centrifugal用热控装置设计

目的 评估飞行器产品在飞行过程对热–离心综合环境的适应性,研制一套热–离心综合环境试验用热控装置。方法 从热–离心试验需求出发,完成综合试验系统总体研制目标及系统方案设计。针对高g值离心环境（离心加速度值≥90g）下的热载荷加载需求,开展基于热传导的热载荷加载方法研究,并完成适用于高g值环境的热控装置硬件布局优化设计。提出基于分段包络思想的产品响应温度梯度分布效应模拟方法及实现,减少过试验考核。结果 利用该热控装置完成了热–离心综合环境功能验证试验,设置最大加速度为92g,保载时间为3 min,最高加热温度为150℃,最大温升速率为3℃/min,3温区控制,升温过程中,温度误差优于±1.5℃。结论 该热–离心综合环境试验用热控装置可用于飞行器产品热–离心综合环境试验的考核。     

多轴蠕变-疲劳寿命预测系统软件开发

目的开发多轴-蠕变疲劳寿命预测系统软件。方法采用Visual Studio 2010,编程语言用C++/CLI,Win Form开发方式,通过编制三维载荷下的临界面确定,多轴循环计数,多轴蠕变损伤,多轴疲劳损伤,蠕变-疲劳交互作用计算等各种程序,开发高温环境下的多轴蠕变-疲劳寿命预测系统软件。结果所开发的专用寿命预测软件,程序运行环境为Windows操作系统,需要NET4.0环境支持。数据采用Micro Soft Access2010,数据库管理采用了ADO.NET技术。结论软件系统适用于随机多轴载荷下高温环境中热端机械零部件的损伤状态评估和寿命预测。     

再入环境测量火箭测试平台总体设计与关键技术

目的研究弹头再入飞行时表面的脉动压力等参数特征及变化规律,借助火箭测试平台飞行试验,同步获取自由飞行状态下载荷段外部脉动压力、时均压力、温度与内部结构振动、冲击响应数据,认识和预测脉动压力载荷与结构响应的相关性,同时为结构响应等效的数值模拟验证提供支撑。方法根据飞行试验测试的目的和要求,计算火箭测试平台的总体参数和设计系统组成,开展总体设计技术、测试系统设计技术、防热设计技术、气动弹道设计技术等关键技术研究。结果设计了再入环境测量火箭测试平台,并完成了地面试验验证,用于开展飞行试验,获取典型再入环境下的气动力热数据、弹道参数和结构响应数据。结论通过地面试验,验证了再入环境测量火箭测试平台总体设计的正确性和系列关键技术的有效性。     

基于模糊PI控制的瞬态高温控制策略研究

目的通过地面环境试验研究气动热引起的瞬态高温环境对飞行器结构的影响。方法设计基于石英灯和离心机的瞬态高温-加速度复合试验系统,研究温度和加速度同步控制系统的结构和原理,分析无制冷装置环境下瞬态高温控制的难点,提出基于模糊PI控制器的温度控制策略。结果通过MATLAB仿真验证,设计的模糊PI控制器相比传统的PI控制器能够有效提高温度控制的动态性能与精确性。结论将基于模糊PI控制的瞬态加热控制策略应用于瞬态高温控制是可行、有效的,能为地面气动热模拟环境试验提供技术保障。     

运输包装箱的多载荷减振设计研究

目的考虑降低成本,提高效率,面向卫星产品型谱的通用式包装箱设计势在必行。如何确定和选用一种适应于不同载荷特性的减振方案,成为航天器运输减振设计的关键点和技术难点。方法针对这一问题,分析了目标产品的尺寸接口和质量特性,对卫星不同舱段运输工况进行了振动特性分析和试验。结果在此基础上设计了一种适用于3种卫星舱体、4种运输状态通用的包装箱减振分系统,并对装载尺寸参数进行了优化。系统一阶垂向频率不高于5.8 Hz。结论运输试验数据表明新型减振系统对航天产品的减振效果满足要求。     

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。     

再入飞行器振动环境工程预示方法

目的为再入飞行器振动环境设计提供方法支撑,并为结构设计和地面环境试验条件制定提供载荷输入。方法分析再入飞行器振动环境主要特征及其诱导因素,结合飞行试验实测振动数据研究小攻角对飞行振动环境的影响规律,辨识出脉动压力与动压、马赫数以及攻角的关系式。在传统脉动压力预测方法基础上,建立涉及攻角影响的再入飞行均方根脉动压力预测模型,并给出再入振动环境工程预示方法。结果构建模型计算的脉动压力变化趋势与实测振动量值变化趋势基本一致,辨识出来的脉动压力与攻角、动压以及马赫数之间的关系式是基本合理的。结论基于实测数据及脉动压力特性建立了再入飞行器振动环境工程预示模型,结合实测振动数据和气动载荷数据可预测出再入飞行器振动环境,能够实现再入飞行器振动环境载荷的精细化设计,并为结构设计提供载荷输入。     

金属丝网隔振器的研制与试验研究

研制了一套适用于某航空机载设备的金属丝网隔振器,包括三个不同型号。通过测试机载设备三个方向的载荷和激励频率,确定了减振器的固有频率和刚度,设计了与机载设备重心参考坐标面非对称的减振器布置形式。减振器的隔振效率为81%。进行了动态特性和耐久性验证试验,结果表明,该套金属丝网隔振器能有效抑制共振峰,具有较好的缓冲和宽频带隔振效果,可以作为航空机载悬置系统的隔振元件。     

临近空间飞行器防隔热/承载一体化热结构设计及力/热行为

目的满足临近空间飞行器对结构/热防护系统质量指标的苛刻要求,研制兼具轻量化与高效防隔热/承载一体化的热防护结构及系统。方法根据临近空间飞行器承力和防热两方面的要求,设计一种全复合材料防隔热/承载一体化热防护结构,采用地面高温环境试验,考查复合材料一体化热防护结构的抗烧蚀性能。建立一体化热防护结构的热响应和力学响应预报方法,以某飞行器机翼为研究对象,开展一体化热防护结构在机翼部位的应用研究,利用有限元方法进行热力耦合分析。结果一体化热防护结构高温热暴露后表面出现热解,但结构性能保持良好。结论设计的一体化热防护结构满足防热和承载两方面设计要求,是新一代飞行器的理想热防护方案。     

LRM 模块载荷分解方法研究

目的根据综合模块化航空电子设备的特点,研究LRM模块的载荷分解方法。方法通过仿真和试验方法,对LRM模块所承受的温度和振动载荷进行分解,并详细论述两种方法的具体实现过程。结果将模块载荷分解方法成功运用于某工程系统中,验证了方法的有效性。结论 LRM模块的载荷分解方法能够指导其他类似综合模块化航空电子设备的载荷分解,推动LRM模块合理的独立环境试验及交付。     

基于流体力学数值模拟的装甲车热环境分析

为更加准确地描述装甲车乘员室在不同条件下的热环境,采用两方程湍流模型,将装甲车置于数字风洞模型内,模拟求解不同条件下装甲车内的三维对流换热和空气流动状况,该方法可为装甲车乘员室热环境设计研究提供参考.     

Die Auswirkungen menschlicher Einflüsse auf die thermischen Verhältnisse in Fließgewässern

The thermal conditions in surface waters are changed by various human influences, including river draining and canalization and the construction of power plants, water-purification plants, and industrial installations. Quantity and quality of effects are influenced by meteorologic and hydraulic boundary conditions and, of course, by the human influence itself. A special status is given to thermal power plants because of their large amounts of heated effluent. Only through analysis of all the different influencing factors can the thermal overloading of surface waters be prevented, so the question of recycling waste heat will be especially important in the future.     

基于双热阻模型的典型芯片封装热分析及评估方法

目的研究基于双热阻模型的芯片封装热分析及评估方法,并对比分析芯片封装不同建模方式对热分析结果的影响。方法采用双热阻模型建立某ECU产品的芯片封装模型,并与"集总参数法"建模法的计算结果进行对比分析与评价。根据案例中典型的实测环境(试验箱),建立等效环境模型,并进行对比分析。结果采用双热阻模型建模的器件热仿真结果更精确,且能较好地反映芯片封装的实际热分布,从而便于发现芯片散热措施的热设计缺陷。集总参数法在应用与芯片封装建模分析时,计算误差相对较大,且无法准确表现芯片的实际散热情况。另一方面,是否建立实测环境的等效模型对计算结果影响较大。结论双热阻模型能较好地适用于芯片封装简化建模,在应用于封装芯片热分析时具有更高的精确度,且参数获取难度不大,具备较大的工程应用价值。     

Micro end mill tool temperature measurement and prediction

The objective of this work is to characterize the heat transfer in micro end mill tools during machining operations. This analysis will aid in the design of heat dissipation strategies that could potentially increase tool life and machining precision. Tool temperatures, above the unmachined workpiece surface, have been measured using an infrared camera during slot milling of aluminum (6061-T6) and steel (1018) with 300 μm-diameter two-flute tungsten carbide end mills. The measured temperatures compare favorably with temperature distributions predicted by a two-dimensional, transient, heat transfer model of the tool. The heat input is estimated by applying Loewen and Shaw’s heat partitioning analysis. Analysis of heat transfer in the tool found that 46 s into a cut conduction through the length of the tool, storage in the tool, and convection from the surface account for 41.5%, 45%, and 13.5% of the heat generated during machining. Thermal expansion and cooling strategies are discussed.     

蜂窝流道热沉强化传热数值模拟

热沉是模拟太空深冷环境的核心部件。为提高空间深冷环境的模拟效果,更好地满足型号试验需求,设计了一种蜂窝流道热沉。利用流体力学理论和有限元方法对蜂窝热沉内部流体的流动和强化传热进行数值模拟,分析流道结构参数对流体流动和换热的影响,确定最优的流道结构参数。结果表明,同等条件下蜂窝热沉表面温度低于管板式热沉5 K左右,温度均匀性可达到±2 K;流道深度和间距是影响流体在热沉中流动与传热的重要因素,合理选择流道结构参数可以提高热沉的换热性能;需要综合考虑传热和阻力问题来确定最优的流道结构参数,最优的蜂窝热沉流道间距为75 mm,深度为10 mm。     

高热流密度阵列的温度一致性工程化设计研究

目的研究一种提高高热流密度条件下热源阵列温度一致性的工程化设计方法。方法基于微通道内相变传热的原理,在结构上创新的设计保证通道内各处冷却液的温度尽量在工质的相变点附近,从而缩小各热源之间的温度差异。对一体化综合热物理样机进行数字建模,通过数值模拟的方法,对样机进行稳态的流动和传热分析。结果验证了集总参数仿真的可行性,并获得了样机的流场和温度场分布。结论该样机经由微通道相变强化传热之后,各热源间具有较小的温差,可进行工程化应用。     

环境实验箱气流组织与围护结构耦合传热研究

目的研究环境实验箱在升、降温过程中气流组织与围护结构的耦合传热行为,为环境实验箱制冷/加热能力的确定提供精确的设计方法。方法首先利用UC240环境实验箱搭建实验平台,测量环境箱送风口速度分布,以及升、降温过程中室内及壁面的温度曲线,然后对环境箱进行建模,以实测的送风速度、温度作为边界条件,利用CFD方法进行仿真,最后对比分析实验值与CFD仿真的结果。结果利用CFD方法计算得到的环境箱升、降温曲线与实测值吻合较好,尤其是壁面温度曲线,误差不超过4℃。送风温度可以根据蒸发器理论或加热功率和回风温度而动态地确定。结论利用CFD方法分析环境实验箱气流组织与围护结构的耦合传热是可行的,FLUENT的UDF功能可根据需要扩展,以协助设计蒸发器和控制策略。     

Numerical simulation of thermal stress in cast billets made of AZ31 magnesium alloy during direct-chill casting

A comprehensive two-dimensional (2D) mathematical model based on the ANSYS software has been developed for the computation of the thermomechanical state of the solidifying strand during direct-chill (DC) casting of abnormity ingots and during subsequent cooling. Stress and the strain formation mechanism had been studied. The boundary and initial conditions used for primary and secondary cooling were based on the heat transfer during the solidification of the billet. The effects of casting parameters on the distribution of temperature and stress were researched, which helped to optimize the casting parameters (casting speed, pouring temperature, length of crystallizer, and so on). The simulation results of thermal stress and strain field gave a better understanding of the formation mechanism of some casting defects, which was very useful for optimizing casting parameters and obtaining high-quality billets.     

绿色建筑的节能环保设计思路分析研究

绿色建筑具有透光好、保温性与通风性好等优点,为了实现节能减排,提高宜居性,进行绿色建筑的节能环保设计,考虑低碳节能效果,在建筑外墙使用抹整体式保温系统,楼顶使用现浇整体式保温系统进行建筑的保温墙设计,考虑建筑的通风性,建筑使用通透性的设计方案,设计空中楼顶花园,提高隔热防晒效果的同时,提高绿化覆盖面积。合理布局楼高和楼间距,提高建筑的采光性,设计景观生物廊道,采用底层架空式结构实现自然通风和采光,实现绿色建筑的节能优化设计。     

基于模态分析的某振动试验方法改进

目的对该试验夹具进行改进设计,使试验夹具首阶模态频率大于60 Hz。方法基于模态分析方法,分别采取改进夹具结构形式和改变夹具边界条件两种改进方式进行优化设计。结果根据模态分析结果发现,夹具结构形式改进对模态频率提高的效果不明显,改变边界条件能够显著提高夹具频率。改进后试验夹具首阶模态频率为69.5 Hz,大于试验输入载荷频率范围。结论试验夹具的固有频率应避开振动试验输入载荷频率范围,避免对试验结果造成影响。