火药燃气流冲刷作用下身管镀层初始裂纹受力规律研究

火炮发射时身管内膛受到火药燃气的剧烈冲刷作用,内膛镀层表面初始裂纹在燃气作用下发生损伤与扩展。为了研究燃气对镀层初始裂纹受力规律,建立了火药燃气流与含初始裂纹的镀层身管相互作用的流-固耦合有限元模型,利用达西定律描述燃气流在裂纹缝隙中的流动状态,在合理简化与假设的基础上,研究了不同火药燃气压力大小和裂纹角度对镀层初始裂纹受力的影响规律,计算得到火药燃气冲刷作用下裂纹的应力强度因子、裂纹尖端剪切应力和裂纹撕裂位移。结果表明:火药燃气流压力对裂纹尖端应力强度因子和裂纹撕裂位移影响明显;火药燃气流压力一定时,裂纹角度对裂纹撕裂位移和裂纹尖端剪切应力影响较为显著;随着裂纹角度的增大,裂纹撕裂位移逐渐增大,镀铬层裂纹扩展趋势也逐渐从横向张开扩展变为纵向拉伸扩展。该研究方法能够为身管镀层结构设计和提高身管寿命提供一定的指导。

膛内积水对火炮发射相关参量的影响模式

为探明膛内积水对火炮发射的影响,采用SolidWorks三维建模软件建立空气-积水-发射药-药室-身管-弹丸耦合的三维模型,并考虑空气-积水-发射药-身管-弹丸结构间流固耦合的作用,利用LS-DYNA有限元软件对不同积水状况下的火炮发射过程中药室所受的压力以及弹丸的速度、加速度、所受压力进行了仿真模拟,研究了在不同积水状况下火炮发射时药室内的压力变化以及对弹丸的影响模式。研究结果表明:膛内积水可以消耗部分弹丸动能;火炮发射时,膛内积水会使药室内侧壁压力增加5%~7%,而膛底压力随着膛内积水的增加而减小;弹丸的速度与加速度随着膛内积水的增加而减小,弹丸达到最大加速度的时间随着膛内积水的增加而延后。

反应堆吊篮在空气和静水中的振动特性分析

采用流体结构耦合方法,用ANSYS程序对反应堆吊篮在空气和静水中的振动特性进行了研究.吊篮结构采用实体建模,流体结构采用fluid80单元模拟,并考虑水的附加质量对吊篮振动特性的影响.结果表明,在不同的约束条件下,吊篮在空气和静水中的前几阶固有频率都包含了梁式振动频率和壳式振动频率,环向扭转振动频率和轴向伸缩振动频率为吊篮的高阶频率;吊篮在空气中的振动频率比其在静水中相应的振动频率高.

反应堆吊篮流致随机响应理论分析

讨论了吊篮结构流致振动的均方根响应。通过将流体力划分为简谐振动流体力和脉动流体力两部分 ,结合结构有限元离散技术 ,建立了吊篮结构的流致随机响应不依赖于流体压力实验数据的纯理论分析方法。着重考查了平均流速、湍流强度及湍流尺度等几个主要参数对结构均方根值的影响。

大涡模拟在计算反应堆吊篮流体激励力中的应用

用大涡模拟(LES)方法计算了秦山核电站二期1∶5模型实验的压力容器和吊篮之间环腔内的流场,获取了流体作用在吊篮上的流体压力,研究了Smagoriksky亚格子应力模型中的Smagoriksky系数对结果的影响;同时研究了流速对压力的影响以及压力沿空间的分布。结果表明,随着Smagorinsky系数增大,所得的压力均方根值(RMS)减小。与实验结果相比较,秦山核电站二期模型环腔内的流场模拟Smagorinsky系数取0.18比较合适,计算的脉动压力RMS与实验相吻合,在湍流发展充分的区域,流体压力功率谱密度计算值和实验值保持在同一个量级。

静水中反应堆吊篮结构的振动特性研究

将吊篮与压力容器视为包含粘性流体的有限长同心圆柱壳体结构。从圆柱壳的运动控制微分方程和流体的 N- S方程出发 ,在流体不可压缩粘性假设下 ,导出吊篮结构自由振动时 ,流体作用于壳体结构上的附加质量、附加阻尼矩阵。再结合固体有限元技术 ,建立吊篮结构的流固耦合振动的有限元模型。用此模型对吊篮结构在静水中的固有振动特性进行分析 ,计算结果与试验实测结果的比较表明 。

基于流固耦合的火炮身管层间冷却分析

层间冷却是火炮身管冷却的一种有效方式,分析连发时这种冷却身管的冷却特点.以某速射火炮身管为研究对象,采用ANSYS的FLOTRAN模块,应用流固耦合的方法进行温度分析.通过与空气冷却对比,层间冷却能大幅度减少冷却时间,从而减少射击规范中冷却间隔时间;冷却过程中身管截面内出现了同一半径不同温度的分布现象;冷却液流速超过一定值后,提高流速对身管的冷却差别不大.这种数值仿真方法把流固边界条件处理为内边界条件,能够较好地模拟身管冷却的过程,为层间冷却身管的设计提供了一种数值计算方法.

MFI结构分子筛硅铝比对催化裂化汽油辛烷值桶的影响

采用复合酸化学抽铝的方法制备了不同硅铝比的MFI结构分子筛并对其物化性质进行了表征。结果表明:以该方法制备的高硅铝比MFI结构分子筛结晶度高、比表面积大、孔体积大、总酸中心密度低,强酸在总酸中的比例高,B酸在总酸中的比例高;磷改性后的高硅铝比MFI结构分子筛水热稳定性好,将其制成助剂后添加到催化裂化催化剂体系中,可以在不降低汽油收率的前提下有效提高催化裂化汽油的辛烷值桶。

基于固液耦合的舰炮身管模态分析

基于模态分析理论和结构耦合动力学中的固液耦合理论,考虑液体冷却层和内、外管表面之间的耦合效应,采用直接耦合法建立了含液体层的舰炮身管固液耦合计算模型,利用ANSYS软件对该模型进行了模态分析.分析结果表明,含有液体冷却层的舰炮身管固有频率降低,刚度提高,改善了火炮射击时身管的动态特性.

积液型两相流分配器的性能与优化

试验研究了带有复杂入口管的积液型两相流分液器在不同干度和质量流量条件下的分液均匀性.结果表明:当干度增大时,分液器的分液均匀性下降;当质量流量增大时,分液器的分液均匀性得到改善;各工况下分液器分液的流体质量流量标准偏差(STD)的平均值为2.80%.同时,对复杂入口管进行了计算流体动力学模拟,提出了一种能够有效降低入口管形式影响的新型双筒体型分液器,并通过试验加以验证.验证试验结果表明,在各工况下,双筒体型分液器分液的STD的平均值为2.36%,比积液型分液器的分液均匀性提高了15.7%.

膛压作用下舰炮身管固液耦合瞬态响应分析

该文分析了含液体冷却层的舰炮身管在膛压作用下的刚强度问题。以瞬态动力学分析和固液耦合理论为基础,考虑液体冷却层与内、外管表面之间的耦合效应,将膛压看作移动的均布载荷,建立了含液体层的某舰炮身管固液耦合瞬态响应数值计算模型;利用ANSYS软件进行了瞬态动力学分析。计算结果说明,液体冷却层可提高身管的刚强度,有效减小弹丸出炮口时的横向振动位移,有利于提高舰炮的射击密集度。

地层测试器流体识别模块流体筒数值模拟

电缆地层测试器在井下进行地层流体采样时,为了让地层真实流体进入取样筒,需要排除可能侵入地层的泥浆滤液,为此提出在抽排过程中监测地层流体电阻率的识别方法。通过研究流体识别模块中安装传感器的流体筒的流场特性,以提高传感器测试的精确性。运用CFD通用软件FLUENT对流体筒的内部流场进行了数值模拟,分析了该结构内部流场分布情况,同时也计算了分布于绝缘套处的小孔流量和速度,通过具体定量分析,从而为结构的优化设计提供理论依据。

基于CFD的转管机枪助旋制退器流场超压仿真及对弹丸初速影响分析

为了研究转管机枪助旋制退装置流场超压特性及对弹丸速度的影响,运用经典内弹道方程求解流场边界条件,采用计算流体力学中的非粘性、非定常可压缩气体流动方程和动网格技术,对有、无膛口旋转制退装置的膛口流场进行了数值仿真,对弹丸的增速规律进行了计算。对2种情况的仿真结果进行了分析对比,结果表明:有助旋制退装置时膛口流场最大超压值增加约2倍,弹丸速度增加3.61 m/s。

基于异常压力场的火炮身管断裂失效再现数值模拟

针对某坦克炮实弹射击出现身管断裂失效的情况,采用问题再现、原因分析、计算分析和效果验证等研究方法,利用LS-DYNA程序流固耦合算法,以等量TNT爆轰产生的高压气体流场近似代替实际火药气体作用,采用基于显式积分的拉格朗日-欧拉耦合算法解决流体与固体的耦合,建立了高压气体与身管之间相互作用的数值模拟,解决了流体形变引起的计算困难问题。引入Johnson-Cook塑性模型以及断裂失效模型描述身管材料动力学响应,在预置初始裂纹的情况下对身管在异常内压下的动力学响应进行了数值计算及分析。数值模拟结果较好地描述了身管材料在异常压力作用下的断裂失效机理,再现了身管发生撕裂损伤破坏的过程,为火炮使用安全性以及故障分析提供了参考。

开敞式叉筒网壳风场数值模拟与受力分析

针对国家现行《建筑结构荷载规范》缺乏复杂形体结构净风压体型系数的相关规范的问题,应用标准kε紊流封闭模型,采用数值风洞技术对开敞式叉筒网壳在多角度风场作用下结构表面的风压分布进行了数值模拟,获得了该类网壳的净风压体型系数.研究表明采用数值风洞技术对复杂形体结构的流场进行计算机数值模拟的方法是可行的,这为风压分布及大小取值提供了一种非实验性的、低成本的取值方法.力学分析结果表明,风对开敞式叉筒网壳的最大负压主要集中在脊线附近的边缘部位,脊线附近边缘以及谷线交叉拱是结构设计的重点.

基于CFD的单螺旋榨油机榨膛流场特性分析与试验

榨油机通过榨膛内部的油料和螺杆、榨膛相互挤压榨油产生典型的单向流固耦合。为明确油料的运动情况以及温度、压力等因素对出油率的影响,通过建立变截面的单螺旋榨油机螺杆几何模型,根据实际容积在Fluent中建立榨膛流体域,采用CFD的欧拉多相流模型在碎花生颗粒和油的混合物充满榨膛情况下,进行榨膛内的油料和螺杆、榨膛的流固耦合计算。结果表明:螺杆转速一定时,榨膛内流体随螺杆转动并沿螺杆长度方向流动;以油的体积分数作为油的浓度,油浓度沿螺杆长度方向递增,压力一定时温度越高浓度越大,温度一定时压力越大浓度越大。试验证明在温度80℃、压力10 MPa情况下所使用的单螺旋榨油机的出油率较高。研究结果为实际压榨过程中的螺杆设计、压力和温度设置等提供理论依据。

枪管内膛损伤对弹头外弹道过程的影响研究

为研究枪管内膛损伤对弹头气动特性及外弹道过程的影响,基于系统的12.7 mm机枪枪管寿命试验获得的内膛损伤规律,建立了损伤枪管的有限元模型并获得了枪管在4个寿命阶段所发射弹头的表面形貌状态.采用基于剪应力输运(SST)k-ω湍流模型的计算流体力学(CFD)方法对不同表面形貌的高速旋转弹头的气动参数进行了数值计算.采用均匀设计方法安排随机因素影响下的弹头内弹道计算过程,获得了各阶段弹头膛口扰动随机响应状态.建立了弹头6自由度刚体外弹道模型,结合弹头的气动参数和膛口扰动状态对弹头外弹道过程进行编程求解,获得了100 m处各寿命阶段枪管所发射弹头的散布圆半径和椭圆弹孔率,最终计算结果与试验数据吻合较好.计算结果表明:弹头初始扰动在枪管寿命末期的迅速增大,以及大攻角下弹头所受气动力压力中心的前移和马格努斯力矩的增大等,是造成枪管寿命末期弹头飞行稳定性降低及枪管迅速寿终的主要原因.

接受积分法在吊篮流致振动分析中的应用

接受积分法可用于计算结构在随机载荷作用下响应的均方根。本文研究了接受积分法的理论基础和适用条件,并将该方法与有限元方法相结合,简化了该方法的计算过程,使该方法更易于实现。基于反应堆吊篮缩比模型试验获得的流体脉动压力,采用接受积分法与有限元方法相结合的方法计算了吊篮结构的流致振动响应,计算结果与试验结果吻合良好。

含双氧水磨液对铝合金滚磨光整加工的影响

目的探索含双氧水磨液对铝合金试件滚磨光整加工后表面质量的影响及作用机理。方法在相同条件下,配制含不同浓度双氧水的磨液作为液体介质,对铝合金试件进行滚磨光整加工实验及摩擦磨损实验,测量铝合金试件滚磨光整加工前后的表面粗糙度值,并表征铝合金试件滚磨光整加工前后的表面形貌以及摩擦磨损实验后的磨痕形貌。分析摩擦磨损实验后,铝合金试件表面元素的变化情况,以及滚磨光整加工后,铝合金试件硬度随表面深度的变化情况。结果含双氧水磨液作用下的试件的表面粗糙度值下降率大于去离子水条件下的值,且其摩擦系数和磨损量明显小于去离子水及干式摩擦磨损作用下的值。试件表面初始粗糙度值较小时,含双氧水磨液对滚磨光整加工铝合金试件的作用明显,其中双氧水体积分数为0.3%的磨液作用下Ra从未加工时的0.220μm减小到0.055μm,表面粗糙度值下降率为74%。结论含双氧水的磨液对较低初始表面粗糙度值的铝合金试件经滚磨光整加工后的表面质量具有重要作用。由于磨液对铝合金的吸附、润湿作用,使得其在滚磨光整加工中具有一定的润滑性、清洗性,并且摩擦作用下会使铝合金表面发生一定的摩擦化学反应。磨液中的双氧水加快了铝合金表面的腐蚀氧化反应,并将氧化产物以颗粒的形式拔出表面。滚磨光整加工作用硬化了铝合金表面,提高了其机械性能。

某迫击炮身管结构优化分析（英文）

考虑采用新型工艺后材料最大弹性极限,研究了某迫击炮身管壁厚减薄的结构优化方法。首先,采用有限元方法进行静态分析,通过三维软件UG建立了身管实体模型。对身管结构进行合理简化后,导入到ANSYS中进行膛压分析计算,得到了身管不同位置管壁所受应力随壁厚减薄的变化曲线。综合分析各种壁厚减薄方案,得到了身管承载性能最优的方案,并采用流固耦合动态响应加以验证。结果表明,静态分析结果较动态分析结果更接近真实受力状况。最终,迫击炮身管结构重量经仿真优化后可减轻13%,因而,该身管轻量化方法有效而可靠。