加工误差对压气机叶栅气动性能的影响

目的 研究不同区域加工误差对叶片气动性能的影响。方法 选用轴流压气机出口级静叶叶中截面,以叶型厚度变化和中弧线变化为特征,分别在叶型前缘、最大厚度和尾缘区域添加加工误差,采用数值模拟方法,对比设计叶型气动性能,研究叶型各区域几何偏差对性能的影响。结果 叶型前缘几何偏差对气动性能的影响最大,偏差造成的中弧线偏移对性能变化起主导作用。尾缘区域几何偏差对性能的影响趋势与前缘区域完全相反。考虑叶型整体偏差时,轮廓度正偏差造成的性能恶化更加显著。结论 所得的几何偏差影响规律可为实际叶片加工过程中工艺的制定和超差审理提供数据支持。     

含缺陷圆轴结构极限承载规律研究

目的 研究车辆传动轴在受损情况下极限承载能力的变化规律。方法 在圆轴上预制缺陷,并对含缺陷圆轴结构承受扭转载荷的能力进行试验和数值模拟研究。结果 当圆孔缺陷深径比保持不变时,圆轴极限扭矩下降比随圆孔缺陷孔径比的增加而减小;当圆孔缺陷孔径比保持不变时,圆轴极限扭矩下降比随圆孔缺陷深径比的增加而减小。当深径比大于0.4时,圆轴极限扭矩下降比与圆孔缺陷孔径比近似呈负线性相关。当缺陷孔径比大于0.4、深径比大于0.2时,圆轴最大扭角减小为15°~35°,各存在缺陷的圆轴的最大扭角差距不大。结论 圆轴扭转失效时,其最大扭角、极限扭矩与圆孔缺陷孔径比、深径比整体均呈负相关趋势。在孔径比和深径比逐渐增大的过程中,极限扭矩呈近似线性关系逐渐降低,而最大扭角先急剧减小,后逐渐趋于平稳。     

振打机构摆臂疲劳寿命仿真及可靠性分析

目的 针对振打机构关键部件摆臂,开展疲劳寿命及关键参数影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据,校核摆臂设计是否满足使用要求。方法 基于S-N曲线进行振打机构摆臂的寿命仿真,开展动力学仿真与应力仿真,获得不同温度下摆臂最低寿命与管壁壁厚的关系。通过对关键寿命影响参数进行影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据。结果 当摆臂壁厚大于1.77mm时,摆臂的平均寿命大于144万次,满足产品设计要求。疲劳寿命与弹性模量E负相关,与抗拉强度和表面加工系数正相关。可靠度R取0.8时,摆臂的可靠寿命约为29 005次;可靠度R取0.9时,摆臂的可靠寿命约为11 891次。结论 振打机构摆臂壁厚需大于1.77 mm,摆臂表面质量系数大于0.827 3,材质抗拉强度大于907.76 MPa,弹性模量E小于2.041×10^(5)MPa。     

基于双电极传感器的腐蚀电流检测系统抗扰技术

目的 针对金属电化学腐蚀中腐蚀电流检测,设计一种高精度I-V转换的微电流检测电路,突破宽范围微弱电流高精度检测技术。方法 通过分析电路的稳定性,针对100 pA~10 mA的微弱腐蚀电流采集,采用法安级偏置运放实现I-V转换,设计基于ADG708电子开关的8档自动调节电路,并通过24位ADC实现高精度模数转换。针对微弱电流采集中信号易受噪声的影响,设计自适应滤波器用于信号滤波处理。结果 通过MATLAB仿真自适应滤波器的有效性,结果表明,在采集i(k)=2sin(2πk)电流时,误差从0.29 mA(1σ)降低到0.003 9 mA(1σ)。通过电流源校准测试系统精度,在100 pA时误差最大,为4.7%;在10 mA时误差最小,为0.049%。当电流值低于100 nA时,测量误差可以控制在5%以内;100 nA以上时,测量误差可以控制在1%以内。结论 在微弱电流采样中引入自适应滤波器后,系统的采样精度显著提高,突破了宽范围的腐蚀电流采集技术,实现了微弱电流检测。可以将腐蚀电流应用在金属腐蚀速率的评价中。     

基于土地利用的中国城镇化SD模型与模拟

中国正处在快速推进的城镇化进程中,耕地与林地、牧草地和水域等生态用地将如何变化,以及建设用地是否仍将快速增长?这不仅是国家宏观政策制定者关心的问题,也是广大学者和普通民众面临的具体问题。通过构建基于土地利用的中国城镇化系统动力学（System dynamics,SD）模型,尝试对上述问题作出分析。研究结果表明：（1）本文构建的模型是有效的,具备可靠性和稳定性。（2）若要保持国家耕地保有量不少于18.25亿亩,到2050年需补充83.17万~412.67万hm²耕地资源。（3）到2050年,如果中国城镇化水平达到78%左右,建设用地总量将达到4007.29万~4214.25万hm²,较2020年净增加了155.87万~342.88万hm²。（4）2020—2050年生态用地数量表现为先增加后减少,其中,林地显著增加,牧草地减少,水域略有增加。研究成果可为全国国土空间规划多方案模拟、评估和决策提供科学服务。     

低渗透介质中轻非水相流体迁移转化规律

本文利用COMSOL软件建立轻非水相流体（LNAPL）纵向迁移转化模型,采用有限单元法进行求解,预测污染物分布规律,并利用局部分析法进行参数敏感性分析.结果表明,大部分LNAPL会在水面以上聚集形成高的质量分布峰值区域,少部分克服毛细压力向下迁移,在自由相迁移范围内,其溶解相浓度达到或接近饱和溶解度;当顶部污染源消失后,降水会使最大饱和度和浓度出现的深度逐渐下移;多孔介质中的低渗透镜体会使污染物垂向入渗受阻,在其表面聚积形成污染池;渗透系数是控制LNAPL纵向迁移速度及饱和度分布的关键参数.     

区域大气环境模式RegAEMS中二次气溶胶的改进模拟研究

为了提升二次气溶胶的模拟精度,在区域大气环境模式RegAEMS中加入了硫酸盐气溶胶的两种新生成机制（NO₂+SO₂化学过程和过渡金属催化氧化（TMI））以及二次有机气溶胶（SOA）生成的挥发性有机物基集（VBS）方法.模拟了2020年1月上海市两次中度污染过程,并与观测数据进行对比验证.研究发现,两次污染过程硫氧转化率（SOR）均大于0.4,PM_2.5主要组分为SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺等水溶性离子,占比为61.25%~63.85%.SOA占比为2.92%~3.0%.加入NO₂+SO₂化学过程和过渡金属催化氧化（TMI）后,硫酸盐模拟精度明显提升（相关系数（R）从0.49~0.63提升至0.58~0.67,相对标准偏差（NMB）从-35.0%~-36.5%提升至-17.3%~-14.2%）.两种化学过程在污染发展阶段平均贡献占比为23.3%~27.9%,这可能是造成污染条件下SO₄^2-浓度迅速增加的主要原因.VBS机制能够较好地模拟出SOA的变化趋势（相关系数为0.53~0.56）,由于硫酸盐和SOA生成机理的改进,RegAEMS在PM_2.5的模拟精度上有所提升（相对标准偏差（NMB）从-13.5%~-6.0%提升至-9.0%~-3.3%）.     

航空电连接器海洋环境加速试验与腐蚀仿真研究

目的 通过加速试验和有限元仿真,研究航空电连接器在南海岛礁服役条件下的失效行为和腐蚀机理.方法 根据典型航空装备南海服役环境数据,设计海洋环境加速腐蚀试验环境谱,基于此环境谱开展航空电连接器在实验室加速试验条件下的外观腐蚀、接触电阻、绝缘电阻和耐压强度的变化行为和机理研究.重点分析接触电阻变化原因,并基于水平集方法,建立插针插孔结合处的COMSOL有限元腐蚀仿真模型,模拟和验证接触件的腐蚀行为和机理.结果 3种规格的电连接器均发生壳体腐蚀,但程度不同,其中不锈钢壳体电连接器壳体腐蚀最轻,但壳体内部金属卡圈腐蚀最严重,其接触电阻波动最大.所有电连接器的耐压强度和绝缘电阻均有明显减小.结论 导致接触电阻增加的直接原因是插针和插孔结合处的毛细区内发生了严重腐蚀.有限元模型复现了腐蚀界面发展和腐蚀产物沉积过程.     

基坑开挖影响下下卧盾构隧道变形及控制措施研究

近年来地铁建设不断加快,在地铁隧道上方施工已成常态。为研究基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,评价不同变形控制措施的实际控制效果,以武汉市轨道交通6号线琴台变电站地下电缆通道工程为例,采用两阶段法计算了基坑开挖影响下下卧盾构隧道的隆起变形,同时采用数值模拟方法对无加固、压力注浆加固、水泥土搅拌桩加固和压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施4种工况下下卧隧道的隆起变形值进行了数值模拟计算,并将数值模拟结果与实际工程监测数据进行了对比分析。结果表明:对于初步预测基坑开挖引起下卧盾构隧道的隆起变形,该理论计算方法可靠、实用;压力注浆+水泥土搅拌桩综合加固控制措施使下卧盾构隧道的隆起变形和横断面收敛变形值分别减小至2.3 mm和0.35 mm,控制效果良好,具有一定的实际推广意义,可为类似工程提供参考。     

可压缩流动脉动压力数值模拟求解器HFS研究

目的发展模拟可压缩流动的高精度流场求解器(HFS),用于研究高马赫数钝体绕流的表面压力脉动。方法基于一般曲线坐标系下的可压缩Navier-Stokes方程,采用具有激波捕捉能力的高阶有限差分法WCNS-E进行离散。基于大规模并行计算对高马赫数钝锥绕流进行直接数值模拟(DNS),获得高精度的流场数据。结果 Blast wave测试结果表明,采用不同的WCNS格式的模拟结果与参考解吻合良好。采用HFS模拟来流冲击NACA0012翼型表面的计算结果与NASA的OVERFLOW程序的计算结果以及实验结果均符合良好。结论典型的测试算例表明,HFS能稳定且准确地捕捉强间断,对于复杂几何构型流场也能准确计算。采用HFS研究了钝锥绕流,捕获了钝锥边界层的层流、转捩和完全发展湍流等流动现象,获得了壁面脉动压力的时空分布。