内嵌式蒙皮散热器气动阻力影响研究

目的 开展内嵌式蒙皮散热器对小型飞行器气动阻力影响研究,探明气动阻力产生的原因及影响因素。方法 利用数值仿真技术,对气动阻力增大的诱因进行理论分析,分别研究蒙皮散热器引流口半径、导流口半径和翅片厚度等结构参数对飞行器气动阻力及散热性能的影响,进而平衡蒙皮散热器散热能力和飞行器气动阻力等设计指标。结果 配置蒙皮散热器为电子设备提供热沉会导致小型飞行器气动阻力增大,原因是配置散热器诱导产生了额外的压差阻力和摩擦阻力。结论 增大引流口、导流口半径可减小压差阻力,增加翅片厚度,则可减小摩擦阻力,进而减小飞行器气动阻力。增加翅片厚度,可使气动阻力减少20%以上,同时也会导致传热性能的显著降低,增大引流口、导流口半径则可在一定程度促进传热。     

离心压气机增效扩稳技术研究及高海拔应用

目的为提高离心压气机高海拔气动性能提供新的研究方法。方法分析叶片弯/掠造型及机匣处理两种压气机增效扩稳的技术及机理,并采用数值模拟的方法对比分析了海拔5500 m条件下原型叶轮及采用叶片前掠叶轮的气动性能。结果相比于原型叶轮,采用前掠叶型的压比最多可提高3.09%,效率可提高0.71%,叶轮流道内流动损失减小,叶轮高海拔气动性能得到了提升。结论对低雷诺数下离心压气机机匣处理结构的应用有一定的指导作用。     

气流清扫的超音速喷管气动设计及其性能的对比分析

目的 提出使用拉瓦尔喷管产生高速气流清扫固体表面附着的水膜。方法 设计中心轴对称锥形喷管(Taper-A)、中心轴对称Sivell法喷管(Sivell-A)、中心轴对称短化喷管(MLN-A)和二维锥形型线喷管(Taper-2D),建立包括外流场的LES数值仿真模型,并进行仿真,分析研究外流场结构,并基于韦伯数判据,分析超音速喷管的清扫性能。结果 喷管短化设计方法可以将喷管长度缩短50%。外流场速度呈波动衰减趋势,特征线法喷管的气流膨胀更充分。缩短喷管长度会减小内流场的附面层厚度,因此MLN-A在速度波动中的能量耗散较少;喷管过长也会降低清扫性能,MLN-A和Taper-2D在xL>2区域的最大等效水膜厚度小于0.2 μm,但MLN-A有效清扫面积比Taper-A的喷管提高15%以上,清扫性能最优。结论 喷管短化设计方法可以有效缩短喷管。喷管结构对清扫性能影响较大。MLN-A喷管的清扫性能最优。     

壁面马赫数分布规律可控的新型内收缩基准流场设计方法

根据有旋特征线理论,设计出了沿程马赫数下降规律可控的轴对称基准流场,分析了基准流场的几何参数(前缘压缩角及中心体半径)的影响规律,发现选取较小的前缘压缩角和中心体半径有利于得到性能优良的基准流场;然后在设计状态Ma=6时研究了三种典型的马赫数下降规律对这种轴对称流场性能的影响。最后考虑了粘性的影响,并进行了粘性修正探索,结果表明,采用附面层位移厚度修正方法后,基准流场的壁面压力分布和无粘情况吻合良好。      

应用于船舶与海洋工程结构安全监测的应变传感器技术研究

目的 研制适用于船舶与海洋工程结构安全监测的应变传感器,并提出标定方法。方法 针对海洋环境特点,考虑传感器封装技术,通过结构设计与有限元仿真计算,研制以弹性体和电阻应变片为主要组成的应变传感器。设计传感器专用标定梁,并完成标定流程的制定和数据处理方法的研究,开展标定试验,获取传感器的标定数据,得到传感器的转换系数和非线性误差。开展传感器的环境与可靠性试验验证。结果 传感器的转换系数具有较高的一致性,系数最大为0.342,最小为0.335,偏差为2.05%,试验传感器最大非线性误差为1.3%,并通过了9项环境试验与2.56个循环(共1 980 h)的可靠性试验考核。结论 提出的标定方法适用,传感器可承受海洋环境条件中温度、湿度和盐度的长期作用,满足实船监测需求。     

2024-T3铝合金单搭接化铣板疲劳特性及失效机理

目的 研究2024-T3铝合金单搭接化铣板的疲劳性能及失效形式。方法 采用步进法对化铣板搭接件进行疲劳试验,运用奈尔检验法对疲劳强度进行数据处理,运用扫描电子显微镜和能谱分析对典型疲劳断口进行观察和成分分析,对比基板厚度和铆钉孔径对化铣板搭接件疲劳强度的影响,分析并探讨2024-T3铝合金化铣板搭接件的疲劳失效形式及机理。结果 基板厚度对2024-T3铝合金化铣板搭接件的疲劳强度影响较大,而铆钉孔径影响较小。随着基板厚度的增加,化铣板搭接件的疲劳强度呈现出降低的趋势,对2种铆钉孔径(3、4 mm),厚度为1.8 mm化铣板搭接件的疲劳强度较厚度为0.6 mm的试样分别降低了13.2%和13.0%。基板厚度增加使铝合金化铣板搭接件的疲劳失效形式从上基板铆钉头部失效变为下基板纽扣处失效,并最终表现为铆钉断裂失效。结论 随着基板厚度增加,搭接件微动磨损加剧,加速了疲劳裂纹萌生,这是造成2024-T3铝合金化铣板搭接件疲劳强度显著降低的主要原因。     

SIMP钢在高温液态铅铋合金中的腐蚀行为

目的 研究SIMP钢在不同溶解氧浓度的高温液态铅铋合金中长期浸泡后腐蚀产物的变化规律。方法 在550 ℃静态液态铅铋合金(饱和氧状态和贫氧状态)中对SIMP钢进行500、1 000、2 000、3 500、5 000 h的腐蚀试验。通过观察腐蚀后试样的表面和截面形貌,进行物化分析,对比不同时间下腐蚀层厚度以及腐蚀产物结构的变化,得出溶解氧浓度和浸泡时间的变化对腐蚀产物的影响规律。结果 在贫氧环境中,SIMP钢的腐蚀类型主要为氧化腐蚀,氧化腐蚀产物具有双层结构,外层为Fe-Cr尖晶石氧化层,内层为富铬氧化物与基体的混合物层;在饱和氧环境,SIMP钢腐蚀产物则具有3层结构,外层为Fe3O4磁铁矿层,中层为Fe-Cr尖晶石氧化层,最内层为富铬氧化物与基体的混合物层。结论 溶解氧浓度和浸泡时间的变化对腐蚀产物的结构和厚度产生了显著影响,SIMP钢在贫氧环境中呈现出优异的耐腐蚀性能。     

异形电极调控的体声波谐振器力–电多场耦合仿真与优化

目的 抑制压电薄膜体声波谐振器(FBAR)寄生振动模态干扰,提出一种异形电极调控的谐振器新结构,并进行力–电多物理场耦合有限元建模分析与参数优化。方法 基于压电薄膜体声波谐振器的力–电耦合方程,运用有限元方法进行参数影响仿真分析,获得不同电极结构形状与敏感几何参数对应的谐振器阻抗特性及寄生振动模态干扰的影响规律,并对提出的异形电极调控谐振器几何参数进行优化。结果 新型电极结构使得薄膜体声波谐振器的导纳特性曲线更加平滑,相位波纹减少,无明显寄生谐振峰。参数优化所得框状电极宽度为6 μm、厚度为0.1 μm,谐振频率为1.727 GHz。结论 通过异形电极结构形状设计,可以实现对谐振器寄生振动模态的有效抑制,提升谐振器的性能。     

跨音速风扇叶片高低转速下混合相积冰的对比研究

目的 获得跨音速风扇转子叶片高、低转速下混合相积冰的影响规律。方法 使用CFX获取风扇叶片空气流场数据,采用FENSAP-ICE获取积冰冰形,通过过冷水滴与冰晶温度、撞击叶片角度等进行混合相积冰高、低转速冰形分析。结果 风扇叶片高、低转速运转时,过冷水滴与冰晶的运动状态变化相对明显。高转速时,流场内的气流为跨音速流动,过冷水滴与冰晶撞击角度相差较大,撞击角度较大的叶根区域更容易收集过冷水滴与冰晶;低转速时,过冷水滴和冰晶与叶片的撞击角度大部分区域低于10°,使过冷水滴与冰晶碰撞到叶片后的捕获难度提升。风扇叶片高、低转速运转时,叶身的温度差异使过冷水滴在低转速下易直接凝结,未凝结的水膜量极少,而冰晶表面未形成水膜,不易被捕获,使得最终的积冰主要为过冷水滴积冰。结论 风扇叶片混合相积冰在高转速时,流道内温度升高更快,水膜不易凝结,冰晶表面易融化,促进了冰晶积冰。     

原子氧作用下聚合物薄膜材料表面形貌变化研究综述

原子氧作用造成航天器用聚合物薄膜的表面形貌发生显著变化,服役性能下降。基于此,从试验和仿真2个方面对相关研究进行了综述,总结了聚酰亚胺薄膜粗糙度及透过率随原子氧通量的变化,发现随累积通量增加,薄膜表面粗糙度增大,造成其透过率下降,但变化规律仍不清楚。对改性聚酰亚胺薄膜、其他聚合物薄膜及空间环境协合效应下聚合物薄膜的形貌变化进行了分析,分析了原子氧与聚合物材料作用仿真方法,对原子氧掏蚀形貌仿真结果进行了总结,指出了聚合物薄膜形貌变化机理研究中的关键科学问题。     

A hybrid process for manufacturing surgical-grade knife blade cutting edges from bulk metallic glass

The demand for precision surgical knives is enormous. Currently, diamond knives have been the preferred choice among surgeons for use in precision surgeries, owing to the extreme hardness of diamond and the sharpness that can be achieved in single crystal diamond blades, but material and processing costs are high. Bulk metallic glass (BMG) has the potential to be an economically viable material of similar performance for use in precision surgical knives. To this end, a novel hybrid manufacturing process integrating thermally assisted micro-molding and micro-drawing has been developed for producing BMG surgical-grade knife blade cutting edges with edge radii <50 nm. A hybrid process testbed was designed and used to successfully run tests over a range of the key process variables. Through this testing the deformation of BMG under different strain rates and temperatures was studied in terms of the quality of edge formation. The hybrid process was shown to be capable of producing cutting edges of radius at or below 100 nm.     

SPF/DB在空心叶片制造中的应用

主要介绍了超塑性成形和扩散连接 (SPF/DB)技术在夹心结构空心叶片制造方面的应用 ,前、后缘以及局部形状设计要求 ,叶片的厚度分布、金相组织、机械特性和可行的工艺流程     

1961-2010年中国降水时空变化特征及对地表干湿状况影响

开展气候变化背景下中国降水时空变化特征及对地表干湿状况影响研究,对揭示陆地表层系统对气候变化的动态响应与变化规律以及防灾减灾具有重要意义。基于1961-2010年地面气象观测资料,分析我国降水与地表干湿状况时空格局;在此基础上,采用敏感性与贡献度分析,定量评估降水变化对干湿状况的影响。结果表明：过去50年间我国年降水量呈轻微增加趋势,其中,青藏高原（高原亚寒带、高原温带）、西北（中温带西部、暖温带西部）和南方地区（亚热带、热带）呈增加趋势,东北（寒温带、中温带东部）和华北地区（中温带中东部、暖温带东部）呈减少趋势。就地表干湿状况而言,华北和东北地区以干旱化趋势为主,西北、青藏高原及南方地区主要呈湿润化趋势。地表干湿状况对降水变化响应较为敏感（全国多年平均敏感系数：-1.13）,干湿指数和降水呈负相关。内陆干旱地区降水对干湿状况变化的贡献高于湿润地区,局部地区降水贡献度超过60%。     

Numerical investigation of geometrical defect in cold forging of an AUV blade pin head

The precision of cold forging parts becomes critical because the process depends on many factors such as the size and complexity of the parts. Defects negatively affect the assembly accuracy and the performance of the parts. Therefore, defects must be detected and prevented as soon as possible before the manufacturing process begins. The paper intends to investigate the geometrical defect of the cold embossing pin head, which may result in an inaccurate assembly of the blade. In this paper, defect formation was studied using DEFORM-2D based on material flow pattern and stress distribution. The defect was measured in terms of incomplete filling and geometries of the bulging. The effect of the distance to the edge (DTE) is significant to the formation of defects. The size of the bulge is reduced and the filling ability shows better performance as the DTE increases. The FE results are in good agreement with the experimental result.     

机翼前缘抗鸟撞设计中的结构选型研究

目的通过仿真及试验对比六种机翼前缘构型,为机翼前缘发图选型提供参考。方法以某型飞机机翼前缘结构选型设计为例,对其抗鸟撞性能进行分析。通过对比复材蒙皮蜂窝结构、复材蒙皮蜂窝加吸能板结构以及纯金属结构等不同结构形式的质量变化及抗鸟撞吸能特性,发现纯金属结构前缘抗鸟撞性能具有优势。结果试验数据与仿真计算结果谱型一致,试验曲线应变峰值为0.0108,仿真结果应变峰值为0.0103,两者相差仅5%。结论仿真计算有效,且符合预期要求。     

基于深部位移监测的渐进推移式滑坡变形传递过程研究

根据巴东县张家屋滑坡的地表位移变化,分析三峡库区高水位运行下,降雨为该滑坡变形的主要影响因素,进一步根据深部（滑带）位移与降雨量的相关性,得出滑带土变形较降雨有一定的滞后性,且滞后时间由后至前逐渐增大,表现出滑带变形由后缘向前缘传递的特征,揭示了渐进推移式滑坡的变形特点,并利用FLAC数值软件模拟了该滑坡在滑体重度逐渐...     

某型飞机尾翼前缘不同构型抗鸟撞计算与试验分析

目的通过不同构型的抗鸟撞研究,找到满足25.631[1]条吸能最好的尾翼前缘构型。方法结合某型民机尾翼前缘结构设计,规划了3种构型6种方案进行优选,分析中,鸟体采用SPH光滑粒子,金属材料则考虑了不同应变率下的动态力学性能,对其进行了结构动力学鸟撞冲击仿真分析,并同选型研发试验的结果进行了对比。结果仿真与试验结果一致,吻合度较高,结合吸能情况,选择最佳的前缘布置方案。结论验证了仿真分析手段的合理可靠性,并且在构型优化过程中得到最佳设计方案。     

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。