分离线扩张比对超音速分离线摆动喷管流场影响规律的数值与试验研究

为进一步优化超音速分离线摆动喷管性能,通过数值计算分析了分离线处扩张比(ε)对超音速分离线摆动喷管流场的影响规律,并进行了试验验证。结果表明:相同ε下,随着摆动角度(θ)的增加,轴向推力系数(C_(fx))逐渐减小;ε取不同值时,相同θ下C_(fx)区别较大,在ε=1.68时C_(fx)达到最大值。相同ε下,随着θ的增加,偏转放大系数(K)先增加后减小,θ为1°~2°时,K值达到最大(K=2.5);不同ε下K区别较大,当ε≥1.46、θ为1°~8°时,K>1,ε=1.21时偏转效益受θ影响较大,K最小值小于1。数值仿真喷管羽流状态与地面试验一致,验证了仿真方法的有效性;分离线处压强由于模型误差存在一定偏差,摆动力矩由于分离线处压强的非均匀分布存在计算偏差。

新建综合管廊顶推下穿运营铁路动力响应分析

当综合管廊近距离下穿既有运营铁路线路时,线路临时加固体系的稳定性决定运营铁路的安全。依托深圳市梅观高速公路综合管廊下穿平南铁路工程项目,采用有限元数值分析方法,分析不同通车情况下线路加固体系各结构的受力变形特征。结果表明:列车双线同向行驶时,D型钢便梁的最大竖向变形数值为对向行驶时的1.32倍;当采用D型钢便梁+支撑桩+锚固结构的联合加固体系时,最大竖向位移均未超过3 mm,实现了综合管廊顶推下穿施工毫米级沉降控制。

抽水蓄能机组推力轴承运行状态在线评价与故障诊断技术研究

推力轴承是机组平稳运行的关键部件,其运行状态直接影响到机组的运行安全。而抽水蓄能机组在电网中承载调节作用,近年来装机电站和容量不断增加,针对抽水蓄能机组推力轴承运行状态评价和故障诊断的技术必然会是抽水蓄能机组智能化的关键与核心。本文以仙游电站机组中的推力轴承作为研究对象,通过模糊数学理论和推力轴承运维经验,给出了评价准则计算方法,并根据运维经验,给出推力轴承故障判断逻辑,为后续抽水蓄能机组推力轴承的在线评价与故障诊断技术研究奠定了基础。

分层土中盾构隧道掌子面极限推力研究

在盾构隧道开挖过程中,掌子面受力十分复杂,盾构机对掌子面的推力对维持掌子面前方土体的稳定起着关键性作用,为此,基于筒仓理论和极限平衡法,改进传统楔形体模型,考虑盾构隧道掌子面处土体分层对掌子面极限推力的影响,建立折线型滑动模型,推导掌子面极限推力的计算公式。依据实际工程建立相应的数值模拟模型,并对计算公式中各参数敏感性进行分析。研究结果表明:考虑掌子面土体分层时极限推力的数值模拟解与由本文所得公式计算的理论解误差很小,验证了本文所述模型和计算方法的可靠性与准确性;掌子面极限推力随隧道埋深和直径增加而增大;分层土中引起极限推力变化的主要土体是上层软弱土;盾构直径越大,土体黏聚力和内摩擦角对极限推力的影响越大,且内摩擦角对极限推力的影响更显著;当盾构直径较小时,土体黏聚力和内摩擦角对极限推力的影响较小。

泵喷推进器线谱非定常推力预报方法与试验验证

为预报泵喷推进器转子与周期性前导叶尾流互作用线谱非定常推力,忽略泵喷推进器转子叶片厚度,将泵喷转子简化为环形叶栅,根据片条理论,在半径r处截取泵喷转子分段,忽略流场参数沿分段径向的变化,从而可将该环形叶栅分段视为平面叶栅,在平面叶栅与简谐波互作用的基础上考虑周期性进流,推导得到前导叶分段与转子分段互作用线谱非定常激振力,转子分段周向积分得到非定常推力线谱预报公式,通过数值和试验方法验证公式的有效性。开展设计参数影响分析,得到当前导叶-转子间距与前导叶弦长的比值大于1时,转子-后导叶间距对转子单个叶片的激振力线谱推力几乎不存在影响。

基于摄影测量技术的航天发动机装配过程几何参数测量方法研究

当前我国航天发动机装配过程几何参数的测量方法为专业人员操作激光跟踪仪或全站仪逐点位进行测量,此类方法存在测量效率低的缺点。针对此问题,提出了一种高效的基于摄影测量技术的航天发动机装配过程几何参数测量方法,对该测量方法的测量原理进行了介绍,详细说明了这一方法各测量环节实现的测量目的,最后通过实测数据计算工业数字摄影测量技术在此类应用中的系统准确度,证明了该测量方法的可行性。

超音速分离线喷管推力效率影响因素的数值研究

超音速分离线喷管作为一种新型可动喷管,在机械结构、流场分布、推力性能等方面具有不同于传统可动喷管的特点。由于具有偏转放大效应特点,在执行矢量控制时超音速分离线喷管性能较明显优于传统喷管。为了讨论其推力效率受不同因素影响的变化规律及作用机理,对不同摆角下超音速分离线喷管受不同因素影响的内流场开展数值仿真研究。结果表明:在给定的设计参数下,分离线间隙尺寸的增大对推力效率具有减益性,超音速分离线喷管在执行矢量控制时具有较高的推力效率;同时,相较于锥形扩张段,钟形扩张段喷管有着更好的推力效率。

激光跟踪仪在固体火箭发动机推力线测量中的应用

分析了静态条件下发动机推力线横移和偏斜的产生原因,介绍了激光跟踪仪的测量原理,并提出了一种激光跟踪仪测量发动机推力线的方法。从测量方法和仪器两方面进行了精度分析。发动机推力线测量实例证明了该方法的可行性;误差仿真计算结果证明了该方法具有较高的测量精度。

非轴对称斜切喷管内流场数值模拟

应用有限体积法建立了三维守恒型N-S方程组的数值求解器,对某非轴对称斜切喷管内流场开展了数值模拟计算,研究了斜切角度变化时引起的发动机推力及推力线偏转角变化。研究结果表明,在相同总压、总温条件下,喷管质量流量及发动机推力随斜切角增大而呈线性趋势减小,推力线偏转角在斜切角为0°时最大。

通过轴向力监测预报微钻头折断的研究

对以轴向钻削力为监测对象的微孔钻削在线监测进行了研究。以50支直径为0.4mm的高速钢麻花钻为样本,在数控高速精密微孔钻床上,对钻削45#碳素钢时微钻头折断的轴向钻削力极限值进行了检测。经参数估计和统计检验,得到轴向钻削力极限值服从对数正态分布的结论,并建立了基于可靠性的轴向钻削力监测阈值的确定方法。在此基础上选取不同可靠度水平进行了在线监测实验,与普通钻削比较,当选取可靠度水平为0.999时,在钻头利用率相同的情况下,10支钻头的折断率由30%下降到0,为避免发生微钻头折断这一长期困扰微孔加工的技术问题提供了一种良好的工艺方法。

发动机推力线快速测量方法研究

以某型号发动机喷管为测量对象,提出了一种使用激光雷达等高精度非接触测量仪器测量发动机推力线的快速测量方法。经误差仿真分析,该方法具有较高的测量精度,并具有测量速度快、成本低等特点,在航天工程测量体系中具有非常广阔的发展空间。

浅埋超大直径盾构隧道千斤顶推力对衬砌管片受力变形的影响研究

为研究浅埋超大直径盾构隧道在不同千斤顶推力及偏移作用下的衬砌结构受力及变形规律,运用有限元软件ABAQUS建立考虑水土压力、盾尾刷反力、千斤顶推力的盾构隧道衬砌管片三维模型,并分析衬砌管片在盾构直行、上行、下行以及左行条件下发生偏角时的衬砌内力及变形情况。结果表明:1)千斤顶推力对衬砌管片的影响范围主要为前8环,明显反应在前3环,且环内最大错台位置主要集中在封顶块位置附近;2)盾构掘进方向主要影响该方向的管环位移,对垂直方向的管环位移基本无影响;3)拱顶/拱底主要受俯仰偏角影响,不受横摆偏角作用,拱腰则对横摆偏角更为敏感,受俯仰偏角影响较小;4)当千斤顶发生俯仰偏角时,向下偏角极易引起前几环管片的应力激增;5)当千斤顶发生横摆偏角时,同侧偏角更易引起该侧管片的位移及应力激增。

线支承扇形瓦推力轴承热动力润滑性能分析

建立了线支承扇形瓦推力轴承中油膜压力、油膜厚度、能量方程和粘温方程等的无量纲表达式 ,研究了各种刮瓦形式和支承线的倾斜度对推力轴承的油膜厚度分布和温度分布的影响 ,研究表明 ,对于可倾瓦来说 ,各种刮瓦形式并不能有效降低润滑油的温升 ,不会明显改善推力轴承的润滑性能 ;推力轴承在经过长期运行后 ,推力瓦块支承线因受压缩将会向内倾斜 ,瓦块外半径处沿圆周方向上的油膜厚度显著减小 ,从而使润滑油温升大大提高 。

回转形体点云的旋转轴线自动提取

固体火箭发动机推力线的测定是航天器精密安装领域的一项关键技术,也是回转形体旋转轴线提取的一种代表性应用。针对现有相关方法存在的结果不够客观、可靠性不高且适应性欠缺等问题,提出了一种基于表面法矢约束的回转形体点云旋转轴自动提取方法。首先,计算形体点云的表面法矢,通过设置最小二乘法矢计算标准差阈值剔除非可靠点集,用以对旋转轴计算结果进行质量保证;然后,选用可靠点作为种子点,依据种子点同纬点集法矢之间的特殊关系对此点集进行筛选,并对提取的同纬点集进行平面拟合和空间圆拟合,得到旋转轴初值;最后,根据点云表面法矢与旋转轴之间的位置关系列出最小二乘平差的目标函数,通过迭代平差求解初值的改正数,从而得到最终的旋转轴提取结果。通过实验测试,利用模拟数据和实测数据对方法的准确度和精密度进行验证。实验结果显示:有效采样间隔点云的旋转轴提取结果偏斜量达到0.01°以内,横移量达到0.02mm以下,表明提出的方法正确,可以实现对回转形体点云旋转轴线的高可靠性自动提取。

基于蒙特卡洛的发动机推力线横移数值仿真

为了在设计阶段准确分析固体火箭发动机推力线横移的大小,提出了一种基于蒙特卡洛的仿真计算方法。通过对影响推力线横移的因素进行分析,建立了横移大小和方位的极坐标数学表达式,讨论了各影响因素的分布规律,并采用蒙特卡洛法进行了仿真计算。结果表明,该方法能够方便、迅速完成推力线横移的计算,为优化设计参数、评估设计结果提供依据。

严格Janbu法不收敛原因及其改进的探讨

对严格Janbu法公式重新进行了推导,在深入分析的基础上对其求解流程进行改进,变求导为积分,避开了求导误差。通过对算例的分析,指出严格Janbu法不收敛的根本原因是其推力线高度的假设不合理。

上海深部特殊地层地铁施工控制技术研究

面对大都市新一轮大规模大深度盾构施工的来临,以某区间隧道工程实例为背景,针对盾构穿越上海深部硬粘土与承压水砂层的特殊复合地层,从盾构机总推力、推进速度与盾构姿态等施工参数入手,对管片的破碎情况做了调查分析,最后对地表的纵、横向沉降曲线作了深入的分析,明确了施工中掘进效率下降,盾构偏离设计轴线,管片破碎严重,地表沉降变形加剧的主要原因,得出了地层的变形规律,并提出了相应的控制措施,研究结果为后续类似工程的设计与施工积累经验。

直线感应电机的有限元仿真与分析

分析了用于城市轨道交通的直线感应电机的结构特征及其等效电路,阐述了相关参数的计算方法,包括电机励磁电抗、效率、功率因素等,并应用Ansoft有限元软件,对一台直线感应电机样机进行了电磁分析。通过有限元仿真与分析,得出了电机内部电磁场的分布特点和规律,研究结果为直线感应电机电磁设计提供了理论基础。同时,仿真结果对今后电机控制系统的设计有着重要意义。

抽水蓄能机组双向推力轴承试验数据检测分析系统

为实现抽水蓄能机组双向推力轴承性能试验,获取试验数据,开发研制了推力轴承试验数据检测分析系统。硬件部分应用了无线动态数据采集系统和采集静态数据的VXI总线数采系统;软件部分在MATLAB平台上开发了试验数据实时在线分析软件。试验结果证明本系统数据测量准确、试验结果可以用图形实时显示,完全适应双向推力轴承试验的要求。

折线型滑面滑坡桩排推力分布规律研究

大型滑坡多排、埋入式抗滑桩设计中,需要明确桩排间距、桩顶埋深不同时各排桩分担的滑坡推力的大小及桩身推力分布形式。采用室内模型试验方法,研究滑面形态为折线形、后陡前缓的折线型滑坡在滑面位置已知情况下各排抗滑桩分担的滑坡推力,并总结出折线型滑坡在桩排间距不同时各排桩分担滑坡推力的规律。同时采用有限元强度折减法对桩顶埋深改变时(前排桩不变)桩身推力分布形式的一般规律进行了分析,提出折线型滑坡桩排间距、桩顶埋深的变化能有效改善前、后排桩分担滑坡推力的比例。研究结论对于更加安全、经济地进行多排、埋入式抗滑桩加固大型滑坡的设计具有一定指导意义。