行驶状态下的车载雷达动力学研究

车载雷达在行军过程中,风载荷会对雷达的零部件结构刚、强度产生影响,尤其是其使用寿命。通过分析雷达拓扑结构,将雷达天线反射面柔性化处理,建立车载雷达天线刚柔耦合模型;根据军用标准,编制了3种路面谱,依据风洞试验得到的风载荷系数,施加稳态风载荷,进行行驶动力学仿真,获得雷达天线重要零部件的动态参数,得出了不同种路面下雷达系统所能承受的极限风载荷,为新型雷达零部件设计提供依据。     

临近空间落球探测仿真分析

目的基于硬质落球,分析探测临近空间大气密度和水平风场的载荷需求和探测性能。方法仿真计算自由下落探测段受力情况,建立运动方程。以假定释放条件,仿真落球的探测过程,给出各作用力量级。结果面质比的变化不能改变气动力范围。相同加计灵敏度下,增大面质比可提高探测高度。150 km以下的探测中可忽略光压力,探测到水平风场米级变化的加计灵敏度需求为1×10~(-5)m/s~2。结论面质比的变化不能改变气动力范围。相同加计灵敏度下,增大面质比可提高探测高度。     

考虑脉动压力相关性的自由体随机振动分析

目的获得自由体在脉动压力载荷作用下的结构响应。方法采用有限元方法,建立锥壳自由体结构的随机振动分析有限元模型,根据自由体的脉动压力载荷和随机振动分析理论,计算自由体在脉动压力下的加速度响应均方根值。结果载荷为一定程度相关时的计算结果在完全相关和不相关之间,最小相差约15%,最大相差约50%。结论在进行自由体结构脉动压力下的响应分析时,载荷间的相关性是不能忽略的,分区加载可改善计算精度。     

某型飞机机翼下壁板整体油箱端5肋结构选型疲劳寿命研究

目的研究某型飞机机翼下壁板整体油箱端5肋结构的选型疲劳寿命。方法在结构选型设计时初步确定长桁连续和长桁断开两种结构形式的基础上,采用静力试验与疲劳试验方法对这两种结构模拟件进行对比试验验证。结果两种结构模拟件的静破坏载荷分别为588.20 k N和587.97 k N,与设计预计破坏载荷(590k N)高度一致。在相同的等幅载荷谱下,长桁连续结构的中值疲劳寿命和95%置信度与95%可靠度下的疲劳寿命分别约为长桁断开结构的1.7倍和4倍。长桁连续结构的疲劳分散性明显小于长桁断开结构。长桁连续结构的疲劳断口主要呈现脆性穿晶疲劳断裂特征;而长桁断开疲劳断口则呈现出韧窝型断裂和解理断裂的混合型穿晶疲劳断裂特征。疲劳断口微观形貌表明,长桁断开结构在疲劳过程中产生了塑性变形,这就从微观机理上解释了长桁连续结构的疲劳性能优于长桁断开结构的原因。结论在结构质量相近的情况下,长桁连续结构明显优于长桁断开结构。     

潜艇发射筒保护盖力学性能分析

目的研究艇载发射筒保护盖在深水压力和温度载荷下的力学性能。方法建立保护盖力学载荷和温度载荷模型,采用有限元技术仿真计算保护盖在这些载荷下的形变、应力、温度分布和热结构情况。结果深水压力载荷作用下,保护盖出现的形变大小在0.977~1.47 cm范围内,应力大小在1.22~7.91 MPa范围内。温度载荷下出现的形变大小在0.92~1.38 cm范围内,应力大小在0.272~1.26 MPa范围内。结论两种工况下保护盖最大形变均出现在中部,因此这个部位结构强度需加强,以防其被破坏。     

先进增强结构仿真分析与实验研究

目的研究先进增强结构受载条件下的应力分布特点。方法开展先进增强结构有限元仿真分析,模拟先进增强结构在单轴载荷作用下的应力应变特点,同时开展先进增强结构力学试验。试验以0.02 mm/s的速度匀速加载至20kN,采用应变检测方法获取先进增强结构复合材料结构和金属基体结构的应力应变大小,对比分析有限元和试验结果。结果先进增强结构有限元仿真分析结果和试验测试结果吻合度高,先进增强结构能降低金属基体结构的应力水平,降低程度约为15.8%。结论按照飞机高应力区结构特点和载荷分布特点,合理布置先进增强结构,减小局部区域的应力水平,提高该区域的疲劳和损伤容限性能。     

温度梯度下钛合金热防护结构的导波特性研究

目的 实现可重复使用钛合金热防护结构的导波健康监测。方法 针对钛合金热防护结构,提出热–力–电多物理场耦合导波传播建模仿真分析方法,研究温度梯度下钛合金热防护结构中导波的传播特性,以及在温度梯度和裂纹损伤耦合作用下导波的传播特性。结果 20~500 ℃的温度梯度会导致钛合金结构中导波的群速度降低、幅值衰减降低,裂纹损伤使得钛合金结构中导波的群速度、幅值降低,且损伤越大,影响越明显。裂纹扩展至20 mm时,S0模式群速度降低了1.5%,A0模式群速度降低了2%。结论 此模型可为大范围的温度梯度条件下,钛合金热防护结构上传感器优化布置以及导波监测方法的研究提供指导。     

单轴拉伸条件下先进增强结构力学性能研究

目的研究单轴拉伸条件下先进增强结构的力学性能。方法开展先进增强结构以0.02 mm/s匀速加载至20 000 N的静力拉伸实验,采用应变检测方法获取先进增强结构复合材料结构和金属基体结构的应力应变分布特点,研究先进增强结构对金属基体应力水平的降低程度。结果在确保先进增强结构完好的情况下,先进增强结构能大幅度降低金属基体结构的应力水平,降低程度约为85%。结论按照飞机高应力区结构特点和载荷分布特点,合理布置先进增强结构,能增加局部区域的传递路径,减小局部区域的应力水平,提高该区域的疲劳和损伤容限性能。     

航炮炮舱结构的炮振响应分析

目的获得航炮发射时炮舱结构的动响应。方法依据火炮发射原理,使用化学爆炸模拟炮口冲击波,建立航炮发射时炮口冲击载荷的表达模型。利用ALE方法处理高压流动空气与炮舱表面的流固耦合问题,通过数值计算获得发射气流冲击载荷作用下炮舱结构的表面压力分布与动响应。利用试验结果,修正载荷与炮舱模型的有关参数。结果计算得到的炮舱动响应与试验结果相比较,误差在可接受范围内。结论建立了一种使用化爆模拟冲击波进行航炮炮舱结构炮振响应仿真计算的技术方法,初步确定了结构危险部位,为后续炮舱结构减振设计创造了条件。     

5%NaCl盐雾环境对铝合金铆接防护结构性能影响研究

目的研究2024铝合金在5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳性能。方法开展2024铝合金5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳试验,采用"疲劳加载-腐蚀环境"交替循环的试验模式,通过试验测试铝合金铆接结构在5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳寿命值,分析不同疲劳载荷大小对铝合金连接结构的腐蚀疲劳寿命影响。结果 5%NaCl盐雾环境对于铝合金铆接结构疲劳寿命有较大影响,疲劳载荷对防护涂层防护性能和腐蚀疲劳载荷的滞后效应等两方面影响,0.25P破坏载荷相较于0.3P破坏载荷,涂层防护作用影响更小,低载锻炼效应更强,腐蚀疲劳寿命降低量更少。结论 2024铝合金铆接结构耐腐蚀性能与结构载荷和防护涂层特性有重要关系。     

高超声速飞行器翼前缘射流降热研究

目的获得高超声速飞行器翼前缘射流降热机理。方法通过计算流体力学(CFD)方法,针对典型高超声速带翼飞行器开展飞行马赫数为15条件下的射流干扰热环境规律研究,分析无射流翼前缘气动加热特性,确定热流严酷射流开孔区域,分别在翼前缘激波干扰及翼后段布置射流孔,并设计射流流动参数,开展射流总压与来流总压比率在0.002～0.02范围内的流场仿真计算,获得局部流动及表面热流分布特性,针对计算结果进行对比分析。结果随着总压比率逐渐增大,激波干扰以及机翼后段射流孔区域热流均显著降低,降幅达76%～99%。翼中段无射流典型位置总压比率为0.002时热流增高,增幅为11%～24%,随着射流总压增大热流降低,降幅达68%～86%。高射流总压比率局部射流孔前热流增大2倍以上。结论射流影响下降热机理是射流将高温气体推离壁面,局部表面热流显著降低。低射流总压比率亚音速射流作用区域向下游延伸距离短,不会引起局部再附热流增大。高射流总压比率音速射流降热影响向下游明显延伸,增强射流强度可以增加延伸区长度,同时会诱导局部射流孔前再附热流显著增大。     

差压式测风微传感器敏感元件的设计

目的提高测风微传感器的测量准确性。方法首先通过有限元仿真软件对差压式测风微传感器敏感元件材料进行仿真,确定结构参数;其次对风测量元件结构周边的风压分布进行模拟,建立最佳风压分布方程,并基于风压分布方程设计风速风向解算算法。结果通过对风压分布的仿真与分析,提出了多导风孔的结构设计及带硅岛压力膜作为风压感压膜的方法。结论该方法提高了测风微传感器的测量准确性。     

桃花江核电厂冷却塔对近场流动影响的风洞试验研究

采用雷诺数自准准则作为动力相似的判据,对冷却塔等建筑物及周围复杂地形进行风洞模拟.风洞实验采用1:1500的缩比模型,通过模拟实验,研究桃花江核电厂厂址冷却塔等建筑物及山体对厂址近场流场、放射性核素迁移扩散的影响,获得厂址近场大气扩散特征.实验表明:山体(建筑物)的存在引起流场的空气动力学畸变,越过山体(建筑物)各测点...     

成都地区秋冬季污染天气形势下PM2.5的扩散与输送

基于ERA-Interim再分析资料、大气污染资料以及气象资料,利用T-mode主成分分析法（PCT）将成都地区2016~2018年PM_2.5污染严重的1、2、11、12月份的海平面气压场和10m风场分成8种天气类型,分析不同天气类型下的空气污染状况及污染气象参数特征,进而从污染气象学的角度揭示重污染天气类型下的气象特征和潜在污染来源,结果表明：①成都地区在高压后部型、低前高后型、鞍型场、北方高压底部型中PM_2.5污染会加重,属于污染型天气类型,而在西路冷锋前部型、高压边缘型、西北高压底部型、东路冷锋前部型中,PM_2.5污染显著减弱,属于清洁型天气类型.②在污染型天气类型下,成都地区出现的逆温层较强,混合层高度较低均不利于PM_2.5的扩散稀释,且边界层内南风分量明显增大,东北风减弱,边界层通风量（VI）较小,风场对污染物的扩散能力也较弱.③对污染天气类型下成都的PM_2.5污染输送与潜在来源进行研究,认为成都南部及西南部地区在各个污染天气类型下都对其PM_2.5的质量浓度有明显的影响,另外在鞍型场天气类型下,成都东部及东北部地区也是成都PM_2.5污染的源区之一,而在北方高压底部型中,成都地区的PM_2.5主要受到其周围地区的影响,外地的污染物输入较少.     

大连市大气污染天气特征及污染成因模拟分析

利用大连市2014~2015年地面观测资料、高空地面形势场和2015年12月NCEP/NCAR再分析资料,结合WRF-CMAQ数值模式,对大连市污染天气特征和污染过程的成因进行分析研究.结果表明：2014~2015年大连市共有大气污染日数145d,占20%,大气污染天气过程35个;发生大气污染时的高空形势场主要为槽后脊前的西北气流场,占63%,槽前西南气流场次之,占21%,槽区、脊区各占6%;地面形势场主要表现为风速较小的均压场（68%）和等压线密集风速较大的非均压场（32%）两种气压场.2015年12月出现的5次污染过程中,大气层结均为稳定层结,且近地面水平风速均值较小,对污染物垂直方向和水平方向上的扩散起到抑制作用,导致空气质量恶化;模拟结果发现大连市冬季污染过程中大气气溶胶的的主要成分是硝酸盐、铵盐和硫酸盐等细颗粒物,其中硝酸盐占比最大,且污染过程的增幅最为明显,说明机动车和燃煤排放已对大连市城市污染的形成产生重要影响.     

大型室内场所的通风结构优化与病毒扩散规律

大型室内场所中的人员密集,且内部空气流场复杂,研究以气溶胶为载体的病毒在大型封闭空间中的扩散规律,对预防传染病毒的传播具有重要意义。以2020年武汉抗疫期间由某体育场临时改装的方舱医院为研究对象,利用数值模拟的方法分析方舱中的空气流场,同时采用DPM模型(离散相颗粒模型)模拟了带有病毒的气溶胶颗粒在方舱中分布和扩散情况,并研究了自然通风、强制通风、风道配风和底部抽吸对颗粒分布的影响。数值模拟结果表明:在风道配风及底部抽吸的情况下,气溶胶扩散得到了有效抑制,且风道配风的风压为50 Pa时,具有最佳的病毒气溶胶排出效果。     

微细粉尘在静电除尘器中的运动状态分析

为了分析线板静电除尘器中的电流体动力学过程,利用FEMLAB软件对电势泊松方程和电流连续性方程进行联立耦合求解,得到线板放电过程中电场强度分布,估算电晕外区不同粒径粉尘所受到的电场力;利用Fluent软件采用动力风模拟离子风的方法计算放电通道的流场分布,得到空间速度分布图,并分析了气流扰动对颗粒物的运动状态的影响。结果表明:利用动力风模拟离子风流场的分布符合放电环境下离子风的形成过程,该方法可以简化复杂的电流体问题。不同粒径粉尘在电场空间中的运动受到的电场力、离子风力随粒径大小不同而变化很大。研究结果对静电除尘器的改造和设计有很重要的指导意义。