电磁轨道炮轨道温度场与热应力数值仿真

在电磁轨道炮发射过程中,因热量累积而引起的急速温升与热应力对轨道性能和寿命有着重要的影响。为获得发射过程中轨道温度场及热应力分布情况,在分析轨道热载荷的基础上,建立了热载荷计算模型,并在给定的参数下,利用有限元仿真软件ANSYS Workbench对3种典型截面轨道的温度场与热应力进行了数值仿真。仿真结果表明:轨道温度场与热应力轴向上呈梯度分布,纵向上只扩散到内表面很薄的区域,温度与热应力最大值在电枢初始位置处;相较于矩形与凹形截面轨道,凸形截面轨道温升与热应力较低,性能较好。     

基于试验的C/SiC典型结构热模态模型修正方法

基于有限元法的热模态理论,建立了合理的C/SiC典型结构件有限元模型。考虑到C/SiC复合材料性能参数分散性以及结构热应力附加刚度对固有频率的影响,采用弹簧单元模拟热应力的影响。根据模态试验数据,以优化的方法依次对自由边界、固支边界典型结构仿真模型进行了频率修正,对工程实际具有一定的参考意义。     

铜箔式脉冲电抗器电感计算研究

为获得较为精确的铜箔式脉冲电抗器电感计算公式,首先从通电环形导线的电感计算公式出发,得出绕线式电抗器的电感计算公式;然后,基于铜箔划分的方法,建立了两种电抗器间的计算转化关系,综合考虑铜箔中的电流集肤效应,最终得出铜箔式电抗器的电感计算公式;最后,利用试验实测电感值与ANSYS仿真计算结果及解析计算公式结果进行对比,验证其准确性,进一步对电感计算公式的精度进行探讨,得出当铜箔式电抗器的匝数、铜箔厚度等参数发生变化时电感计算公式精度的变化规律及其适用范围,为电磁发射用铜箔式脉冲电抗器的设计提供了一定的理论基础。     

均衡电抗器及变压器漏感在12脉波整流系统中的影响分析

以船用推进为背景,对一种带直流均衡电抗器的12脉波整流系统网侧谐波电流表达式进行了推导及简化。综合考虑了变压器交流输入端漏感、整流输出端均衡电抗器、变频器直流输入电压等因素,对其与电网电流总谐波畸变及输入功率因数的关系进行了分析和仿真,仿真与试验表明:计算与实际情况具有较高的吻合度。该方法尤其适用于对系统参数匹配性敏感的特殊船舶应用领域。     

燃烧室压力对潜入式喷管喉衬热应力的影响

为了研究燃烧室压力对固体火箭发动机潜入式喷管热应力影响规律的问题,采用商业流体软件,基于压力求解器,求解了喷管纯气相的流场,确定了燃气温度、压力、壁面对流换热系数;采用有限元软件,依据流场计算的非均布壁面压力与非均布对流换热,求解了燃烧室压力为6 MPa下的潜入式喷管热结构问题;通过地面点火试验验证了仿真模型与数值方法...     

太阳能热推力器二次聚光器再生冷却过程

为克服太阳能热推力器折射式二次聚光器容易破裂的缺点,本文采用再生冷却技术,对二次聚光器与推力室进行了一体化设计,并对该过程进行了流动与传热仿真。仿真结果表明,该设计可有效地降低聚光器的工作温度至1600K以下,热应力分析表明可有效降低其破裂的可能性。同时该设计可预热推进剂至500K以上,提高了系统的能量利用效率。通过进一步对吸收腔内的热辐射分析发现,工质流动对吸收腔壁温影响较小,吸收腔壁面仍然可以维持2400-2600K的高温。     

喷射式空气轮机-泵发射系统建模与仿真

为解决空气涡轮机加工难度大、制造成本高的问题,提出了喷射式空气轮机原动机方案。首先,在阐述喷射式空气轮机-泵发射系统的结构与工作原理的基础上,建立了相应的数学模型;然后,对整个喷射式空气轮机-泵发射系统的发射过程进行仿真研究,并对仿真结果进行了分析。仿真结果表明:该原动机方案可满足潜艇鱼雷发射装置发射指标要求,在理论上具有可行性;所建立的模型及仿真程序可为后续喷射式空气轮机-泵发射系统的总体论证与关键部件的设计提供理论支撑。     

小型核磁共振陀螺无磁加热线圈设计与仿真

针对小型核磁共振陀螺原子气室加热与剩磁抑制要求,设计了一种用于毫米级原子气室的无磁加热线圈。利用热-磁仿真分析了加热线圈结构参数和加热电流对原子气室温度和剩磁的影响规律。针对给定的原子气室加热方案,开展了加热线圈结构和电流参数优化。设计结果表明：原子气室内部最大直流剩磁<0.3 nT,所设计的加热线圈和方案满足样机气室无磁加热要求。     

舵面热颤振分析研究

建立小展弦比空气舵结构有限元模型,研究了典型温度分布下舵面结构模态特性,在此基础上得到不同温度分布下单独舵面结构热颤振特性。研究结果表明,温度上升,舵面刚度下降,结构频率降低,舵面的发散速度下降;温差增大,热应力影响增强使得热刚度提高,舵面的发散速度上升。     

一种空气加热器的三维流场数值仿真

为进行超燃冲压发动机试验,设计了空气加热器,对其内部流场进行了仿真并与热试车结果进行了比较验证;计算结果表明,所设计的加热器在结构方案和总体性能方面基本满足设计要求,喷注器喷入的空气降低了冷却面板的温度,燃烧室轴向入口空气能有效保护燃烧室内壁,仿真结果对于加热器的改进设计也起到一定的指导作用.     

激光熔覆搭接过程残余应力应变的有限元计算

激光熔覆过程中产生的残余应力与应变对熔覆层的裂纹开裂倾向有重要影响。利用有限元法对激光多道搭接过程熔覆层的残余应力和应变进行计算,计算过程中主要考虑瞬时温度变化引起的热应力、σ-ε曲线、有限元网格、力学边界条件4个方面。热应力主要在温度场计算结果的基础上求得;σ-ε曲线采用的是线性强化材料的弹塑性曲线;有限元网格主要采用分区划分的形式进行。通过计算,得到了搭接后的熔覆层上关键点的残余应力和应变分别为1 400 MPa和2.2×10^-2。结果表明：搭接熔覆层交界处的点产生焊趾裂纹的倾向最大,第1道熔覆顶点处产生横向裂纹的倾向次之。     

温度对半导体激光器退化的影响

采取等效电路模型仿真和加速退化试验相结合的方法研究温度对半导体激光器不同退化模式的影响规律。针对半导体激光器有源区退化和腔面退化进行分析,发现有源区退化会使半导体激光器阈值电流增大,而腔面退化会使半导体激光器斜率效率减小;进行了半导体激光器热特性建模与仿真,发现温度升高会使半导体激光器阈值电流增大;利用半导体激光器加速退化试验平台进行了半导体激光器加速退化试验。仿真与试验结果证明:温度升高会加剧半导体激光器腔面退化,而对有源区退化无显著影响。上述结论对进一步完善半导体激光器温度-退化仿真模型,研究温度对半导体激光器退化的作用机理和防护措施有积极作用。     

货运蓄冷箱内温度场测试试验与数值仿真

为测试货运蓄冷箱在冷链易腐品运输中的冷藏效果,对配置蓄冷材料的集装箱在空箱、满载筐装货物和满载箱装货物3种模式下的内部温度场进行测试试验,并利用Fluent软件进行数值仿真.结果显示空箱内温度随室外综合空气温度变化,室外综合空气温度达到最高时,货物区温度分布为-4-2 ℃,箱顶温度较高,应限制货物码放高度;满载模式下,筐装货物区温度分布为-5-1 ℃,箱装货物区温度分布为-4-1 ℃,且均呈温度分层,中下部温度低,上部温度高,建议配置风机,强化冷空气对货物的冷却.试验和仿真结果为蓄冷箱性能优化和货运冷藏效果预测提供了参考.     

固体火箭发动机长期贮存热载荷的有限元分析方法

分析了固体火箭发动机药柱在长期贮存过程中,由于温度载荷谱的变化所引起的力学响应。基于粘弹性积分蠕变型本构关系,推导了能分析粘弹结构的热载荷的有限元模型,并用它分析了梁、厚壁圆筒与真实固体火箭发动机的热应力问题。     

一种改进的变结构制导律的设计与仿真

建立导弹-目标攻击简化模型,通过数学推导对一种现有的变结构制导律进行了改进设计;简要介绍了制导律的推导设计过程;运用Simulink工具进行建模仿真和数值分析,并将结果与原制导律以及比例制导律进行了比较。仿真结果表明,改进的制导律在最大过载要求、过载变化、目标视线角速度变化以及动态特性等方面都有明显的改善。     

热容型钕玻璃棒激光器工作物质的温度和热应力研究

阐述了闪光灯抽运钕玻璃棒热容型激光器重频工作方式下瞬态温度分布模型和热应力分布模型,进行了数值模拟,并和常规冷却模式下的温度、热应力分布进行了比较.结果表明热容型激光器工作物质中心温度低于表面温度,温度梯度较小;中心应力为张应力,表面为压应力,且应力大小比冷却模式下小得多.由于工作物质承受的压应力的破坏阈值远高于张应力,所以热容型激光器比常规冷却模式激光器可以工作在更高的抽运功率上.     

脉冲电抗器结构应力测量

为了对高压脉冲放电时电抗器结构受力及电流密度分布规律进行分析,使用电阻应变片对电抗器铜带进行应力测量。利用厚壁筒受压模型对应力测量系统的结果进行计算,设计内置气囊增压法来等效铜带上的应力对测量系统进行标定,并对标定实验数据进行验证。使用半桥补偿电路、屏蔽线及电桥盒共地的方法来减小脉冲电磁干扰及测量回路中寄生电阻和电容带来的电气干扰。实验结果表明:同一测量点处的环向应变峰值比轴向应变峰值大,边缘处的应变大于中心处的,需要在电抗器铜带边缘处加强外包约束。根据应力测量结果推断:铜带边缘处电流密度约为中心处电流密度的1.2倍。     

石墨端头非线性材料模型热应力分析的有限元素程序

石墨是一种横观各向同性和非线性变形的颗粒复合材料。本文应用Jones和Nelson提出的基于正交异性塑性变形理论新的非线性材料模型,采用有限元素解非线性问题的直接迭代法,建立了一个适用于石墨端头热应力分析的有限元素法程序。本程序假定温度为轴对称定常分布,并且考虑了石墨材料性能(包括变形性能和热膨胀性能)随温度的变化。作为应用例子,本文给出应用本程序对实心球体和石墨园环进行热应力分析的结果。     

身管热变形对步枪射击影响分析

为了研究温度变化对枪械射击准确度的影响,建立某步枪枪管的数值仿真模型。为了研究热冲击作用下枪管温度的分布情况,根据非线性热力学对枪管内壁与外壁的对流传热以及内膛的传热进行数值分析。再将仿真得到的温度场施加在身管上,采用非线性热力学结构耦合,求解出不同温度场分布下的枪管变形程度,并分析了身管弯曲对瞄准基线的影响。通过与实验数据的对比,验证了仿真结果具有可信性,为射击过程中的修正偏差提供重要理论依据。     

干式空芯限流电抗器的优化设计

干式空芯电抗器采用多个并联包封式结构形式,如何设计出合理的包封个数、包封尺寸、包封内导线层数以及如何选取导线线径便成了一个问题。利用优化设计得到的干式空芯限流电抗器结构合理、耗材最少,并就优化设计的具体问题进行了实际解决。