强施放水成膜泡沫的质量损失模型与仿真

采用水成膜泡沫(AFFF)流运动和落点分布模型确定AFFF未到达火羽流前的质量损失,通过火羽流速度计算模型和质量损失临界速度建立了AFFF到达羽流上方的质量损失模型,并应用Fluent和FDS进行模拟仿真.计算结果表明:强施放水成膜泡沫的质量损失和AFFF的物化特性、流量、喷射距离、火场环境有关.该研究结论可以指导大型舰艇水成膜泡沫系统消防设计.     

活塞环表面CrTiAlN复合涂层的抗高温腐蚀性能研究

采用多弧离子镀技术,利用Cr靶和TiAl靶,在活塞环材料65 Mn钢基体上制备了CrTiAlN复合涂层,并对电镀Cr、CrN和CrTiAlN复合涂层在800℃下的抗高温腐蚀性能进行了比较分析,用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪观察分析了样品表面高温腐蚀氧化膜。结果表明:CrTiAlN复合涂层具有优异的抗高温腐蚀性能,在800℃时仍具有良好的抗高温腐蚀性能,其氧化机理是O向涂层内部扩散氧化,在高温腐蚀过程中,CrTiAlN涂层中的Cr发生了选择性氧化,优先形成了Cr2O3,CrTiAlN涂层氧化层区域的结构由外至里组成顺序为Cr2O3、Al2O3+TiO2、(Cr,Ti,Al)N。涂层外层的Cr2O3氧化物有利于阻碍氧元素向涂层内部扩散,能够降低涂层的高温腐蚀速度。     

弧齿锥齿轮摩擦功率损失计算

基于齿轮啮合原理和摩擦学理论,将弧齿锥齿轮等效为当量直齿圆柱齿轮,并综合考虑啮合点相对滑动速度、法向载荷、摩擦系数等时变性因素和实际重合度的影响,建立弧齿锥齿轮摩擦功率损失计算模型。基于该模型,以某型直升机尾减速器弧齿锥齿轮为对象,对其进行摩擦功率损失计算分析。结果表明,该计算模型考虑因素全面、分析方法简便、计算结果准确可靠,对弧齿锥齿轮摩擦功率损失计算具有参考价值。     

不同含水量超细钛酸钡电流变液性能的研究

采用溶胶-凝胶的方法,通过高温烧结得到了超细钛酸钡(BaTiO3)粉体,烧结产物经SEM、XRD等表征手段对粉体的形貌和晶型进行分析。采用卡尔-费休法测定了配制的电流变液中的含水量,讨论了不同含水量对钛酸钡的电流变性能的影响。结果表明,含水钛酸钡ER液在含水量为117．2μg／g时,屈服应力、表观粘度和漏电流密度达到最大值;要使含水钛酸钡ER液具有一定的ER效应,且在其实验仪器测试范围内(电场强度最大可达2．5kV／mm;漏电流最大可达10μA)具有电流变效应,含水量应小于或等于88．1μg／g。     

新型铝水燃烧无人水下航行器混合动力系统优化设计

铝水燃烧无人水下航行器混合动力系统利用铝水燃烧产生的热量来加热水产生高温气流带动涡轮做功从而产生动力,研究表明其具有较高的能量密度。在原混合动力系统基础上,提出三种新的系统方案,分别对其建立数学模型并进行求解,得到并比较各个系统方案净输出功率、能量密度、系统效率等性能参数。计算结果表明:采用直接返回的高温气流与铝进行反应,虽然提高了水蒸气温度,但系统性能有所下降;增加蒸发器和固体换热器系统后充分利用固体氧化剂的热量,使得系统性能提升;采用双燃烧室加壁面冷却换热构型,减少了高温压缩机组件且解决了燃烧室热防护问题,同时系统性能有所提升。研究结果可为今后铝水燃烧无人水下航行器混合动力系统总体设计提供参考。     

螺旋桨定常/非定常水动力性能 CFD不确定度分析

为评估计算流体力学(CFD)方法预报螺旋桨定常及非定常水动力性能的可信度,分析了误差来源并提出改进措施,采用RANS方法并选用SST k-ω湍流模型选取三套网格和三种时间步长对DTMB 4119螺旋桨的定常及非定常水动力性能进行了数值计算,并对计算结果进行了验证与确认。不确定度分析结果表明:螺旋桨定常水动力性能在设计及低进速系数时得到确认,高进速系数时未得到确认;可采用加密网格的方式降低数值不确定度,从而将评估模型误差用于改进计算模型;非定常水动力性能修正后的数值不确定度小于1%,可在2%～3%的水平上得到确认,能够满足其计算精度要求。     

基于多介质ALE方法的大型弹体入水载荷特性研究

针对目前对大型弹体高速(200～300 m/s)入水现象研究的不足,首先建立了基于多介质任意拉格朗日-欧拉(Multi-material ALE)方法的大型弹体高速入水有限元模型,并用入水空泡轮廓经验公式对该模型的准确性进行了验证;然后,分析了头型变化对弹体总体入水载荷的影响,以及入水角变化对弹体总体入水载荷及弹道稳定性的影响。结果表明:弹体入水载荷峰值随着头部等效底升角的增大而减小,随着入水角的增大而增大;在一定范围内,入水角越大,弹道稳定性越好。     

全脸式面罩及其罩体模具设计

介绍一种新型全脸式防护面具面罩的结构特点及其罩体、阻水罩模具的设计。本面罩为全脸式头带式的结构,采用双反折边密合框,按照中国人头面型特征尺寸进行设计,具有视野宽阔、抗冲击性强、外形对称、美观大方、结构紧凑、布局合理、尺寸精度要求高等特点。本罩体和阻水罩采用橡胶压制成型工艺,在模具结构设计中紧扣罩体和阻水罩的特点,对模具整体结构设计、分型面的选择、定位方式的确定及活块、镶块的设计进行了论述。     

运动流体介质和剪切层共同作用下平面近场声全息技术改进

传统的平面近场声全息将全息面置于射流内部。为了降低窗效应和卷绕误差对重建精度的不利影响,一般要求全息面尺寸为声源的2倍以上,而较大尺寸的传声器阵列放在射流内部会干扰射流的稳定。针对这一问题,提出将整个全息面置于射流外部的方法。根据经典的剪切层修正理论,首先分析声波由声源传播至全息面过程中路径和幅值的改变,继而推导出修正后的声场传播公式,最终建立起马赫数小于0.3的运动流体介质和剪切层共同作用下的平面近场声全息理论模型。数值仿真表明,改进后的平面近场声全息技术能够得到高分辨率的重建声场,对气动噪声源的定位精度较高,并且具备一定的抗干扰能力。     

层流条件下传质过程对舰船电场的影响

为了使直流电流元模型仿真结果更加接近实际情况,首先建立了螺旋桨圆盘等效模型;然后,结合电化学及流体力学相关理论,从流动腐蚀角度对舰船在海水中的腐蚀电流密度进行分析,并基于Navier-Stokes方程得出了圆盘表面氧气的传质过程控制下的极限腐蚀电流强度,建立了腐蚀电流元模型求解三层介质中的静电场;最后,进行了实验验证。结果表明:螺旋桨转速的增加会导致静电场幅值增加,且电场幅值的变化与测量点及船壳破损的位置有关,实际腐蚀过程中边缘效应的影响不可忽略。