海拔高度对长直坑道内爆炸冲击波传播的影响

为有效表征不同海拔坑道内爆炸冲击波的传播特征,利用非线性显式动力学有限元软件AUTODYN,研究了海拔高度对长直坑道内爆炸冲击波传播的影响规律,探讨了高海拔环境对坑道内冲击波传播的影响,基于量纲分析,建立了适用于不同海拔高度典型坑道内冲击波峰值超压的计算模型,并通过数值计算进行了验证。结果表明:随着海拔高度升高,坑道内爆炸冲击波波阵面传播速度与径向的冲击波参数偏差增大,平面波形成距离增加,冲击波峰值超压降低;在0~4000 m范围内,海拔高度每升高1000 m,冲击波冲量降低约0.91%。结合Sachs无量纲修正方法和量纲分析,推导出不同海拔高度冲击波峰值超压的理论分析模型,模型计算结果与数值计算结果的相对偏差不大于10%,能够为高海拔环境下坑道内爆炸冲击波的传播提供理论依据。

基于自适应阈值分割的动车组辅助供电系统单芯动力电缆故障定位方法研究

单芯动力电缆是动车组辅助供电系统能量传输通道之一,其故障后准确定位对检修具有重要意义。当前,电缆故障定位使用较为广泛的方法为时频域反射法,但在对反射信号进行时频分析过程中,产生的交叉项是制约定位准确度的重要原因。为此提出一种基于自适应阈值分割的Wigner-Ville变换方法:在70 m长的电缆样品中设置低阻、高阻、开路和短路四种缺陷故障样本,对时频域法检测到的信号使用Wigner-Ville变换进行时频分析,说明原始Wigner-Ville变换产生交叉项的原因,并据此提出基于自适应阈值分割的Wigner-Ville变换方法,解决交叉项干扰问题;将本文方法与当前交叉项抑制方法进行测试效果对比。结果表明:提出的基于自适应阈值分割的Wigner-Ville变换方法可以有效消除交叉项,且对于单个缺陷故障和多个缺陷的电缆均可适用;对于所设置的单个缺陷故障位置的定位误差均小于0.80%,对于双缺陷故障检测结果的定位误差小于0.40%,验证了本文方法的有效性。

面向工业机器人的非线性手眼标定方法研究

手眼标定是机器人视觉领域中的一个关键技术,主要包括眼在手上和眼在手外两种标定方式。标定的目的是得到相机坐标系与机器人坐标系之间的位姿关系,根据相机获取的图像重构三维场景,求出两个坐标系之间的转换参数,其结果将直接影响到机器人精准作业。受当前镜头工艺水平和机器误差限制,相机采集的图像存在非线性畸变,原有的手眼标定方法存在精确度不足的缺点。针对这个问题,文中提出面向工业机器人的非线性手眼标定方法,通过卷积原理使矩阵参数适应镜头下不同区域畸变的方法,减小相机镜头畸变影响。通过实验验证表明,该方法能够提高手眼标定结果的精确度,标定后的平均误差为0.4 mm,稳定性更强,可满足更多场景需求。

基于遗传算法的斜拉桥成桥索力优化应用研究

为研究智能优化算法在斜拉桥索力优化中的应用,将遗传算法与有限元算法进行嵌入式融合,以自主开发的有限元程序为基础,使用杆、梁单元构建大跨度公铁两用斜拉桥全桥三维有限元计算模型,讨论了索力对于各个单元节点弯矩的影响矩阵计算方法。建立了2种索力优化目标函数,使用MATLAB集成的遗传算法工具箱进行求解,同时给出了可以直接应用的计算代码,探讨不同目标函数的优化计算结果差别;使用多项式拟合方法对索力优化结果进行调整,讨论了考虑、不考虑几何非线性效应的成桥状态计算结果差别。研究结果表明:使用基于遗传算法的智能随机搜索可有效地求解与索力相关的目标函数极值,辅助桥梁设计人员得到最优的斜拉桥成桥索力。

木材及人造板对火烧环境下复合运输包装容器隔热性能影响的比较研究

目的比较易于获取的天然(毛白杨、水杉)和人工木材(中纤板、刨花板)用于复合运输包装容器设计时在火烧环境下的防热性能。方法设计由钢质外容器、木材夹层、钢质内容器组成的典型运输容器模拟试验件,开展了平均温度约为800℃、持续时间约为30 min的野外油池火烧试验,测试了试验件内外温度及木材炭化情况。结果4种木材的隔热效果由优到劣依次为毛白杨、中纤板、刨花板、水杉;4种木材在厚度小于120 mm时隔热效果差异较大,厚度达到120 mm及以上时差异减小,并均能在火烧环境下将内部容器的温度保持在100℃左右及以下。结论4种木材中,毛白杨隔热效果最优,中纤板次之,然后是刨花板,最后是水杉。本文研究结果为放射性物品复合运输容器隔热设计提供了参考。

偏二甲肼池火灾热动力学特性数值模拟

为探究偏二甲肼池火灾热动力学特性,对无风和有风环境下的偏二甲肼池火开展了系列数值模拟。讨论了无风时油池尺寸(1~9 m)对火焰结构、轴向及横向温度分布和辐射热流密度等热动力学特性的影响,有风时偏二甲肼池火热动力学特性随环境风速(1~4 m/s)变化的规律。结果表明:无风环境下,随油池边长增大,偏二甲肼池火火焰高度由2.67 m增大至13.22 m,火焰最高温度从1006.23℃逐渐增大到1160.92℃,横向辐射热流密度随距离增大而减小;有风环境下,风速从0增大至4 m/s的过程中,池火火焰高度减小,火焰倾角从0°逐渐增大到82.3°,轴向温度分布规律在风速达到1.5 m/s后变为单调下降,下风侧温度及辐射热流密度由于火焰倾斜显著增加;拟合得到可准确预测无/有风环境下火焰高度、火焰倾角及横向辐射热流密度的工程关联式,偏差均在15%以内。

BWBZX-1保温包装箱设计与验证

目的根据某产品性能特性设计BWBZX-1保温包装箱,并进行验证。方法首先提出BWBZX-1保温包装箱的设计方案,然后通过数值模拟分析结构材料热物性参数对包装箱的温度场和传热特性的影响,用以对初设包装箱结构进行优化,最后通过环境试验进行验证。结果产品、包装箱内外壁、底板、法兰、底座材料不易变更,只宜优化上保温层、下保温层和连接件的热物性参数,使最终包装箱温度场满足了产品使用要求。结论 BWBZX-1保温包装箱温度场数值模拟结果与实验温度实测结果相符较好,经过温度场数值模拟和温度实验验证,BWBZX-1保温包装箱保温性能满足设计指标要求。

武器弹药异常事故环境安全性试验技术进展

为提升我国武器弹药异常事故环境安全性试验技术,完善武器弹药异常事故环境安全性试验能力建设,建立武器弹药异常事故环境安全性试验方法体系,介绍了国外武器弹药异常事故环境安全性试验技术发展与标准体系,以及我国武器弹药异常事故环境安全性试验技术与能力现状。分析了武器弹药异常事故环境安全性试验技术的发展方向,建议持续发展安全性试验技术,创新现有技术手段,解决更多、更苛刻事故场景对应的试验模拟能力覆盖问题,建立完善的武器弹药异常事故环境安全性试验能力体系与试验标准体系。

不同压力下具有内热源的包装箱内传热特性

目的研究具有内热源的某产品包装箱在不同压力下的传热特性。方法搭建具有内热源的某产品包装箱传热特性实验系统,对不同压力下内部具有热源的某产品包装箱内的温度场进行测量,讨论产品各部件的传热特性,并基于计算结果,拟合各部件的传热关联式。结果常压状态下各测点温度较低压状态更易达到平衡,箱体内温度场的分布符合被加热物四周热边界层厚度分布规律。包装箱内对流传热能力随着压强的增大而增强,且箱内压强处于较小范围时,压强的增加对于箱内各部的冷却效果更加显著。结论正常工作的温度范围内,该产品包装箱内传热能力的强弱主要受对流传热影响,对流传热能力随着压强的增大而增强;得到了各部件壁面传热关联式,误差在5%以内。

深空探测器同位素热源环境试验技术

为保证应用于深空探测器的同位素热源的安全性和可靠性,开展了深空探测器同位素热源环境试验技术研究。通过对同位素热源全寿命周期内各任务剖面的系统分析,总结得出了同位素热源环境试验项目,并对这些项目进行了研究及模拟实验,具体包括:高温–离心、高温–冲击、高温–振动等热–力复合环境试验技术,空气动力学加热、热冲击试验、发射场火灾事故地面模拟实验等异常环境安全性试验技术。通过以上研究建立了同位素热源鉴定级环境可靠性试验及异常环境安全性试验能力,为深空探测器同位素热源研制任务提供了技术支撑。

同位素热源火灾事故环境模拟试验及仿真分析

为考核空间同位素热源火灾事故安全性,开展了同位素热源火灾模拟试验及数值仿真研究。提出了同位素热源火灾模拟试验及试验系统设计的相关方法;对热源火烧环境热响应特性进行了数值仿真,探讨了预热阶段产品表面辐射率、对流换热系数等的影响,以及运输及发射剖面火灾事故热源热响应特征;基于仿真结果开展了某空间同位素热源火灾模拟试验。结果表明,预热阶段,产品温度主要受目标预热温度、表面辐射率等因素影响;火烧阶段,产品烧蚀层温度上升较快,发射场事故下热源各层温升速率较运输事故下的大,但放射性同位素芯块仍处于安全温度;试验中火焰呈火羽流形态,具有大尺度-低频率扰动特征,火焰熄灭30 min后,热源表面温度降至约180℃,整体结构良好。

不同贮存条件下含热源产品传热特性研究

目的以同位素热源产品贮存任务剖面为背景,研究在贮存状态下含热源自发热产品的传热特性。方法搭建含热源自发热产品热试验平台,对不同贮存状态下含热源自发热产品的热状态进行实验研究,分析有、无风,有、无包装箱条件下产品的传热特性。结果裸球状态有风条件下传热性能较好,加厚包装箱内的发热球体和球壳组件温度比常规包装箱高。结论 2种状态下各测点温度随着离热源距离的增加而下降,裸球和常规包装箱状态下各测点温度随测点相对位置的增大,其下降趋势逐渐减小。研究结果可为产品热设计及后期环境热考核试验作理论支撑。

基于有限元-向量式有限元的斜拉桥非线性振动计算方法

向量式有限元(VFFE)法本质上是考虑几何非线性的有限元(FE)显式动力时程积分方法。阐述了向量式有限元的基本原理,对比了向量式有限元与基于单元随动坐标系的非线性有限元动力计算方法的相同点与差别,开发了使用杆、梁单元的有限元-向量式有限元统一算法框架的计算程序。使用该程序建立了大跨度斜拉桥计算模型,首先,使用非线性有限元法计算了斜拉桥的静力状态与动力特性,计算了列车-桥梁耦合动力作用下桥梁的振动;然后,使用向量式有限元法计算了斜拉桥在拉索突然断裂状态下的非线性振动;最后,计算了在列车-桥梁耦合动力作用下,拉索发生断裂时,桥梁与列车的振动状态。结果表明:使用向量式有限元可以简单可靠地直接模拟斜拉桥在破坏状态下的非线性振动状态;列车运行至跨中附近时,若斜拉桥跨中最长拉索突然发生断裂,对其他拉索的安全性影响不大,离断裂拉索越远的拉索受到的影响越小,但拉索突然断裂会对桥上行驶中列车的安全性造成威胁。该研究为大跨度斜拉桥在破坏状态下的非线性振动分析提供了新的解决方案。

长方体腔内关于密度极值温度对称加热-冷却时冷水瑞利-贝纳德对流稳定性

为了解具有密度极值流体瑞利-贝纳德对流特有现象和规律,利用有限容积法对长方体腔内关于密度极值温度对称加热-冷却时冷水瑞利-贝纳德对流的分岔特性进行了三维数值模拟,得到了不同条件下的对流结构型态及其分岔序列,分析了密度极值特性、瑞利数、热边界条件以及宽深比对瑞利-贝纳德对流的影响.结果表明:具有密度极值冷水瑞利-贝纳德对流系统较常规流体更加稳定,且流动型态及其分岔序列更加复杂;相同瑞利数下多种流型可以稳定共存,各流型在相互转变中存在滞后现象;随着宽深比的增加,流动更易失稳,对流传热能力增强;系统在导热侧壁时比绝热侧壁更加稳定,对流传热能力有所减弱;基于计算结果,采用线性回归方法,得到了热壁传热关联式.

复杂几何结构腔体内冷水自然对流传热数值模拟

利用有限容积法对复杂几何结构异形腔体内具有密度极值的冷水自然对流传热进行了一系列数值模拟,获得了多种异形腔体内不同密度倒置参数和Rayleigh数下的流场和温度场、壁面局部和平均Nusselt数等的变化规律。结果表明:密度倒置参数对流场结构、壁面局部Nusselt数分布和平均Nusselt数影响较大;径深比较小时,流动较强,随着径深比的增大,流动减弱;相同条件下,改变外壁面几何结构,封闭腔体内温度场、流场及壁面传热特性都有不同程度的变化。

过滤发送阈值退避算法

针对二进制回退机制存在的问题进行了分析,并提出了一种改进的回退算法。该算法通过引入过滤发送阈值的概念,动态地调整无线节点的等待时间,以实现网络吞吐量的最大化。在IEEE 802.11DCF协议中以相同的物理层参数进行仿真。实验结果表明:与BEB算法、SD-DCF算法和MMS算法相比,改进算法在两种发送方式尤其是基本方式下,饱和吞吐量和分组平均接入时延均可获得不同程度的改善。

基于Quorum的低占空比WSNs最优延迟可靠路由算法

在无线传感器网络中,异步低占空比技术可以极大地降低能耗,但是由于节点的低占空比唤醒会造成极大的端到端数据时延。针对这个问题提出一种基于Quorum的异步自适应低占空比路由算法ORDA(Optimal-Reliable delay routing algorithm for low duty cycle WSNs based on Quorum),将异步占空比网络和实际链路模型相结合,在异步占空比网络中节点在不同时刻的邻居发现延迟也在不断变化。首先为每个节点根据网络负载选择自身的Quorum类型,并利用Quorum特性来计算邻居节点的重叠时隙个数;然后根据链路质量进一步计算出这一跳范围内邻居节点间的成功转发预期值,并在即将唤醒的节点中选择更可靠的节点转发数据。仿真实验证明,该算法不仅能够降低端到端延迟,而且能获得很好的转发成功率。

熔体快淬Al-Ce合金变质对ZL108组织和性能的影响

采用熔体快淬Al-Ce中间合金对ZL108活塞合金进行了变质处理,然后对变质后的ZL108合金试样进行了显微组织观察和性能检测,并与加入普通块状Al-Ce合金变质的ZL108合金进行了对比。结果表明,与加入块状Al-Ce变质剂相比,加入熔体快淬Al-Ce变质处理的ZL108合金,组织中的共晶硅得到了更好的细化,室温和高温力学性能得到了很大的提高。因此熔体快淬Al-Ce合金变质处理可更好的提高ZL108合金的综合力学性能。