基于多孔介质LTNE模型刷式密封动力学特性研究

密封动力特性是衡量密封转子系统稳定性的核心指标,刷式密封几何参数是影响动力学特性的重要参数。建立刷式密封转子动力特性的数值预测模型,数值分析刷束厚度、栅栏高度及刷丝与转子之间间隙,对刷式密封动力特性的影响。研究结果表明：随刷丝束厚度和间隙的增加,直接刚度系数K整体上先减小后增加。随栅栏高度增加,K呈现先增加后减小的趋势;交叉刚度系数k随刷束厚度和间隙的增加,数值上先增加后减小。随栅栏高度增加,k呈现先减小后增加的趋势;直接阻尼系数C随刷束厚度和栅栏高度的增加,在0值附近变化,并无明显影响。随间隙增加,C整体上先减小后增加;压比为5时,交叉阻尼系数c随刷束厚度的增加一直在增加。随间隙的增加整体上呈现先增加后减小的趋势。该研究为刷式密封转子系统稳定性的提高提供理论依据。     

变负载下超磁致伸缩作动器非线性动力特性分析

针对应用于混合隔振系统的超磁致伸缩作动器,建立了其耦合磁弹性的动力学方程。在磁致伸缩材料二次畴转模型和均质能量场磁滞模型基础上,分别分析了变应力对Terfenol-D材料饱和磁致伸缩、磁滞算子、矫顽场分布函数以及交互场密度分布函数的影响,并通过实验数据进行最小二乘参数识别和多项式拟合得到了考虑变应力的二次畴转模型和均质能量场磁滞模型,该模型可以有效地应用于变负载下Terfenol-D杆磁致伸缩的计算。通过对作动器耦合磁弹性动力学方程进行数值求解,得到不同频率及不同应力下外部激励磁场与作动器输出位移之间迟滞非线性关系。结果表明:相同频率下增大负载力,滞回环倾斜角度不变但其面积增加,作动器能量转换效率降低,同时负载力对作动器的幅频特性影响十分明显。     

轴向移动内压力梁动力学的动网格法

面向轴向移动内压力梁结构动力学特性研究,采用Lagrangian方法建立了轴向移动内压力梁的运动控制方程,基于有限元动网格法对轴向移动梁运动控制方程进行离散。将内压力作为边界条件,采用Newmark-β时间积分方法计算轴向移动梁动力学响应,并开展动力学特性研究。结果表明,建立的有限元动网格模型能够有效地实现轴向移动内压力梁动力学响应计算。轴向移动内压力梁在收缩运动过程中,自由端振动频率将逐渐增加。悬臂长度对梁自由端振动频率具有显著影响。同时,结构振动频率随内压力的增加而增加。本文中建立的有限元动网格模型能够为轴向移动内压力梁动力学研究提供新方法。     

金属橡胶／橡胶复合叠层耗能器试验建模研究

采用电液伺服材料试验机的位移加载方式,对金属橡胶／橡胶复合叠层耗能器进行动态试验研究,结果表明：耗能器的恢复力同时受频率和振幅的影响具有非线性迟滞特性。在此基础上,结合理论分析建立耗能器的动力学模型,提出一种参数分离识别法,辨识出模型中的未知参数。将辨识结果与试验曲线进行对比,结果表明,所建模型可靠,且参数识别精度能够满足工程应用的要求。     

转子动不平衡条件下的末制导炮弹弹道特性

针对因工艺导致的惯导陀螺存在不平衡质量的问题,讨论了转子在不平衡力偶作用下的运动特性。通过建立转子形体坐标系、惯性主轴坐标系以确定转子主轴相对惯性空间的方位,并分析了转子定向性的变化对惯导飞行控制过程的影响。同时,利用末制导炮弹刚体弹道模型进行了仿真,结果表明:转子铅垂方向以及水平方向的动不平衡角对末制导炮弹的射程和侧偏具有重要的影响。     

设计参数对一包TI蜗杆传动啮合性能的影响

从齿面接触分析的角度,分析了设计参数中心距、模数和蜗轮齿宽对一包TI蜗杆传动啮合性能的影响。结果表明：相对于理想啮合情况,在蜗轮分度圆直径一定的情况下,较大的中心距及较小的模数可以获得较理想的接触线的形状及分布;蜗轮齿宽的变化对接触线和啮合界限线的分布规律没有影响,但会影响接触线的长度。这些结论为合理选择设计参数提供了理论指导。     

排液槽对折板捕雾器性能影响数值模拟

为研究气液分离器内使用的折板式捕雾器的流场特性及排液槽对其性能的影响,利用流体动力学计算软件Fluent,采用Low-Re Stress-Omega模型和DPM两相流模型,对捕雾器气液两相流流场进行了数值模拟。通过对比安装排液槽前后捕雾器内流场,分析了排液槽对捕雾器流场速度、液滴运动轨迹的影响;发现排液槽能大幅提高捕雾器的除雾效率,10μm以上液滴基本能够全部去除,但是也会使除雾器压降急剧增大。最后研究了排液槽主要结构参数——折弯直径和长度对捕雾器性能的影响,发现增大排液槽折弯直径和长度均能增加除雾效率,但同时也会增大进出口压降。     

螺旋推进器在湿软地面推进力的仿真分析

为了探究螺旋推进器在湿软地面的推进力特性,建立了螺旋滚筒三维运动学模型和动力学模型,利用Matlab/Simulink软件对动力学模型进行了仿真,分析计算了螺旋滚筒与地面之间的推进力随滑转率的变化规律,综合考虑了地面条件对推进力的影响。结果表明:随着滑转率、沉陷量、螺旋出土角的增大,推进力均会增大;螺旋滚筒与地面的接触条件会影响推进力的变化规律。研究结果为下一步分析整车行驶特性奠定了基础。     

双转子活塞发动机工作过程的数值模拟

双转子活塞发动机是一种新型的差速式转子发动机,与传统发动机相比较具有很多优点,如不需要复杂的阀门装置,而且功率密度更高等。为了分析和研究双转子活塞发动机的运行特性,针对该发动机工作循环的热力学过程建立了其零维模型,确定了主要的边界条件,运用Matlab/simulink进行了数值模拟。对应不同的主轴转角,计算出气缸内工质的质量值、压力值和温度值。基于算得的压力值,求取了该发动机的平均指示压力和功重比等参数,与传统发动机相比较,双转子活塞发动机气缸工作容积的利用程度更大,整体结构更加紧凑。     

基于参数化建模的包带式星箭连接结构优化设计

采用MSC.Patran参数化建模和遗传算法进行包带式星箭连接结构优化设计。首先给出了包带连接结构二维轴对称模型优化设计过程中涉及的V形卡块刚度等效、包带预紧力模拟和载荷施加方法,以及强度和刚度约束条件、优化目标等内容;然后以某直径为3m的包带连接结构为例进行了优化设计,并分析了对接框内延伸段长度和端头高度对应力及变形的影响;最后建立三维有限元模型进行静力分析。结果表明（1）该方法适用于包带连接结构的优化设计;（2）增加对接框内延伸段长度和端头高度能够提高整体连接刚度;（3）三维有限元模型与轴对称模型计算结果一致,验证了轴对称模型分析方法的正确性,以及V形卡块等效和预紧力模拟方法的有效性。     

磁梯度张量的旋转计算方法

为了获得磁梯度张量数据,提出旋转计算磁梯度张量的方法。使倾斜放置的磁梯度计绕竖直轴线转动,利用测得的空间磁梯度数据计算得到磁梯度张量。以磁梯度张量的理论值作为参考,选取一组较优的转动角、倾角和基线长度等模型参数,分析磁力仪三轴指向误差对磁梯度张量计算结果的影响。数值仿真结果表明:该旋转合成方法能够有效获取磁张量信息,合成计算值与理论值之间的差别较小。     

五阶HWCNS格式在低速复杂流场中的应用

采用五阶精度显式HWCNS格式求解雷诺平均NS方程,利用多块对接结构网格技术,对30P-30N多段翼型进行网格收敛性研究,在不考虑转捩的情况下采用SA一方程湍流模型研究HWCNS格式与二阶精度MUSCL格式对该翼型压力分布和典型站位速度型的影响,并与实验结果进行对比分析。采用HWCNS格式和SA一方程湍流模型模拟梯形翼高升力构型低速复杂流场,通过对总体气动特性和压力分布的分析,探讨五阶精度显式HWCNS格式在低速复杂外形流动中的应用能力。     

高超声速巡航飞行器纵向气动特性分析

吸气式高超声速巡航飞行器机身/发动机一体化特性使得气动一推进系统之间存在强的耦合作用,这种耦合影响着飞行器气动性能、稳定性和控制.针对耦合对飞行器特性的影响,建立了机身一发动机一体化模型,并进行了气动-推进界面划分.在此基础上,分别计算了高超声速巡航飞行器在进气道打开,发动机不工作以及进气道打开,发动机工作两种状态下的纵向气动特性.仿真结果揭示了高超声速巡航飞行器气动一推进系统之间的耦合以及耦合作用对飞行器气动性能、稳定性的影响.     

舰载预警直升机线式搜索模型

针对舰载预警直升机在遂行编队预警任务时的战术需求,建立了基于一定接触概率、基于给定累积发现概率和基于给定建航概率的舰载预警直升机线式搜索模型,通过仿真计算,得出了不同威胁情况下最大搜索地段长度和最大巡逻线长度的变化规律,给出了在不同威胁情况下应采用的巡逻搜索方式,为舰载预警直升机有效预警角研究奠定了基础,为最终确定舰载预警直升机的阵位配置提供了基本依据。     

浅海舰船地震波场仿真中的边界处理

为解决舰船地震波场数值仿真中的边界反射问题,结合浅海传播环境特征和舰船地震波激发机理,提出边界处理算法。采用交错网格有限差分法对一阶速度-应力方程进行数值离散;采用应力镜像法处理海水和空气的自由表面,采用分裂式完全匹配层法处理区域边界;将该模型应用于平行海底近场、远场以及倾斜海底的波场仿真算例中。仿真结果表明:加入边界处理后,自由表面的吸收和区域边界的反射有效减少,波场特征清晰,该算法符合浅海舰船地震波场数值仿真的边界处理要求。     

电磁轨道发射装置磁热耦合数值计算方法

针对导轨式电磁发射装置动态发射过程中的物理场计算问题,基于发射装置的二维控制方程,推导出相应的有限元离散方程,并根据计算模型的特点,采用自由度平移法处理运动问题保证求解区域不变,建立了考虑摩擦热下的电磁-温度-运动耦合场有限元数值计算模型。根据模型计算得出了不同电枢运动下的电流密度及磁场分布,并分析了温度场在电枢轨道接触面的分布特性,结果表明:电枢运动速度越大,速度趋肤效应越明显,枢轨接触面处的电流密度、接触压强及温升越大。     

舰船腐蚀电场建模及补偿最优解验证

基于等效偶极子法,从补偿偶极子长度、角度、大小三方面给出了任意角度的补偿偶极子场解析式,再利用电荷矢量叠加原理,建立了"腐蚀偶极子+补偿偶极子"电场模型。仿真以单轴桨船为例,先验证"腐蚀偶极子+补偿偶极子"电场模型的正确性,再进行补偿偶极子对舰船电场的影响验证,从而得出补偿最优解。模拟实验结果表明,补偿阳极在工程允许条件下距离补偿系统接船端最远处,且补偿系统平行于水平面和船体时补偿效果最优;在补偿最优条件下,理论上是可以抵消原舰船腐蚀电场的。     

输油管道悬空管段过渡长度分析

在地质灾害作用下,埋地输油管道下方的土层下陷或流失会造成管道悬空。悬空管段入土端到埋地段嵌固点的长度定义为悬空管段的过渡长度,其会对悬空管段的固有频率产生很大影响。基于Winkler线性理论,建立管道与土壤相互作用的力学模型,以埋地管段横向位移和轴向位移为零处作为固定边界条件,计算输油管道悬空管段的过渡长度。利用ANSYS软件建立过渡长度有限元模型,计算悬空管段的固有频率,与实测数据对比分析。研究表明,过渡长度对悬空管段的静力分析、振动分析以及输油管道的完整性评价都有非常重要的意义。     

波纹度故障下低压转子系统的非线性动力学研究

针对转子系统存在滚动轴承波纹度故障的问题,以某船用燃气轮机低压转子系统为研究对象,建立了轴承波纹度故障下的双跨三支承滚动轴承转子系统的动力学模型,并采用龙格库塔法对该系统的运动微分方程进行数值求解,研究了波纹度最大幅值和波纹度个数对系统的非线性动力学特性影响规律。结果表明:随着波纹度最大幅值的变化,系统逐渐进行周期四、周期二、一个混沌域和拟周期运动;当波纹度个数远小于或远大于滚动体个数时,系统进行单周期运动,当波纹度个数接近滚动体个数时,系统进行拟周期运动,特别是当波纹度个数是滚动体个数的整数倍时,系统的非线性动力学特性变得十分复杂。研究结果可以为滚动轴承的故障诊断提供一定的理论依据,降低轴承波纹度对低压转子系统非线性动力学特性的不良影响。     

离心式喷嘴雾化特性的数值模拟

利用FLIJENT软件对燃烧室离心式喷嘴的喷雾特性进行数值K-ε模拟.湍流模型采用标准模型,使用离散相模型(包括碰撞和破碎模型)追踪液滴运动轨迹,按非定常流动计算喷雾液滴在喷雾流场中的雾化情况.模拟结果给出了喷雾流场随着时间的变化规律,得到并分析了喷射压差、流量和喷雾锥角对雾化液滴尺寸、贯穿距的影响,数值模拟得到的结果与实验值吻合良好,为喷嘴结构及参数设计提供理论参考.