圆筒直线感应电机电磁振动响应特性分析

针对某电磁发射用圆筒直线感应电机的电磁振动响应特性问题进行了分析。首先，建立了直线电机二维电磁场分层子域模型，通过涡流场有限元仿真验证了模型的精确性，并基于麦克斯韦张量法和洛伦兹力法推导了电磁激振力表达式，利用二维傅里叶分解得到定子电磁力时空分布特性；然后，基于有限元法构建了发射电机定子三维动力学模型，模态计算结果与试验吻合良好，采用有限元法进行电磁振动谐响应计算，结果有效性通过稳态动子堵驻通电试验得到了验证，证明了发射电机定子结构可以简化为理想薄壁圆柱壳，电磁振动响应主要由轴向呼吸模态决定；最后，基于简化模型对比分析了电磁振动响应影响因素，结果表明：电磁激振力径向分量和轴向分量均为结构响应的主要贡献源，而与电磁力波轴向模数呈负相关规律。     

槽头式野战管线水击波速测量研究

液体管道的水击波速受流体压力、温度、分子结构、含气量及管线几何尺寸、管材等因素的影响,准确地确定管线的水击波速是一个相当困难的问题,通过实验测量水击波速是一个常用方法。管线水击波速的常用测量方法有波前法和周期法。综合运用波前法和周期法,设计了实验测量野战管线的水击波速,并将实验结果与笔者先前提出的水击波速计算公式的计算结果作了对比,验证了公式的有效性。     

有限元法在管道水击计算中的应用探索

管道水击基本方程属于一阶双曲型偏微分方程,虽然目前水击主要采用特征线法进行计算,但有限元法也可以求解双曲型方程,据此尝试采用伽辽金加权余量法对管道水击进行有限元数值计算。根据管道水击的基本微分方程组,选取适当的速度、压力插值函数,建立管道水击的有限元模型,并通过实例分析,和特征线法相比较,证实有限元法在管道水击计算中是有应用前景的,有必要作进一步深入研究。     

泵喷宽带非定常激振力预报与参数分析

为预报泵喷推进器转子与湍流互作用宽频非定常激振力,在Sears函数的基础上,考虑随机湍流波的影响,推导了螺旋桨宽频非定常激振力预报公式,并与实验值对比验证了该公式。进一步考虑泵喷推进器转子工作在前导叶尾流场的情况,通过Gauss尾流模型建立叶片尾流湍流波数谱,通过经验公式计算叶片尾流场参数。推导得到泵喷推进器转子宽频非定常激振力预报公式,通过公式计算得到的宽频非定常激振力与数值计算结果相近。分析了流场参数的变化对推进器转子宽频辐射噪声预报结果的影响。研究得到,湍流强度只影响宽频非定常激振力预报结果的幅值,湍流积分尺度对幅值和频谱形状都有较大的影响。     

噪声影响下桅杆的运动稳定性分析

噪声影响下桅杆非线性动力模型的响应状态矢量具有Markov性质。将该模型非线性Ito状态微分方程在时域内展开，利用其瞬时线性化随机方程的解析解，通过路径积分给出非线性响应概率密度的封闭解，得到了一种基于平均概率密度研究桅杆非线性运动稳定性的方法，算例分析验证了这一方法的有效性，并指出桅杆存在一不稳定的激振频率区间。     

长管水击最大水击压强的解析

从管道水击微分方程的特征分析入手,提出了水击特征方程的黎曼不变量和网格分析解,建立了管道水击问题的近似解析解,给出了长管水击最大水击压强的计算表达式。通过实际算例对解析解和数值解结果进行了比较。对水击微分方程的重力项也进行了讨论。     

电磁轨道发射中内弹道动力响应特性分析

将轨道简化为移动载荷作用下固定在弹性支撑上的Bernoulli-Euler梁，通过静态电磁-结构耦合有限元模型求得外围封装的等效刚度，计算得到发射器的临界速度。另外，利用混合有限元/边界元法建立电磁-结构-运动多物理场耦合的动力学模型，求得枢轨动态接触压力和轨道的应力应变分布特性。通过在轨道背面布置光纤光栅应变传感器，利用测量数据验证了动力响应特性，并分析了弹丸在内弹道的稳定性。针对典型30 mm × 30 mm矩形口径发射器，分析及试验结果表明：C型电枢对轨道的电磁挤压力在平顶沿起始时刻达到最大值，之后随着时间推移逐渐减小；电枢通过引起的应力波在高速段容易与轨道中反射应力波发生共振，并且轨道在电枢运动的中间高速段区域受力最为集中，应力集中水平约是起始低速段区域的2.44倍；电枢运动高速段会出现晃动现象，进而引起上下轨道受力的不对称性。分析及试验结果对研究电磁轨道发射器内弹道动力响应特性和发射器结构设计具有重要指导意义。     

旋启止回阀水击分析与计算

在管道输送系统中，止回阀是重要的阀门之一，其中，旋启止回阀最为常用。众所周知，由于泵机组故障停机或断电，止回阀的突然关闭可能会引起严重的水击。正确分析、预估和计算其关阀水击压力升值对管道系统的安全十分重要。首先。建立了旋启止回阀阀瓣的运动微分方程，根据管流瞬变理论，利用特征线法进行了数值求解；其次，利用旋启止回阀的动态特性曲线，提出了一种简单适用的关阀水击压力近似计算法。对止回阀的正确选择和工程设计均具有一定的参考价值。     

圆柱壳的力辐射模态分析与噪声控制

为了能定量优化设备激振力布置,基于结构有限元耦合流体边界元法给出了力辐射模态的计算方法,分析了圆柱壳结构的力辐射模态特性。根据分析结果提出了对圆柱壳辐射噪声进行控制所需的激振力控制原则,并采用数值预报的方法证实了该原则的有效性。     

高速防空导弹声固耦合动力学分析技术研究

针对防空导弹的特点和工程应用的需求开展声固耦合动力学分析方法研究.以防空导弹典型舱体结构为例,分别建立有限元模型和统计能量分析模型,结合模型修正后的分析参数,提出了全频段声固耦合分析技术的解决方案,计算得到声振系统全频段的结构和声场响应结果,与试验结果对比,验证了方法的有效性.     

槽头式野战管线水击波速计算方法研究

按照弹性水击理论,管线内发生水力瞬变时,其水击波速取决于管子的弹性、流体的可压缩性和管子受约束的情况。对于给定的输送介质,焊接式固定输油管线的水击波速是一个常数。而槽头式野战管线采用连接器连接,胶圈密封,这种特殊的连接方式改变了管子整体的弹性摸量,从而使水击波速的常规计算方法不再适用。本文研究了野战管线连接器连接方式时水击波速的影响,实验研究了在受到约束时,橡胶的弹性模量随所受压力的变化而变化的规律,推导出野战管线水击波速平均计算方法,推导的公式表明:与焊接式固定管线不同,野战管线的水击波速随管线内压力的增大而增大。     

装配式管线水力瞬变的非线性流固耦合模型

装配式管线是一种重要的油料保障装备,用于地面铺设,属于典型的薄壁弱约束管线系统。根据装配式管线的特点,应用管道弹性变形理论,推导了水力瞬变状态下装配式管线的非线性流固耦合5-方程模型。该模型充分考虑了管道与流体之间的耦合互动效应,耦合形式包含了泊松耦合、摩擦耦合、结合部耦合,以及管线系统的轴向、横向和径向振动耦合,并计及了管道结构阻尼的影响。针对装配式管线的特殊连接约束方式,提出了一种带有扭转弹簧的铰支型约束边界,可通过确定扭转弹簧的弹性系数来建立管线两端的约束边界方程。     

A guarantee rate optimization model for wastewater treatment system design under uncertainty

We consider a design problem for wastewater treatment systems that considers uncertainty in pollutant concentration levels at water sources. The goal is to optimize the selection of treatment technologies and pipeline connections, so that treated wastewater can achieve specified effluents discharge limits as well as possible. We propose a new two-stage model to optimize a set of guarantee levels, that is, the maximum concentration level of source pollutants for which treated wastewater can be compliant with discharge limits. In the first stage, treatment technologies and pipeline connections are selected. In the second stage, when pollutant concentration levels are revealed, wastewater distribution and mixing are determined. A key attractiveness of the proposed guarantee rate optimization model is that it can be simplified into a single-stage mixed-integer linear program. In our numerical experiments based on real-world pollutants data, the guarantee rate model demonstrates its advantages in terms of computational efficiency, scalability and solution quality, compared with the standard probability maximization model. Finally, the methodology proposed in this paper can also be applied to other two-stage problems under uncertainty with similar uncertainty characteristics.     

波浪扰动下的小型潜射导弹出水动力学建模与仿真

运用Morison公式,提出波浪扰动作用下,考虑弹体运动与波浪耦合的导弹出水过程动力学模型,并对小型潜射导弹的出水过程进行仿真和分析。以弹体姿态变化为例,研究弹体运动与波浪间的耦合关系对波浪扰动作用的影响,分析海情等级、波浪相位、出水速度、出水姿态角等因素对导弹出水过程的影响。结果表明,考虑弹体运动与波浪间耦合关系的出水动力学模型更加准确;潜射导弹的小型性和快速出水特性有利于降低波浪对导弹出水姿态的影响;对快速出水的潜射导弹,波浪扰动分析时须考虑海情等级、出水时间和波浪相位的影响。     

针对GPS/SINS深组合模型的U滤波及其运用

很多文献都证明了在解决非线性系统问题时,UKF(Unscented Kalman Filter)是比EKF(Extended Kalman Filter)更好的选择,但计算的复杂度限制了其运用。针对GPS/SINS深组合的模型提出了全新简化的U滤波算法UTCUKF(Ultra Tight Coupling Unscented Kalman Filter)。这是一种专门针对具有加性噪声、线性状态方程和非线性量测方程的系统设计的滤波器。首先介绍了GPS/SINS深组合系统在导航解算时的模型,然后针对模型具有加性噪声的特点运用AUKF(Additive Unscented Kalman Filter)对UKF进行了简化,为了实现UKF在GPS/SINS深组合系统中的实际运用,又由系统模型中状态方程是线性方程、观测方程是非线性方程的特征,进一步提出了UTCUKF,并做了分析和仿真。     

管道气液固三相流的耦合瞬变模型研究

在管输水力瞬变过程中,管道与流体之间存在耦合互动作用,需要用流固耦合模型来进行描述.针对工程中的多相流动问题,以最常见的气液固三相流为对象,建立了考虑流固耦合效应的水力瞬变模型.通过改变流体中固相或气相的体积分数,模型可适用于气液、固液两相流以及纯液体单相流的耦合水力瞬变,是单相流耦合瞬变模型向多相流耦合瞬变模型的拓展...     

钝体高超声速气动加热与结构热传递耦合的数值计算

气动加热与结构热传递耦合问题在航天和工程应用领域非常重要。分别采用松耦合与紧耦合方法,数值模拟了高超声速二维圆管绕流的流场与结构传热耦合的非定常过程。在紧耦合方法中,流场部分采用基于Navier Stokes方程的有限体积法,将AUSM+格式与时间方向的显式多步Runge Kutta法结合;结构传热部分采用基于二维热传导方程的Galerkin有限元法。流场与结构区通过交界面的热流和温度边界条件实现耦合。计算结果分别与实验、文献做了对比,结构内部温度变化关系以及壁面的热流分布均较好地吻合。两种耦合方式的计算结果对比表明,对于流场特征时间远小于结构传热特征时间的问题,松耦合方法计算效率高,精度与紧耦合方法接近。