Effect of leading edge roughness on cavitation inception and development on thin hydrofoil

The cavitation incipience and development of water flow over a thin hydrofoil placed in the test section of high-speed cavitation tunnel were investigated.Hydrofoils with smooth and rough leading edge were tested for different upstream velocities and incidence angles.The observations clearly revealed that cavitation incipience is enhanced by roughness at incidence angle below 2°.This is in line with the former reports,according to whose roughness element decreases the wettability and traps a larger amount of gas.As a result,surface nucleation is enhanced with an increased risk of cavitation.Surprisingly,for higher incidence angles(>3°),it was found that cavitation incipience is significantly delayed by roughness while developed cavitation is almost the same for both smooth and rough hydrofoils.This unexpected incipience delay is related to the change in the boundary layer structure due to roughness.It was also reported a significant influence of roughness on the dynamic of developed cavitation and shedding of transient cavities.

深海载人潜水器直流无刷电机驱动控制研究

为提高深海载人潜水器电机工作效率和故障诊断能力,并降低系统工作噪声,对直流无刷电机的高效低噪驱动控制技术进行研究。采用具有智能相位控制功能的三相全波正弦波控制芯片TB6605结合智能功率模块(IPM)设计直流无刷电机驱动器。采用单片机对系统的电压、电流、温度、转速、位置信息进行检测,为控制系统提供必要的信息反馈,对应用直流无刷电机的系统状态起到实时信息监测的功能。实验结果表明,研制的直流无刷电机驱动器在电机全转速范围内具有较高的工作效率,额定工况点效率高达90%以上,且在全转速范围内,提高了电机运转的平稳度,降低了系统噪声。研究成果对提高深海载人潜水器电机的工作效率和故障诊断能力,并降低系统工作噪声具有很好的支撑作用。

反舰导弹大前置角下三维剩余飞行时间估计方法

为解决导弹开启末制导时初始前置角过大或前置角变化幅度较大的问题,设计适用于多种导弹制导律的前置角三维剩余飞行时间估计方法。将导弹速度和目标速度投影分解,在地面坐标系的Oxy面和Oxz面上建立弹目相对运动关系方程,以此为基础建立三维弹目相对运动模型。利用弹目相对运动关系方程和比例导引控制方程,建立1阶非线性微分方程,解析弹目距离与前置角的关系,并利用麦克劳林展开式求解方程。根据视线角速度变化选择合适的内框角,对前置角进行补偿,同时使用中位值平均滤波法降低前置角波动造成的误差。利用已建立的三维弹目相对运动模型进行仿真实验。仿真结果表明,在小角度假设不能成立时,尤其是因制导律进行角度控制而导致前置角变化较大时,前置角剩余飞行时间(Time-to-go,TGO)估计方法的估计值误差收敛时间和最大误差值要小于其他TGO估计方法,估计效果最佳。

燃烧室前缘扩张角对旋转爆震冲压发动机的影响

针对圆柱形隔离段-燃烧室构型的旋转爆震冲压发动机,开展了总温为860 K、马赫数为2的来流条件下的直连式试验,探讨了燃烧室前缘扩张角(θ=30°,45°,60°,90°)对爆震波传播特性、工况范围及压力分布的影响。结果表明:当燃烧室前缘扩张角为90°时,燃烧模态均为爆燃燃烧;随着扩张角的减小,燃烧模态将会向锯齿波和混合模态(包含单波阶段)转换。当燃烧室前缘扩张角为30°时,旋转爆震的自持工况范围最宽且燃烧室压力最高;同时,随着燃烧室前缘扩张角减小,实现混合模态的当量比下限降低。此外,分析了燃烧模态对来流的影响,发现:锯齿波/混合模态燃烧室内存在的周期性高频压力扰动会使隔离段内的激波串位置前移;混合模态对超声速来流的影响最为显著。

小翼羽掠角对机翼增升效果的影响

鸟类会通过抬起其翅膀前缘3至4根长度较短的羽毛(小翼羽)来抑制失速和增加升力,并根据不同飞行状态改变小翼羽与翅膀之间的掠角。为应对大迎角下的机翼失速问题,本文结合风洞测力和粒子图像测速实验研究了小翼羽掠角对机翼增升效果的影响。风洞测力实验结果表明,相比于无前掠的小翼羽,适当前掠的小翼羽对机翼的增升效果更好且不会增加机翼阻力。平面粒子图像测速和体视粒子图像测速实验表明,适当的前掠角能够增强小翼羽产生的前缘涡的强度,并扩大前缘涡增升的有效机翼迎角范围,最终导致适当前掠的小翼羽对机翼的增升效果更好。

基于电流超前角弱磁控制的五桥臂逆变器驱动双三相永磁同步电机技术

五桥臂逆变器驱动双三相永磁同步电机(DTP-PMSM)可节约两个功率器件,也可作单相桥臂故障时的容错手段,但五桥臂逆变器驱动下电压利用率(VUF)降低,限制电机调速范围。为拓宽电机调速范围,对五桥臂驱动造成的电压、电流限制进行分析,基于新的电气约束情况,采用电流超前角弱磁控制进行弱磁升速。实验结果表明,电流超前角控制可以平滑进入弱磁I区,有效提升电机最高转速,证明了控制策略的有效性。

角度块计量比对的结果分析

伊犁州检验检测认证研究院作为参比实验室参与了由浙江省市场监督管理局组织实施,主导实验室为浙江省计量科学研究院的角度块计量比对。该文主要介绍此次计量比对的比对方法,对比对结果进行分析研究,指出角度块检定工作中存在的问题与不足,并进行原因分析,提出可行性建议及改进措施,推动角度块计量检定工作的发展。

P91钢在高流速液态铅铋介质中的冲蚀行为

基于第四代核能系统的发展和需求,铅冷快中子反应堆(Lead-cooled fast reactor,LFR)是下一步优先发展的6种主要堆型之一.铅冷快堆以液态纯铅(Lead)或铅铋共晶合金(Lead-bismuth eutectic,LBE)作为冷却剂,然而在高温、高流速条件下,LBE与结构材料的冲刷腐蚀磨损严重限制了其工程应用.本文以P91钢为研究对象,在相对流速为5 m·s^(−1),温度分别为350℃和450℃,不进行控氧处理的LBE中进行了3000 h的动态测试.研究发现,350℃时P91钢表面生成的氧化层为多层结构:从外到内分别为疏松的Fe_(3)O_(4)层、Fe–Cr尖晶石层、内氧化区(Internal oxidation zone,IOZ),合金表面氧化层经历了“生成—剥落—再生成”的动态平衡过程.当介质温度为450℃时,试样表面氧化腐蚀现象更加严重,但是不同冲击迎角区域的试样表面腐蚀特征有较大差异.试样表面损伤的严重程度排序为:30°>90°>−90°.30°迎角区域氧化层完全剥落,且LBE渗透入基体;90°迎角区域部分氧化层剥落,内部基体未受到LBE侵蚀;−90°迎角区域氧化层结构保持完整.本文分析了P91钢在高流速(5 m·s^(−1))LBE中的冲蚀行为,阐明了合金氧化层的生成和剥落机制,可以为我国第四代核反应堆LFR结构或包壳材料研发及其在LBE中腐蚀机制研究提供一定实验数据与参考.

IPMSM的复合超前角弱磁控制系统研究

为提升内置式永磁同步电机(IPMSM)控制系统弱磁扩速性能,提出了一种复合超前角弱磁控制方法。分析电机的电流及电压限制条件,根据电机运行不同区域的转矩特性,将转矩输出最大化作为目标,设计了全速度范围内的超前角弱磁算法。该方法将电机运行区域分成3段,可实现最大转矩电流比(MTPA)控制区域与超前角弱磁区域的平滑过渡,使得系统在基速阶段转矩输出恒定,在弱磁扩速阶段功率恒定。仿真结果表明,提出的方法有效地拓宽了转速范围,解决了传统超前角弱磁在深度弱磁阶段的电流振荡问题。

最长捕获时间约束下的有利提前角

考虑复杂射击条件下的声自导鱼雷攻潜过程,提出了最长捕获时间约束下的鱼雷有利提前角计算方法。建立了鱼雷射击提前角的坐标法求解模型,给出鱼雷捕获目标的约束条件,给出了最长捕获时间约束下的有利提前角求解步骤,最后分别针对目标定速直航运动和匀加速直线运动进行仿真验证。

精密梯形丝杠副传动技术研究

梯形丝杠副的径向配作间隙影响其配合性质,其中,梯形丝杠副用来存储润滑油和提供热膨胀余量的侧隙,直接影响了梯形丝杠副传动的连续平稳性。针对径向配作间隙,提出了基于齿厚数显卡尺控制内、外梯形螺纹中径处法向齿厚值,间接实现控制内、外梯形螺纹中径值,并开发了Visual Basic径向间隙控制程序,实现梯形丝杠副的最佳径向间隙要求。研究了梯形丝杠副径向配作间隙和梯形螺纹牙型半角对传动啮合的影响,总结出牙型半角对梯形丝杠和配作螺母的磨损规律。通过试验进行验证,该磨损规律可实现梯形丝杠副最佳的牙型半角啮合,有效解决了梯形丝杠副磨损严重、自锁性差等问题,提高了梯形丝杠副传动的平稳性。

抽水蓄能静止变频器换相超前角动态控制策略研究与试验验证

静止变频器是我国抽水蓄能电站的核心设备。而在静止变频起动过程中,自然换相阶段逆变器换相一般采用换相超前角恒定的控制策略,易造成换相失败的问题。针对该问题,提出了一种逆变器换相超前角动态控制策略。该策略主要通过机端电压和回路电流进行动态控制换相超前角,以避免采用恒换相超前角策略易出现的问题;同时还引入换相裕度,以提高换相成功率,提升系统稳定性。最终通过试验,以功率因数和起动效率等指标验证了该策略的可行性,证明了该策略相比传统控制方法具有起动效率佳、功率因数高等优点。

压气机叶片前缘楔形角对前缘分离泡的影响

在水洞内使用氢气泡流动显示方法研究环绕压气机叶片前缘的流动。实验结果表明,在前缘圆弧的下游有明显的分离泡存在。前缘圆弧半径相同而前缘楔形角不同的叶片,在同一工况下,前缘楔形角越大分离泡越小,流动分离越弱。

新型无铅焊料合金Sn-Zn-Ga的研究

以 Sn-Zn 合金为母合金,添加 Ga 元素,得到了新型的无铅焊料合金。测量了其熔点、硬度、剪切强度和可焊性等性能。研究发现,Ga 元素的添加使焊料的熔点降低,熔程增大。焊料的硬度和剪切强度有所降低。焊料的铺展率增大,浸润角减小,提高了焊料的可焊性。通过实验研究确定了具有较好综合性能的焊料的成分范围。

电动汽车用轮式永磁电机驱动系统的研究

本文介绍一种用于电动汽车的轮式永磁无刷直流电机驱动系统,讨论了以高力能指标、高效率和良好控制特性为目的,所采用的电机电势。

竖缝式鱼道结构及水力特性研究

随着越来越多大坝堤堰的修建,鱼类的洄游和繁殖受到了严重的影响。为了保持鱼类的生存繁衍,许多水利枢纽工程中都建有鱼道。研究利用fluent软件模拟了竖缝式鱼道的流场,并用模型试验对数值模拟进行了验证,分析了竖缝式鱼道导板的长度及导角大小对鱼道内流场的影响。研究结果表明:在鱼道流量及水池长宽比一定的情况下,若不考虑边壁的阻碍作用,导角越大,竖缝射流的衰减速度越快,主流轨迹的弯曲程度也越大,也越容易冲撞到边壁;导板的长度基本上对主流的扩散及衰减没有影响,但能通过改变主流在鱼道内的位置来改变边壁对流态影响程度。

球头铣刀刀具姿态对钛合金加工表面完整性的影响

球头铣刀铣削薄壁试件时,刀具姿态对加工表面完整性有着重要的影响。通过试验研究了刀具姿态对钛合金表面粗糙度、残余应力场、显微硬度场和微观组织的影响规律。研究结果表明水平向上走刀方式获得的表面质量优于垂直向上走刀方式;在水平向上走刀方式下,刀轴倾角为40°时获得的表面质量较优。

隔震斜交连续梁桥地震反应及环境温度影响研究

针对斜交桥震害特点及低温环境改变隔震支座力学特性现象,以用铅芯橡胶隔震支座的斜交连续梁桥为例,采用Hertz-damp模型考虑梁体与桥台的碰撞作用。基于OpenSees地震分析平台建立动力分析模型,分析桥墩位移、墩底反力、碰撞力、梁体旋转度与斜交桥斜度关系及梁端碰撞力分布规律。在对比不同隔震支座温度特性修正方法差异基础上,讨论隔震斜交桥梁地震反应与环境温度及斜度关系。结果表明,梁体双向水平与平面内转动耦合使梁体与桥台在其钝角处先发生碰撞,而碰撞作用会加剧梁体转动;低温引起的支座特性改变将会放大桥墩地震反应,若不计其影响,在0℃、-10℃、-30℃条件下,与常温(23℃)相比墩底剪力及弯矩会被低估10%、20%、40%。

气井涡流排液采气工具参数仿真及结构优化

为了研究不同结构参数对气井排液效果的影响,采用Fluent流体仿真软件对涡流排液采气工具进行了流场模拟。建模时采用雷诺平均假设下的N-S方程作为计算的基本方程,并采用RSM模型对N-S方程进行封闭,同时采用壁面函数处理壁面边界层的流场。分析结果表明,涡流工具的顶角对整体流场影响较小,使用时仅需满足打捞头相关尺寸即可;减小螺旋角对分离效果影响不大,同时减小螺旋角会大幅增加压力损失,因此选取螺旋角为70°;内柱直径为45 mm时有利于气、液两相的分离;最好选用1.50倍导程,倍数过大时会增加能耗。

基于足球机器人截球动作的提前角导引算法研究

提出了实现足球机器人快速截住小球技术动作的一种新算法。首先给出了足球机器人的运动模型,然后介绍了提前角导引算法的基本思想,进而给出了截球动作的具体实现和在实时系统中应用的改进算法。该算法根据足球机器人的运动模型,以导引函数为目标函数计算出机器人下一时刻的最佳位置点,从而实现拦截动作。仿真实验结果表明该算法具有良好的拦截效果,MiroSot11vs11比赛的实践亦证明该算法是行之有效的。