双层柱壳的流固耦合模态计算与试验研究

采用结构有限元和内域流体有限元的流固耦合计算方法,对球壳及其内域流体进行有限元离散计算,并将计算所得的模态振动频率与理论结果进行了比较.采用同样的方法,进一步对加筋双层圆柱壳进行了流固耦合的复特征值分析,并求解了其固有频率和振型.试验分别对双层柱壳充水和不充水情况下模态和模态频率进行了测量,结果证实了数值计算方法的正确性.     

非对消解耦方法在硬式空中加油管控制中的应用

研究了硬式空中加油管的控制问题,基于对伸缩管模型的分析,得出伸缩管必须进行解耦才可有效控制的结论;基于模型存在S右半平面零点的特征,提出了利用非对消解耦方法解决硬式空中加油管的控制问题。通过Matlab/Simulink进行仿真,结果表明该方法可以有效地消除系统间的耦合作用,能够满足伸缩管的控制需要。     

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。     

涡环旋转伞流固耦合特性分析

以一种典型的涡环旋转伞为研究对象,采用任意拉格朗日-欧拉流固耦合方法模拟其在无限质量条件下的充气展开过程。计算得到了涡环旋转伞的充气展开和转速、开伞动载等时程变化曲线以及稳态阶段伞周围流场变化规律、伞衣织物的结构强度等流固耦合特性。结果表明:涡环旋转伞在来流12m/s时稳定转速约为3.1r/s,伞衣幅充满外形饱满,与伞塔试验结果吻合;稳态阶段涡环旋转伞上方产生大量涡核,涡核中心的连线类似于空间螺旋线;涡环旋转伞的阻力系数大于一般结构轴对称降落伞;伞衣幅与伞绳连接区域以及边缘区域应力明显高于伞衣幅平均应力水平。     

SiC光学材料的电弧增强等离子体加工方法

Si C光学材料具有高化学稳定性,其在普通的等离子体加工中难以获得较高的加工效率。在等离子体加工实验中,发现提高等离子体的自身射频电压可增强等离子体与Si C材料之间的电弧放电作用,而借助电弧的增强作用可提高Si C材料的加工效率,因此提出电弧增强等离子体加工方法。为研究电弧的形成原理,使用自制的探针分别测量了普通电感耦合等离子体和电弧增强等离子体的电压。分别使用传统方法和电弧增强方法对S-Si C进行直线扫描加工实验,证明了电弧增强等离子体加工方法具有更高的加工效率。     

松耦合感应电能传输系统的设计

在建立感应电能传输系统互感模型的基础上,结合设计的小功率感应电源试验平台,分析了如何选择该系统的补偿拓扑和谐振频率.根据分析结果搭建了感应电源试验平台,并且通过实验,证明了该系统在额定负载下的输出功率最大.     

对空气静电放电的频域研究

利用辐射电磁场的推迟势方程对空气静电放电的电磁场频谱进行了理论推导,对放电电流峰值和金属小环上的耦合电压峰-峰值进行了测量,使用数字存储示波器记录了放电电流和耦合电压的波形。利用测量结果对静电放电的电磁场频谱进行了理论计算,比较了不同放电电压下耦合电压的幅度谱和功率谱,结果表明:空气静电放电的能量主要集中在直流到2.0 GHz的频段内。     

超宽谱电磁脉冲与无线电引信能量耦合因素的研究

通过超宽谱对配用不同弹体的无线电引信的辐照,分析了不同弹体以及配用某种弹体的引信不同放置方向对超宽谱电磁脉冲与无线电引信能量耦合的影响,并分析了弹体大小对能量耦合的影响。通过辐照、分析和计算最终得出:弹体是影响能量耦合的主要因素。弹体口径越大,超宽谱电磁脉冲与无线电引信的耦合能量越大。另外,配用弹体引信的不同放置方向也是影响能量耦合的重要因素;配用弹体的引信竖直放置时,超宽谱电磁脉冲与无线电引信的耦合能量最大。     

旋转永磁式机械低频天线的系统设计与验证

为实现低频电磁发信系统的小型化和低功耗,面向旋转永磁式机械天线的理论研究和技术实践,提出了基于多物理场耦合仿真的系统设计和性能校验方法。设计了包含永磁磁源、高效驱动电机及其控制器在内的旋转永磁式机械天线系统方案。研制了实验样机,并对其系统性能和近区磁场进行了实验测试,验证了相关设计方法和系统方案的可行性与有效性。结果表明,该样机的磁场场强和尺寸等主要指标达到了美国“机械天线”项目在射频穿透技术领域的要求,为旋转永磁式机械天线方案研究和样机设计提供了一种可行思路。     

非相干背景光辐照二波耦合中的最佳匹配随机共振

针对非相干背景光辐照二波耦合中参数的最佳匹配设计问题,提出了一种基于随机共振理论的研究方法。首先,文章通过二波耦合过程进行物理机理分析和数值实验分析,证明了该问题在本质上可归结为一种随机共振现象。其次,从随机共振的角度,研究其中的最佳参数设计问题,给出了一种分布处理的最优参数设计流程。按照该方法,在给定增益要求的情况下,先根据信号光饱和与否来确定晶体长度,最后根据非相干光的比例对增益的影响来确定非相干光的比例。仿真实验表明,经过最佳参数设计后,信号的增益和输出信噪比上均有显著提高。