细长体倾斜出水的实验研究

为了获得细长体倾斜出水空泡生成、发展及溃灭过程,基于高速摄像系统对细长体小倾角倾斜出水过程进行了实验研究。通过对比细长体垂直及倾斜带泡出水过程,分析了倾斜出水过程中体现出的新特征及其影响因素。在此基础上,对不同初始倾角及细长体头型对出水轨迹及姿态的影响规律进行了实验研究:细长体姿态及轨迹变化与其初始倾角并非线性相关,与肩空泡的闭合位置密切相关;细长体头型变钝,其水下运动过程稳定性增加。

柱形空腔结构落水载荷及冲击响应研究

针对尾部空腔结构的落水冲击问题,在考虑水的可压缩性的非线性双渐近法(NDAA)基础上,经推导建立尾部带空腔的复杂结构落水的数学模型。在与实验值对比验证程序有效性的基础上,对结构落水过程中表面水动力载荷及其结构响应进行计算。分析了结构落水过程中的局部薄弱环节。研究了不同落水角度下结构表面水动力载荷变化规律。研究结果表明:空腔结构落水过程中,在俯仰角45°～90°范围内结构所受水动力载荷与俯仰角并非线性相关,落水的危险工况为75°左右。

航行体出水空泡溃灭载荷特性研究

为计算出水过程中空泡溃灭载荷对航行体出水过程的影响,从空泡溃灭的物理现象入手,将空泡溃灭过程分为空泡运动阶段和空泡溃灭冲击阶段,在两个阶段分别用势流理论方法与双渐进方法进行计算,形成一套完整的空泡溃灭载荷计算方法.在与相关试验值对比吻合较好,验证方法有效性的基础上,获得了空泡溃灭载荷及形态在整个出水过程中的变化规律.最后研究了航行体弹性振动对航行体出水空泡溃灭载荷的影响,航行体弹性振动对溃灭冲击载荷的峰值及脉宽影响较小.

接触爆炸载荷作用下船体板架破口大小的预测

在鱼雷攻击作用下,舰体结构会产生破口。将船体板架结构简化为交叉梁系结构,由交叉梁系结构的拉伸塑性应变满足断裂衡准时的塑性区范围来预测船体板架在接触爆炸载荷作用下破口的大小。将计算得到的结果与朱锡等加筋板架的试验数据进行对比,吻合良好。这表明力学模型选取合理,具有一定的工程实用性。

小尺度回转体出水过程弹射试验系统设计

为了研究潜射导弹出水过程中肩尾空泡的运动特性及其对导弹出水运动姿态的影响,设计了一种可供实验室条件下使用的小尺度回转体出水过程弹射试验研究系统。该系统通过钟摆机构与活塞机构将摆球的重力势能转换为回转体的动能实现发射,利用高速摄像系统观测试验现象,分析弹体出水过程中肩尾空泡的动态特性及其对弹体运动姿态的影响,指出弹体垂直发射情况下带泡出水过程肩空泡具有较清晰的边界,表明利用边界元方法计算空泡特性的可行性,并且当发射具有初始攻角时,肩空泡迎背流面压差对于弹体形心产生回复力矩有利于导弹运动姿态的调整,对于导弹水下发射的水弹道设计具有参考价值。

水射流冲击作用下船体板架动响应分析

水射流冲击是一个极为复杂的流固耦合问题。目前大多数计算模型都是基于一定的假设,例如流体不可压缩,结构为刚性体等。本文基于三维波动方程,考虑流场可压缩性,计及水弹性的影响,采用双渐进法对流场进行求解,采用Abaqus软件模拟板架结构在水柱冲击下的动响应,实现了流体与板架结构的耦合求解,并分别分析了平板和加筋板在水柱冲击作用下的动响应。数值研究表明,冲击区域的中心处受到较大的瞬态冲击,冲击速度改变了射流冲击载荷的大小,使冲击响应随着冲击速度的增加而增大。而板厚的增加改变了板的刚度,对射流冲击具有良好的抵抗作用。

7A04铝合金均匀化退火工艺研究

研究了7A04铝合金Φ405 mm铸锭经两种制度单级均匀化退火后第二相的变化。研究结果显示:(460±5)℃12 h(随炉冷却)均匀化退火后,仍存在大量的小尺寸灰白色Al7Cu2Fe相以及大尺寸亮白色T(AlZnMgCu)相,冷却过程中析出的第二相粗大且数量多。(475±5)℃12 h(机械风冷)均匀化退火后,残留的可溶T(AlZnMgCu)相明显减少,合金中只有少量的剩余含Fe相,冷却过程中析出的第二相细小且数量少。采用(475±5)℃12 h(机械风冷)均匀化退火的铸锭挤压的棒材的力学性能比(460±5)℃12 h(随炉冷却)的提高8 MPa,伸长率可增加约1%。7A04铝合金单级均匀化退火最优工艺为(475±5)℃12 h(机械风冷)。

自由面对冲击波作用下的圆柱瞬态响应的影响

针对自由液面效应影响下的瞬态载荷作用下圆柱体的流固耦合数值计算问题,在双渐近法(DAA)的基础上,经推导得到考虑自由液面兴波效应的修正DAA方程.将该方程引入到自由面附近结构瞬态运动问题的流固耦合计算中,给出修正二阶双渐近法(DAA2)方程.将数值计算结果与实验结果相比较,验证了程序的合理性.在此基础上,分析了水深对结构流固耦合动态特性的影响.研究结果表明:自由液面效应对近自由液面附近结构的动态特性(尤其是结构运动中后期)有很大影响.

细长体出水空泡特性实验研究（英文）

Experimental studies are carried out with slender bodies vertically exiting out of the water using a high-speed camera. The mechanisms for the formation, development, and collapse of the cavity around the slender body are explored. The dynamic characteristics of the shoulder cavity and the trail cavity during the water-exit of low-speed bodies are analyzed for various water depths and initial velocities. The results show that the initial velocity has a great influence on the formation, development, and collapse of the cavity. The length and the thickness of the shoulder cavity vary non-linearly with the depth.

罐身用3104合金熔铸过程熔体质量评价与控制

以某电解铝企业罐身用3104合金熔铸过程熔体质量为研究对象,采用PoDFA(Porous Disc Filtration Apparatus)法开展离线测渣分析,重点考察了熔铸线上典型位置处(保温炉出口、在线除气后、深床过滤后)渣的种类及含量。结果表明,采用电解铝合金化方式生产3104铸锭,保温炉出口熔体渣含量偏高,为0.202 mm^(2)/kg,渣的种类以TiB_(2)颗粒和Spinel(尖晶石)为主。经在线除气后,渣含量降低,为0.129 mm^(2)/kg,但整体含量仍偏高,渣的种类仍以TiB_(2)颗粒和Spinel为主。经深床过滤后,渣的含量降至0.031 mm^(2)/kg,渣的种类主要为Spinel。通过适当降低保温炉内熔体温度、延长静置时间、深床过滤前增加板式粗过滤等熔体处理工艺的优化,实现了3104合金熔铸过程熔体质量的有效提升,从而显著降低了后续冲罐过程的断罐率。