口环间隙对离心泵空化性能的影响

首先,运用Zwart空化模型和湍流粘度修正后的RNG湍流模型对有口环间隙和无口环间隙时离心泵的空化性能进行了数值模拟,研究发现:有/无口环间隙时离心泵的"扬程-有效汽蚀余量"曲线都与实验曲线变化一致,但是有口环间隙时的曲线与实验结果更接近。然后,对前口环间隙分别为0.2mm、0.5mm、0.9mm、1.3mm和1.6mm时离心泵的空化性能进行了数值计算,研究表明:有效汽蚀余量大于等于2.15m时,前口环间隙增大会使叶轮上空化面积减小,对离心泵的空化性能有利;有效汽蚀余量小于等于2.05m时,前口环间隙增大会导致叶轮上空化面积增大,对离心泵的空化性能不利。     

同轴均匀消磁线圈对坦克磁场影响效应的数值模拟

通过数值处理和计算机模拟,得出一种排布方式的消磁线圈对坦克磁场的影响效应分布,即当消磁线圈为均匀密排情形时,线圈内部为匀强磁场,方向沿通电线圈的轴向,且与环形电流呈右手螺旋关系;线圈外部为磁偶极子场,该场会随着与线圈中心距离的增大而迅速减小。数值模拟的结果可为封闭型军事装备表层安装消磁线圈提供参考;通过分析消磁线圈附加磁场的特点为装备磁防护理论提供一些支持。     

金属射流欧姆加热效应的影响因素分析

为探究影响金属射流欧姆加热效应的因素,在被动电磁装甲系统等效电路模型的基础上,根据虚拟源点理论建立金属射流的作用时间模型,进一步明确金属射流在侵彻被动电磁装甲过程中每部分射流微元的作用时间;结合金属射流的比作用量模型,利用Matlab软件对金属射流的电流和比作用量波形随被动电磁装甲系统的电感、电容、电阻和充电电压的变化规律进行数值分析．仿真结果表明：随着系统电感的减小、电阻的减小、电容的增大和充电电压的增大,金属射流比作用量的峰值增大,有利于射流发生电爆炸．     

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。     

非线性压电振动能量俘获行为建模及其不同参数影响机理研究

如何利用非线性特性来改善压电振动能量捕获性能是工程实际中需要解决的一个问题,为此建立了非线性压电振动能量捕获行为的数学模型,利用定积分法推导了该模型的数值计算方法,并针对不同参数对非线性压电振子输出电能的影响特性进行了数值仿真,结果表明:减小非线性阻尼、增大非线性压电耦合系数均有利于提高非线性压电振动能量俘获的性能;减小非线性刚度能提高低频振动能量俘获的输出,但减小了共振带宽。     

磁阻发射器电磁制动力抑制方法

分析了磁阻发射器系统组成和工作原理;基于有限元软件,构建了磁阻发射器的仿真模型。对比分析了断路法和限流电阻法对削弱电磁制动力、提高弹丸出口速度的效果;通过仿真和试验研究了不同限流电阻对弹丸速度的影响。研究结果表明:断路法和限流电阻法均可削弱弹丸受到的电磁制动力,从而提高弹丸出口速度,但前者会产生很大的反向电动势,对驱动线圈绝缘强度产生影响;此外,限流电阻不是越大越好,当其达到临界值时,继续增大电阻,弹丸速度不再变化。     

固定舵二维弹道修正组件结构模型

为了满足二维弹道修正组件小型化设计要求,设计了3种二维弹道修正组件模型,应用Solid Works软件和ICEM软件分别建立3种修正组件的实体模型和网格模型,并利用Fluent软件进行气动特性数值计算,将计算结果进行对比分析,得出不同修正组件模型参数对气动特性的影响。研究结果表明,修正组件尺寸的减小会增大阻力系数;舵片形状和尺寸对阻力系数和升力系数影响较小,但是对滚转力矩系数影响较大,矩形结构的舵片对舵片周围气动特性会产生不利影响;在满足修正要求的前提下,可以适当缩小舵片面积来降低舵机控制难度,提升飞行稳定性。     

含万向铰偏斜轴系的过渡过程横扭耦合振动特性

为提供船艇推进、火炮、航空动力及传动装置机械设计的理论分析基础,建立了加速度冲击下含万向铰偏斜轴系横扭耦合振动模型,揭示了轴系的过渡过程横扭耦合振动特性。将从动轴视为弯曲刚性、扭转柔性的轴,用投影平面上动态偏斜角表示轴系横向振动,用拉格朗日方程推导了万向铰轴系过渡过程横扭耦合三自由度振动微分方程,结合振动响应仿真给出了加速度和系统参数对轴系过渡过程横扭耦合振动特性的影响规律。结果表明:负载转矩增大和刚度不对称性减小导致耦合振动系统颤振失稳区增大;在超谐共振区内,加速度增大对过渡过程系统振动起稳定作用,转矩、刚度和偏斜角增大导致过渡过程系统振动失稳区域变大。     

921A钢在海水中腐蚀的力学化学效应

为了研究弹性应力和弹塑性应变对921A船体钢在模拟海水中腐蚀行为的影响,采用自制的载荷-电化学实验装置对921A钢在载荷与腐蚀介质协同作用时的开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学性能进行了测试,并由电化学阻抗谱拟合得到的电荷传递电阻定义载荷下的腐蚀速率修正因子,将实验得到的腐蚀速率修正因子与理论值进行了对比。结果表明:弹性拉应力与弹性压应力对力学化学效应的影响具有对称性。力学化学效应随着弹性应力的增大而增大,随着弹塑性应变的增大先增大后减小。弹塑性应变对力学化学效应的影响远远大于弹性应力的影响。在研究范围内,弹塑性应变引起的腐蚀电位负移量最大为62.6 mV,相应的腐蚀速率修正因子高达4.113,而弹性应力引起的腐蚀电位负移量最大为24.5 mV,相应的腐蚀速率修正因子为1.746。由此可见,应力应变对921A钢在海水中腐蚀行为的影响不容忽视。     

溅板式层板喷注单元燃烧特性数值分析

为了获得喷注单元结构参数对喷注器燃烧特性的影响规律,利用数值分析方法对单喷嘴溅板式层板喷注单元气-气燃烧特性进行研究,考察燃烧室特征长度及出口层喷嘴宽度对气氧/甲烷流动及燃烧特性的影响。在求解气-气燃烧流场方面,采用带化学反应的湍流N-S方程进行描述,其中化学动力学反应模型采用简化的单步9组分模型。研究结果表明:燃烧室特征长度的增大有利于特征速度效率的增加;该条件下采用溅板式层板喷注单元所对应的燃烧室特征长度约为600 mm。对比分析发现,出口层喷嘴宽度取0.15 mm时,水组分摩尔分数与热力计算值差别最大;当其值取1.05 mm时,燃烧室头部区域截面温度上升最快,取0.45 mm时上升最慢。总的来说,出口层喷嘴宽度取0.75 mm时,燃烧长度最短,燃烧效率最大。     

基于矩量法对分段指数电阻加载Koch分形天线阻抗特性研究

提出一种新的分段指数电阻加载Koch分形偶极天线,其加载电阻沿天线从馈电点按指数规律递增.基于矩量法(MOM)分析计算其阻抗特性,结果表明,该天线能满足现代通信系统对天线小型宽带的要求,也为分析设计小型宽带天线提供了一种有效的方法与思路.     

浅水爆炸特性数值模拟研究

为对浅水爆炸的荷载特性进行研究,首先采用LS-DYNA建立的浅水爆炸三维数值模拟模型对浅水爆炸的冲击波传播与气泡脉动进行了模拟,通过与经验计算公式对比验证了模型的可信性;然后,对浅水爆炸的荷载特点和分布规律进行了分析,并初步探究了水面及水底的影响规律,得到如下结论:LS-DYNA可实现浅水爆炸的有效模拟,模拟结果符合理论形态,且计算得到的荷载峰压和比冲量等特性参数与经验公式吻合良好。浅水爆炸荷载峰压在冲击波传播阶段出现,气泡脉动阶段荷载的比冲量则明显高于冲击波传播阶段,在浅水爆炸毁伤效应研究中,以上两个阶段均需考虑。炸药起爆深度附近及其以下水域为浅水爆炸荷载的主要作用区域。水面反射稀疏波和水底反射冲击波的峰压和衰减时间与冲击波相近;随着爆深增加,反射波对水面及水底附近位置影响增大,对水域中间位置的影响先减小后增大。     

双壳体潜艇磁场变化的实验研究与特性分析

双壳体潜艇的磁化特征与单壳体潜艇有较大区别,为了将其磁化特性分析清楚,建立了双层圆柱形铁壳桶的简易潜艇模型,并将其放置于地球磁场环境中,利用通电线圈产生的强大磁场对潜艇模型进行局部磁化;然后,以潜艇垂向磁场变化量作为分析对象,并结合舰船磁场规律、磁滞特性、退磁场等理论,对双壳体潜艇的磁场变化规律进行了定性分析。研究结果表明:双壳体潜艇的外壳磁化规律近似于单壳体潜艇,而由于外壳屏蔽地球磁场,内壳几乎只受到线圈磁化影响。该结论可以为舰船消磁作业等提供理论依据。     

高速冲击下金属橡胶动态力学特性研究

为探讨金属橡胶在高速冲击环境下的动态力学性能,制备了圆柱实心金属橡胶试件,使用分离式霍普金森压杆(SHPB)开展了金属橡胶的动态压缩试验。分析了金属橡胶动态应力-应变规律,探讨应变速率和弹簧卷外径对金属橡胶的动态弹性模量、动态峰值应力、能量吸收和理想能量吸收效率的影响规律。结果表明,动态应力-应变曲线分为弹性形变阶段、局部塑性变形阶段和破坏阶段,动态弹性模量和动态峰值应力均表现出典型的应变速率效应,且均随弹簧卷外径的增大而减小。此外,随着应变增大,能量吸收性能随应变速率增大而逐渐变好,随弹簧卷外径的减小而逐渐变好。理想吸能效率受应变速率影响很小,但随应变增大而逐渐增高并趋于饱和,其饱和值均大于0.75,弹簧卷外径为3 mm时,金属橡胶的理想吸能效率最优,其饱和值达到0.88,表明金属橡胶材料在高速冲击下有良好的吸能抗冲击作用。     

一种钢-铝金属间隙装甲抗小口径穿甲弹的性能研究

为了研究间隙装甲的靶板间距和倾角对装甲抗弹性能的影响规律,设计了一种装甲钢-装甲铝间隙装甲,并进行了不同初速度15.5 mm穿甲弹侵彻该间隙装甲的试验,研究不同弹丸初速下,弹丸和弹靶的破坏形式和破坏机理,在数值模拟和试验结果具有较高的一致性前提下,进一步研究装甲倾角和靶板间距对装甲抗弹性能的影响规律。结果表明：在一定弹靶条件下,装甲倾角较小时(<20°),倾角效应为负效应,装甲倾角较大时(>20°),倾角效应为正效应;当靶板间距小于弹长时,间隙效应呈现负效应,装甲的抗弹性能下降6.7%～18.9%;靶板间距大于弹长时,随着装甲倾角的增大,间隙效应逐渐向正效应转变,装甲的抗弹能力提高25%。研究结果揭示了该钢-铝间隙装甲的抗弹性能,可以为间隙装甲的设计提供有效支持。     

局部腐蚀下耐压船体结构振动特性及稳定性研究

为探究局部腐蚀下耐压圆柱壳的承载特性,在均匀深水压力作用下,针对具有局部腐蚀的环加筋圆柱壳的振动特性及稳定性进行了研究,分析了腐蚀参数对振动特性与临界失稳载荷的影响。通过改变腐蚀面积、腐蚀位置和腐蚀深度,利用有限元软件NASTRAN进行系列仿真分析,得到了含有局部腐蚀环加筋圆柱壳结构的振动特性及失稳破坏模式。结果表明:当腐蚀深度大于3mm时,结构开始出现局部振动模态且固有频率单调下降;静水压力作用下带有局部腐蚀的环加筋圆柱壳一阶固有频率的平方与静水压力呈三段线性关系;在临界载荷方面,当腐蚀深度小于2mm时其对结构的临界失稳载荷几乎没有影响,当腐蚀深度大于2mm时临界载荷随即减小。     

空气弹簧隔振器热膨胀变形特性计算

基于气体热力学方程、空气弹簧隔振器静力学模型,采用物理建模、模型辨识建模相结合的混合建模方法,建立了一种空气弹簧隔振器热膨胀变形计算模型,并通过数值仿真对轴向承载力、斜置安装角度、静刚度等主要影响因素进行了分析。仿真结果表明:增大轴向承载力、降低其垂向的静刚度将增大热膨胀变形量;增加斜置安装角可减小热膨胀变形量。应用该计算模型可以获取单个空气弹簧隔振器在不同环境温度下的热膨胀变形量,且具有较好的计算精度并可进一步推广应用于空气弹簧隔振装置的热膨胀变形评估计算。     

大型船舶空气尾流场防治新技术的数值模拟

大型船舶空气尾流场对海上飞机安全降落有重要的影响,因此对其进行有效防治技术研究在保障飞机安全、大型船舶海上活动等方面有重要意义。采用计算流体力学方法开展大型船舶空气尾流场特性及其防治技术的数值模拟研究,以带有Spalart-Allmaras湍流模型的Reynolds平均Navier-Stokes方程构建模拟平台开展数值模拟,得到大型船舶空气尾流场规律特性。在此基础上,提出主动补气防治新技术,分别阐述其理论基础、核心方法和技术方案;根据主动补气防治技术思想和理论,进一步开展数值模拟验证研究。结果表明,该技术能显著改善空气尾流场的流场品质,使流场趋于平稳均匀,减小对飞机海上降落的影响。该技术进一步完善了可实现工程应用,并保证飞机海上降落安全,有巨大的应用潜力。     

流体动压超光滑加工关键工艺参数优化

流体动压超光滑加工材料去除主要受工件表面流体动压和剪切分布的影响,根据材料去除的理论模型分析了影响材料去除的关键工艺参数。基于流体动力学仿真和具体实验对抛光轮浸没深度、抛光轮转速和抛光轮间隙对流体动压超光滑加工的材料去除速率的影响规律进行了研究。分析结果表明:抛光轮的浸没深度对材料去除速率影响不大;材料去除速率随着抛光轮转速的减小、抛光间隙的增大而减小;考虑实际使用条件,最优抛光轮转速为300 r/min、抛光间隙为25μm、抛光轮浸没深度为(2/3)R。同时对抛光头温度稳定性进行了具体实验测试,其在装置启动后4 h基本达到热平衡,通过试运行预热的方式可有效避免温升变化对抛光间隙的影响。     

电控增压泵高速电磁阀电磁力与能耗特性分析

为深入研究电控增压泵电磁阀电磁力与能耗特性,采用有限元分析方法建立了电控增压泵高速电磁阀的三维静磁场仿真模型,并用试验数据验证了模型的准确性;通过数值仿真分析开展了驱动电流和结构参数(线圈匝数、磁极半径、工作气隙)对电控增压泵电磁阀电磁力与能耗的特性研究,得出各参数对电磁阀电磁力与能耗间的权重影响及量化分析。结果表明:主副磁极半径对电磁力影响占比最大,为38.15%;驱动电流次之,占比为31.08%;线圈匝数对电磁力影响占比为17.06%;工作气隙对电磁力影响占比为13.71%。从能耗角度分析了电控增压泵电磁阀驱动电流、线圈匝数、主副磁极半径和工作气隙的占比,其中线圈匝数能耗占比最大,为54.85%;驱动电流次之,为44.99%;主副磁极半径和工作气隙能耗占比最小,仅有0.16%。