运载火箭起飞噪声环境缩比模型试验方法

基于相似理论建立缩比模型试验相似准则,提出了火箭发动机喷流声场试验预示方法的流程。通过缩比模型系留点火试验,根据几何相似、喷流参数相似、发射环境相似来预示起飞噪声环境,在国内首次给出了运载火箭表面的噪声环境的空间相关特性,结果表明预测结果与遥测数据之差小于1.5 d B,校验了缩比模型方法的有效性。缩比模型方法对于我国新一代运载火箭的起飞噪声环境预示、噪声载荷设计、地面试验具有重要意义。

通过缩比试验数据计算潜射导弹的载荷

即使潜射导弹缩比模型试验中弹道、弹体外形、空泡生成、发育、回射及溃灭规律满足缩比相似律,但由于模型的结构动力学特性相似关系难以满足,导致缩比试验数据难以直接计算原型载荷。提出了一种利用缩比模型试验弹体表面测压数据计算原型弹体横向动力响应的修正计算方法。该算法将测压数据分解为"空泡回射与溃灭"水动力和与弹体结构振动有关的水动力两部分。通过对第一部分水动力建立确定的数学模型,对第二部分水动力用附加质量和附加阻尼进行表述,基于该算法计算得到了原型弹体的动力响应,并与水动力直接转化算法进行了比较。结果表明二者的差别不可忽视。此方法可为潜射导弹载荷计算提供有益的参考。

基于相似理论的激光表面淬火大型风电主轴轴承性能试验

针对大型风电主轴轴承激光表面淬火后试验验证困难的问题,提出基于相似理论的轴承试验方法。首先,推导了原型轴承与缩比轴承之间各物理量的关系;然后,开展激光表面淬火与传统表面淬火2种不同工艺处理的缩比轴承加速寿命试验,通过对比2种缩比轴承试验前后的润滑脂和游隙变化量考核加速寿命试验中的轴承性能;最后,基于相似理论将试验结果推广至原型轴承。试验结果表明,激光表面淬火轴承的服役性能优于传统表面淬火轴承,验证了激光表面淬火工艺在大型风电主轴轴承表面强化加工中应用的可行性。

小比例环形轮轨接触试验台可行性仿真研究

针对由轮轨接触饱和蠕滑率引起的高频振动造成钢轨损伤问题,提出了一种小比例环形轮轨接触试验台动态模拟方法。其采用环形轨道模拟轮轨持续接触运行工况,结合转向架与受电弓组成的试验车辆模拟轮轨接触振动耦合作用,通过两套牵引系统模拟轮轨接触运行中的纵向接触蠕滑、加速及制动等工况。通过计算确定了环形钢轨的最小曲线半径为7.00 m,经SIMPACK软件仿真分析获得的最大脱轨系数为0.668,符合安全运行要求。

舰船封闭式桅杆试验方法研究

封闭式桅杆因其良好的隐身性能在舰船上广泛应用。针对封闭式桅杆的结构设计,提出以典型结构部件试验、全结构缩比模型试验和实船跟踪测试试验为内容的多层次系列试验方法。对基于吸盘弹簧秤加载系统的风力作用下桅杆强度试验方法及用于测试摇摆作用下桅杆强度的倒置模型法等多种新的试验方法进行详细论述。结果表明,提出的试验方法准确性高、经济性好、可操作性强,可成功地对封闭式桅杆刚度、强度、振动等力学性能进行全面评估。

某核动力平台双层舷侧结构耐撞性试验及数值分析

[目的]旨在研究某核动力平台双层舷侧结构的耐撞性能。[方法]分别建立全船和局部双层舷侧结构碰撞有限元模型,利用LS-DYNA软件进行碰撞仿真分析;在此基础上,设计双层舷侧结构准静态挤压缩比试验模型,开展相应准静态挤压试验,并与数值仿真结果进行对比。[结果]结果显示,对于船舶低速碰撞,局部结构模型与全船模型计算的结构响应基本一致。设计的准静态挤压缩比试验结果与数值仿真结果吻合较好,较好地反映了低速碰撞特性和结构变形模式,验证了数值仿真方法的正确性。双层舷侧结构的核动平台在受到5 000 t级船舶以2 m/s的速度碰撞时未发生破口,具有较好的抗碰撞性能。[结论]采用局部结构模型计算碰撞响应的精度较的,可大幅减少建模和计算的工作量。研究工作对于同类结构耐撞性能分析及碰撞试验研究具有一定的参考价值。

基于数值模拟计算的铺管船阴极保护系统设计

在全寿命期内,铺管船水下结构腐蚀防护状态处于动态过程。因此,依据实际情况设计腐蚀防护方案十分必要。采用数值模拟计算方法预报腐蚀防护状态,并通过缩比模型试验验证了此方法的准确性。在此基础上设计了两种腐蚀防护方案:"单纯外加电流阴极保护"和"外加电流+牺牲阳极辅助的联合阴极保护"。并通过数值模拟计算预报了两种方案下的腐蚀防护状态。经过对比发现,使用"外加电流+牺牲阳极辅助的联合阴极保护"时,表面电位分布更均匀,阳极屏面积及电源功率都有较明显的减小,水下结构处于更为良好的腐蚀防护状态。

钢结构建筑物磁场特征定量评估

为了研究钢结构建筑物的磁场特征，基于相似性定律制作了典型钢结构建筑物的磁性物理缩比模型。并进行了磁场测量试验，分离出了缩比模型的感应和永久磁性的磁场特征。基于缩比模型试验数据，建立了基于磁矩量法的钢结构建筑物磁场特征数学模型，并分析了其衰减特性。一座边长12 m的立方体钢结构建筑物磁场特征评估分析表明，在建筑物一侧0～100 m的地面上，其磁场特征幅值从6400 nT迅速下降为0．005 nT，在建筑物周围100 m之外的区域产生的磁场已可忽略不计。本研究采用物理模型和数值模拟相结合的手段，实现了钢结构建筑物磁场特征的定量分析。该技术适用于磁测量设施周边建筑物干扰磁场的精确评估，具有较高实用价值。

船舶压载水处理项目全寿命周期管理应用

轮船舱体通常会在表层涂上阴极涂层,以起到防锈的效果。出于对船舶舱体安全考虑,增设了负极阴极保护系统。压载舱长期暴露于潮湿环境下,为了对压载舱复杂结构进行有效保护,对系统提出了更高的要求。阴极保护压载舱的内部牺牲阳极在后期维修过程中消耗得很快,而且由于缺少局部保护,经常会受到破坏。本文通过设计保护系统,对船舶耐蚀寿命变化情况进行了深入研究。

倒锥型长波发射天线研究

长波发射天线一般可以看作是顶加载单极天线,常见的天线形式有伞形天线及倒锥型天线。本文以倒锥型天线中最常见的四塔倒锥天线为例,分析了其组成及设计过程中的关键参数选取,并通过数值计算方法给出了一个具体方案;在该方案的基础上,进行了缩比模型试验,验证了天线设计的准确性,掌握了该型天线的特点和设计方法。

三轴承推力矢量喷管运动学建模及试验

三轴承推力矢量(3BSD)喷管是实现大角度偏转的推力矢量主要形式,主要应用于垂直/短距起降(V/STOL)飞机。喷管由3段组成,相邻两段通过轴承连接,喷管与发动机出口也通过轴承连接,因此形成了3对转动副,通过3对转动副的转动喷管可以实现偏转到特定的角度及方向。三轴承推力矢量喷管运动学模型是其控制器设计及应用的前提,通过喷管固联坐标系逐级坐标转换的方法得到喷管运动学模型。通过几何关系分析说明了三轴承推力矢量喷管的基本原理,对推力矢量偏转大小/方向与三级喷管转角之间的非线性关系进行了分析,在3条基本假设的基础上提出了喷管逆运动学控制规律,并利用一个缩比喷管进行了试验验证。试验结果表明,所建立模型可以反映喷管运动学特性,逆运动学控制规律可应用于喷管开环控制。