值模拟

采用ICEM CFD软件对某型含导叶的60°倾斜式扩散器模型进行结构化网格划分,利用计算流体动力学软件CFX对其在不同进口流速下的流场进行数值模拟,并通过实例对计算方法进行验证。根据数值模拟结果,分析了扩散器内流场速度分布与局部阻力、压力恢复系数和扩散效率之间的关系,为扩散器气动性能优化设计提供参考。

《流体机械原理》课程考试改革初探

本文以《流体机械原理》课程为例,分析了现有的考试方式存在的问题;提出了新的课程考试方式,并对其进行探讨和试行,新考试方式效果良好。使学生充分意识到猎取知识的能力远比知识的纯积累更重要,理性对待成绩,正确对待考试。

基于组合优化方法的UUV耐压壳体优化设计研究

无人水下航行器(UUV)的壳体重量大小直接影响到其整体性能。只采用一种优化方法进行耐压壳体结构优化设计很难得到真正的全局最优解,笔者以自适应模拟退火算法、多岛遗传算法和序列二次规划算法为基础,建立了两种不同的组合优化方法,在一定程度上能够确保解的全局最优性。基于该组合优化方法,利用iSIGHT软件,集成自编的肋骨加强薄壁壳体结构的应力及稳定性计算程序,对无人水下航行器(UUV)耐压壳体结构进行优化设计。通过对优化设计前后耐压壳体结构的强度、稳定性及重量进行比较分析,结果表明:采用组合优化算法优化设计得到的无人水下航行器(UUV)耐压壳体在满足壳体结构强度和抗压稳定性要求下,壳体重量极大程度地降低,实现了结构优化。

水下驻留无人水下航行器驻留过程建模与仿真

针对水下驻留无人水下航行器(UUV)的运动特点,建立了大攻角下UUV运动仿真的六自由度数学模型,提出了一种驻留UUV辅助推进器的控制方法,并对UUV驻留过程中的下潜运动进行了仿真研究。具体分析了UUV下潜驻留运动中攻角、侧滑角、速度、俯仰角等参数的变化规律。仿真结果表明:航行器的轴向速度在阻力作用下逐步减小,趋近于0;在辅助推进器的作用下,UUV下潜速度被限定在安全范围内,导致UUV攻角逐步增大,直至接近90°;在前后2个辅助推进器的作用下,航行器的信仰角始终被控制在合理范围内,从而确保UUV具有良好的着陆姿态。

钴掺杂Mn氧化物催化剂对NH_(3)-SCR活性及抗SO_(2)/H_(2)O中毒特性的研究

采用共沉淀法制备了一系列不同物质的量比的钴掺杂锰氧化物催化剂,并对其进行了系统表征。讨论了钴掺杂锰的氧化物催化剂的NH_(3)-SCR催化活性和抗水抗硫性能。结果表明,锰钴物质的量比为16∶1的Co(1)-MnO_(x)催化剂的催化性能最好,在100−275℃时实现了大于90%的NO_(x)转化率,并且耐水性和耐硫性较好。Co(1)-MnO_(x)催化剂呈现出球状结构,拥有相对较大的表面积。钴掺杂锰增加了催化剂表面的高价金属离子和化学吸附氧含量。Co(1)-MnO_(x)催化剂具有丰富的活性物种和酸性位点,降低了催化剂的表观活化能。

面向AUV多学科设计优化的参数化几何建模及其关键技术

为解决自主式水下航行器(AUV)多学科设计优化过程中几何模型自动更新的问题,研究了面向AUV总体概念设计的参数化几何建模方法及其关键技术。在具体分析AUV多学科设计优化流程及其对参数化几何建模要求的基础上,以UG NX7.0软件作为二次开发平台,利用VC++驱动其UG/Open API的建模功能函数,创建AUV参数化几何建模的工程应用程序,并重点解决了CAD建模过程中的结构特征关联、特征曲线控制、肋骨类型转换、曲线段壳体肋骨建模和冗余特征参数处理等关键技术。最终,通过两个优化实例验证参数化几何建模方法的可行性,结果表明该方法满足了多学科设计优化的要求,对建立AUV总体概念设计多学科优化集成平台有重要意义。

仿生扑翼UUV推进机构设计及运动仿真

针对仿生扑翼UUV所使用的推进机构进行设计研究,在对海龟前肢运动模式分析的基础上,设计了一套二自由度仿生扑翼推进机构,该机构由两个电机分别驱动扑翼模型上下拍水及绕翼轴自身翻转,两个电机转动相互结合可以近似实现海龟前肢扑翼运动模式。对所设计推进机构进行三维建模及虚拟装配,并对其进行了运动仿真,给出了两种驱动模式下扑翼运动过程的姿态及相应的角速度和角加速度。

中国核能利用现状及未来展望

根据当前中国电力装机结构和能源利用现状,分析发展清洁能源的紧迫性和可行性。总结了1991年—2016年中国核裂变类型核电站的单个机组装机功率的发展过程,比较2002年—2017年每年并网核电机组总功率。最后总结了中国在核聚变相关研究中取得的重大进步和可喜成果,指出核聚变相比核裂变的发展优势和应用前景。

仿生扑翼UUV的研究进展及关键技术

针对当前无人水下航行器低速下近目标作业能力较差的问题,人们开始了对仿生扑翼推进方式的探索研究,仿生扑翼UUV应运而生。简要介绍了仿生扑翼UUV的概念、特点及其应用,综述了仿生扑翼UUV的国内外研究成果及现状。在此基础上对仿生扑翼UUV的研制所面临的一些关键技术进行了讨论,并结合目前的研究情况,展望了仿生扑翼UUV的未来发展趋势。

基于综合集成的减阻肋条最优夹角设计方法研究

基于综合集成技术,利用iSIGHT优化设计平台集成流体力学数值仿真软件Fluent,探索了V型减阻肋条最优夹角设计方法。采用雷诺平均N-S方程+RNGk-ε湍流模型的方法对V型减阻肋条进行数值模拟研究,在数值模拟过程中,针对V型减阻肋条的流场特性,对其计算模型、计算网格及其边界条件进行了合理化的处理。基于最小阻力建立了减阻肋条夹角的优化设计模型,采取自适应模拟退火算法全局搜索和序列二次规划局部寻优的二阶段组合优化方案,对V型减阻肋条夹角进行优化设计。结果表明:优化设计后,V型减阻肋条表面阻力减小,相对减阻量达到5.5%,减阻效果相对初始值有了很大改善,为V型减阻肋条最优夹角设计提供了一个新的方法。

串联隔震构件恢复力计算模型试验研究

为研究串联隔震构件使用阶段的真实力学性能,基于5组不同轴压比、长细比的串联隔震构件进行拟静力加载试验,并建立构件的有限元模型,对受力特点及破坏状态进行分析。根据对应工况下的有限元模型获得滞回曲线,建立了串联隔震构件的三折线型骨架曲线,同时给出了骨架曲线各分段的方程表达式。针对试验过程中变幅循环加载引起的构件整体刚度发生退化的问题,将各组构件的滞回曲线划分为4个部分,以每组构件的初始加载刚度为基准,采用非线性回归分析方法,获取每段曲线刚度退化规律,结合骨架曲线,建立了串联隔震构件的恢复力模型,并与试验进行对比。结果表明:提出的恢复力模型可以较为准确地描述串联隔震构件在低周往复荷载作用下的恢复力特性,为后续非线性力学性能研究提供理论参考。

实验参数对磁性AgI-BiOI/CoFe_2O_4光催化剂湿法脱除Hg^0的影响（英文）

采用水热-共沉淀法制备了一种新型的磁性AgI-BiOI/CoFe_2O_4复合材料光催化剂,考察了荧光灯辐照下光催化剂脱除模拟烟气中单质汞(Hg^0)的性能,研究了实验参数对脱汞性能的影响及反应产物。结果表明,AgI-BiOI/CoFe_2O_4光催化剂的热稳定性较差,当煅烧温度超过400℃时该光催化剂的化学成分会发生变化;随着催化剂用量、反应溶液pH值、反应溶液温度和烟气中O_2浓度的增加,脱汞效率先增加后不变或下降;反应溶液中存在的CO^(2-)_3和SO^(2-)_4对脱汞效率有一定的抑制作用;当通入SO_2时,脱汞效率急剧下降;而NO对脱汞效率的抑制作用相对较小。反应产物分析表明,SO_2、NO和Hg^0的最终氧化产物分别是SO^(2-)_4、NO^(-3)和Hg^(2+)。