某型航空发动机高压涡轮叶顶间隙三维数值分析

利用有限元分析软件计算出了某型航空发动机高压涡轮叶顶间隙的时间历程变化.分析过程中考虑了温度、压力和转速的影响,并给出了施加边界条件的新方法.通过与前人的计算方法进行对比分析,得出了较为合理的结果:转速的影响是轮盘径向尺寸变化的主要因素,而温度是影响机匣和叶片的主要因素,叶顶间隙分别在慢车突然加速和反推力状态下出现最小值.

飞行汽车机翼折叠系统机构运动学分析

为延长飞行汽车的飞行时间及实现飞行汽车可以在空中飞行模式与陆地行驶模式下正常工作,在根据升力公式对飞行汽车机翼进行设计选型后,对机翼折叠、回收机构进行设计并基于复数矢量法建立机翼折叠、回收机构运动学模型,使用MATLAB分析计算了机构关键杆件的角位移、角速度、角加速度变化情况,并用Adams对机构进行运动仿真分析。分析结果表明:机翼折叠机构与回收机构的角位移、角速度、角加速度图像均未出现激增或骤降,机构结构设计合理,可实现平滑稳定运动,运动特性良好。其中,通过控制折叠机构驱动杆件由83.25°偏转至116.75°实现折叠外翼90°的偏转。通过控制回收机构驱动滑块位移516.6 mm实现机翼90°的展开。最终在30 s内完成机翼折叠及回收作业。

具有非线性连接的航天器非线性振动分析

大型航天器结构通常由一些简单子结构通过各类连接结构组装而成。通常这些连接结构具有不同程度的非线性问题。但是在有些情形下,却需要考虑这些非线性因素。提出了一种计算这类结构的频域响应方法。计算时只需要选取结构中的非线性自由度、激励自由度和需要分析的自由度,大大地减少了计算规模。这种方法适合于具有局部非线性的大型有限元模型的计算。以某卫星的有限元模型为基础,说明和验证了所提方法的可行性。

基于VC++的航空发动机数值仿真平台

为实现数字电子调节器研制过程中的半物理仿真,以发动机为建模对象,根据发动机的气动布局、各部件几何参数及由试验得到的部件特性,对每个部件建立了集总参数的气动热力学模型,并用VC++语言实现。在建类时,充分考虑了各部件之间的独立性,及流入/流出部件的热力学、气动力学等参数的相关性,确保部件模型既能真实反映发动机部件的工作状况,又能有效地连接起来,得到可应用于发动机过渡态过程计算的整机模型。建立了用户友好的操作界面,计算结果表明该平台有很高的效率和精度。

基于ORB的交叉双旋翼无人直升机视觉跟踪控制系统

为了使交叉双旋翼无人直升机在全球定位系统(Global positioning system,GPS)信号不稳定的情况下实现对目标的视觉跟踪,设计了一种交叉双旋翼无人直升机视觉跟踪控制系统。首先,设计了一种视觉模块,对跟踪目标进行图像处理,利用基于方向性快速的特征点检测和旋转BRIEF(Oriented FAST and rotated BRIEF,ORB)描述子特征匹配和矩形检测,获取跟踪目标的中心点像素坐标,通过相机模型和旋转矩阵解算出跟踪目标的中心点实际位置。然后,设计了一种跟踪控制模块,采用串级比例积分微分(Proportional-integral-derivative,PID)加前馈的控制结构,为了限制极限位置和最大加速度,位置控制中采用平方根控制器,姿态控制中设计了一种交叉双旋翼姿态控制机构。之后,通过飞控地面站搭建仿真环境,对添加视觉模块的飞行控制系统进行仿真验证,结果表明,无人直升机可以很好地跟踪到视觉模块输出的期望位置。最后,进行实验验证,在设定最大飞行速度为1 m/s的条件下,姿态角最大为8°左右,位置与期望位置之间的误差最大为0.08 m,可以实现交叉双旋翼无人直升机对目标的视觉跟踪。

多分量地震资料预测松辽盆地兴城地区深层火山岩与有利含气带

松辽盆地断陷期天然气有利带预测是扩大该盆地勘探领域的一个重要组成部分.为在油气资源基地松辽盆地开展大范围深层油气预测,选择徐家围子断陷内局部构造—升平-兴城构造进行地面三分量地震勘探,得到一个可行的预测方案.在深探井控制下,利用三分量地震资料,进行P波、P-SV波层位标定、震相对比,得到研究工区断陷期火山岩分布的局部预测;经过目标层段振幅比、频率比等物性参数的计算对比,得到该工区断陷期营城组有利含气区预测.进一步分析了研究工区区域构造对断陷期地层的控制作用.从烃源岩种类、成熟程度以及火山岩储层性能几方面综合分析,认为在更大范围内存在深层有利含气区带是可能的.最后指出在深层有利含气区带预测中采用三维三分量技术的必要性,以及无井控预测的基本方法,包括构造特征、地层特征预测知识的延用,多参数特征间相似性和综合比较等.

数据中心热环境评价指标研究

数据中心是集中放置并管理数据处理设备的空间,热环境是保障数据处理设备能够安全、稳定、连续运行的关键。这里在回顾并分析现有数据中心热环境评价方法的基础上,定义掺混指数参数,来评估数据中心空间发生冷热气流混合对设备安全性的影响,并评价其热健康程度。与现有的以设备平均进风温度为基础的评价方法不同,掺混指数侧重对热环境安全性的评价。通过考察掺混指数的空间分布,不仅可以了解数据中心气流组织的分布特性,还可以找出数据中心存在热环境安全隐患的位置,有针对性地加以改进。借助热量加权后的掺混指数,可以对不同规模、布局、气流组织模式的数据中心热环境质量进行直观比较,从而指导新数据中心的设计和已有数据中心的优化。

导热优化中的最小传递势容耗散与最小熵产

为了比较分析强化传热中存在的熵产最小化和传递势容耗散最小化两种不同的方法,针对体点问题,根据这两种方法对导热系数分布进行了优化。数值计算和理论分析的结果表明,根据最小传递势容耗散原理得到的结果优于最小熵产原理得到的结果。其原因在于传递势容耗散最小的优化目标是提高热量传递效率,而熵产最小的优化目标实际上是减少可用能损失。

二硼化锆基超高温陶瓷的制备及性能(英文)

用碳化硅(SiC)颗粒增韧二硼化锆(ZrB2)陶瓷,在氩气流中热压烧结温度为1950℃、保温1h,20MPa压力下成功制备出了致密的ZrB2/SiCp复合材料。ZrB2/SiCp复合材料的致密度随着SiC颗粒添加量的增加而增加。当SiC颗粒的体积分数(下同)为15%时,相对致密度达到100%。ZrB2/SiCp复合材料的抗弯强度和断裂韧性都随着SiC添加量的增加成上升趋势,当SiC颗粒的添加量在15%时同时达得最大值,分别为646MPa和8.52MPa·m1/2。SiCp的添加还提高了ZrB2/SiCp复合材料的耐氧化烧蚀性能。

并行有限元计算中的接触算法

针对动态接触问题的有限元并行计算,提出了一种新的接触算法．新算法引入局部拉氏乘子技术来计算接触力．由于同时考虑了无穿透的接触约束条件和相邻接触对的相互影响,较之广泛使用的罚参数法,新算法使接触约束条件和系统平衡方程得到更充分的满足．虽然为提高接触计算精度而在局部采用了迭代技术,但算法仍然具有较高的效率,且与显式时间积分方案完全相容．此外,通过构造专门的区域分解方案,实现了将现有为串行程序开发的搜索算法平滑移植到并行环境的目标．数值算例表明,所提出的接触算法具有很好的并行性,在保证了接触问题并行计算精度的同时,取得了满意的并行效率．

阻尼柔性连接在卫星结构中的综合应用研究

卫星结构的热变形是影响卫星光学有效载荷指向精度的主要因素之一,在对国内某在研卫星的有效载荷安装平台热变形过大问题进行分析之后,综合考虑卫星在轨的抖振抑制和发射段减振问题,本文提出了采用高阻尼柔性连接的结构设计来综合解决这三方面的结构问题。阻尼柔性连接结构以金属橡胶制备,充分利用了其非线性刚度和高阻尼比等特性。对卫星设计阶段提出的三种结构方案进行了数值仿真计算,结果表明,金属橡胶阻尼柔性连接结构设计方案能有效的减小有效载荷安装平台的热变形,并抑制卫星在轨抖振和发射段振动,因而具有最佳的综合性能。

高压涡轮叶顶间隙变化的数值分析

利用有限元分析软件分析了某型高压涡轮叶顶间隙在不同工况下随时间的变化。采用分段加载方法对模型施加温度和压力边界条件。计算结果与实验数据的对比分析表明:涡轮叶片位移对叶顶间隙变化的贡献不大,温度和转速是影响轮盘径向尺寸变化的主要因素,而温度是影响机匣和叶片变形的主要因素。

电弧超声对Q235A的SMAW焊缝组织和性能的影响

作为焊接电弧的热源,对其施加高频调制后可变成可控的超声发射源。通过对比常规SMAW和电弧超声作用下SMAW的Q235A焊缝组织,发现电弧超声能够细化熔合区晶粒,并使得粗晶区宽度变窄;同时,磁记忆检测法的结果表明,电弧超声改善了焊接接头的残余应力分布。

金属材料SHPB实验数据处理的三波校核法

通过自编程序调整入射波、透射波和反射波的相对位置。当移动波相对位置时,程序界面显示2幅图:一幅显示入射波、透射波、反射波以及透射波与反射波之差;另一幅显示试样的3条应力应变。这3条曲线分别由第1幅图中的入射波与透射波、入射波与反射波以及三波法求得。根据SHPB实验的基本假定,这3条应力应变曲线的塑性段应该一致,同时透射波与入射波之差应等于反射波,把这2个等价的特点作为正确处理SHPB实验数据标准的方法称为三波校核法。

结晶特性与制造工艺对炸药件力学性能的影响

通过对塑料粘结炸药(PBX)在压制、热老化及贮存中炸药HMX、TATB和粘结剂F的性能变化规律的研究,揭示了加工和贮存条件对炸药件的力学性能的影响。得出如下结论:1)随着老化温度的提高,粘结剂F结晶度增加。TATB基PBX炸药经老化后力学性能没有明显变化,说明粘结剂结晶度和炸药颗粒度的变化对炸药总体性能影响不大。2)钢模压制的TATB基PBX药柱在经历多次温度循环后,TATB与粘结剂F界面的作用有所减弱,药柱内部产生由脱粘引起的缺陷,其力学强度下降。TATB基PBX药柱的力学强度与模量均随着环境温度的升高而呈下降趋势,而等静压成型能明显改善TATB基PBX的力学性能。

高速冲击射流中的涡结构和冲击单音

冲击射流广泛应用于短距、垂直起降飞行器(STOVL)等航空航天领域,然而却伴随着流场与噪声等诸多方面的问题,需要深入研究其流动特性和噪声机理,特别是二者之间的关联。采用PIV(粒子图像测速)技术对高速冲击射流的流场结构和涡结构进行深入研究,探讨流场与声场的相关性,发现冲击单音的存在与否及强弱与涡结构的存在与否及强弱大小相对应,且冲击单音随压比、冲击距离、喷嘴唇厚等参数变化的规律也与涡结构与这些因素的变化规律相一致,因此涡结构和冲击单音具有很强的相关性;并且螺旋模态与对称模态对应不同频率的冲击单音,在同一工况下可能存在两种流动模态共存的情况,此时冲击单音也具有多频率特性。因此抑制大尺度涡结构的发展是降低冲击单音的重要环节,可为冲击射流的降噪研究奠定涡声理论基础。

基于改进蚁群算法的“N-1”安全输电网优化规划

满足N-1安全准则的输电网络扩展规划是一个复杂的非线性组合优化问题。蚁群算法是一种解决组合最优化问题的高效的启发式方法,但容易出现停滞和陷入局部最优。为此,结合满足N-1安全准则的输电网络规划问题的特点,用罚函数方法建立了网络扩展规划性能指标。通过改变蚁群算法中信息增量的选择方法,有效地减小了算法的全局搜索能力和计算效率之间的矛盾。该方法不需初始可行解,在提高计算效率的同时加大了找到全局最优解的概率。通过对IEEE-6节点和IEEE-24节点两个算例的测试,验证了这种方法能有效地解决直接求解满足N-1安全检验的输电网最优扩展规划问题。

表面再结晶层对DZ4定向凝固合金低周疲劳性能影响

针对DZ4定向凝固合金表面再结晶层对材料性能的影响进行了低周疲劳实验研究,并通过岛津SEM伺服疲劳试验机进行表面裂纹实时观察跟踪。研究结果表明,表面再结晶层的存在对材料性能明显产生负面作用,低周疲劳寿命大大降低。不同喷丸强度试件在相同的高温退火条件下形成的再结晶具有不同的再结晶形态,高喷丸强度再结晶更加完全,晶界清晰平直,晶粒有长大的趋势。表层再结晶形态也对疲劳寿命的降低程度以及疲劳微裂纹萌生寿命和裂纹密度有较大的影响。较高喷丸强度形成的再结晶层的试件疲劳寿命降低较少,表面微裂纹萌生较晚,裂纹密度也很低。低喷丸强度试件表面微裂纹大量萌生,密度非常高。再结晶层的晶界开裂是导致表面微裂纹大量萌生的根源,从而导致疲劳寿命大幅度降低。

气动壳体结构中性浮力模拟失重动力学分析研究

目的为中性浮力模拟失重试验提供理论支持。方法将气动壳体结构看作质量恒定、体积可变的刚体结构,研究建立了气动球壳的刚体动力学数学模型和气动力学数学模型,在此基础上,通过计算机仿真研究了气动球壳结构在定质量流量供气条件下的运动规律和余压变化规律等。结果定质量流量供气的气动壳体结构的中性浮力平衡是不稳定的。结论气动壳体结构的中性浮力平衡控制是实现稳定可靠的中性浮力平衡的核心问题。

超声频率对等离子喷涂热障涂层结合强度的影响

在等离子喷涂过程中实时引入超声激励,进行ZrO2热障涂层制备。喷涂过程中保证超声激励能量不变,改变超声频率,并与不加超声进行对比,研究电弧超声频率对涂层结合强度的影响。结果表明,适当的超声频率对于涂层结合强度的提高和稳定起到了促进作用。