基于不同差分格式的硬盘气膜润滑方程数值求解

为提高计算效率与计算精度，采用不同差分格式求解硬盘的磁头/磁盘界面气膜润滑方程，分析不同差分格式对磁头/磁盘界面气膜润滑压力分布模拟结果的影响。给出中央格式、上风格式、混合格式、QUICK格式、指数格式、乘方格式6种差分格式相应的离散方程格式，选取气膜润滑方程的线性流率（LFR）模型进行压力模拟，并与精确解进行比较。结果表明：6种差分格式都能够模拟出磁头滑块的压力分布情况，且当网格密度足够大时，得到的数值解与精确解基本一致；指数格式在不同网格密度下，均具有很高的稳定性，较之其他格式计算效率高，模拟效果更好；当网格密度足够大时，中央格式计算效率高，优于指数格式。     

狭缝节流空气静压轴承局部气膜流场的直接数值模拟

采用3阶精度的迎风格式及2阶精度的中心差分格式,直接求解二维非定常N-S方程组,研究狭缝节流空气静压轴承压降恢复之后区域的流场特性。使用雷诺方程计算相同位置气膜中心处的流场状态,并与直接数值模拟方法的计算结果进行对比。结果表明:雷诺方程与N-S方程在计算域内计算结果基本一致,两者压力偏差为0.173%,速度偏差为1.217%;流场压力、密度沿气流方向逐渐减小,但在气膜方向几乎不变;流场速度、压力梯度沿气流方向逐渐增加,速度在流场出口处达到最大值;直接数值模拟方法得到了流场的温度变化,即整个流场的温度变化很小,温度整体呈上下高、中心低的分布,而雷诺方程无法计算得出整个流场的温度变化情况;采用雷诺方程计算轴承压降恢复之后区域的流场是合理的。     

发动机推力销推力校准试验研究

为了实时测量发动机的推力,通过对发动机推力销进行应变改装,进而通过应变测量的方法来获得发动机推力。将应变测量的电信号转换成发动机的推力数据,需要通过地面推力校准试验来获得推力销的应变和推力的对应关系。首先对某发动机推力销进行三维数值仿真有限元计算,得到推力销的应变分布规律,筛选出应变片粘贴位置。然后对推力销进行三次实验室推力校准加载试验,得到推力校准曲线和方程,并对试验结果进行了数据处理和分析,得到的推力校准方程的线性度、重复度和精度都很好,完全满足实时测量发动机推力的需求。     

表面形貌对粗糙接触界面流体润滑特性的影响

为探究不同表面形貌对粗糙接触界面液体润滑特性的影响，基于有限差分法结合雷诺方程和膜厚方程，研究阶梯形貌、波纹形貌、随机形貌和峡谷形貌4种不同粗糙接触界面液体润滑时的载荷分布及规律。研究发现：4种粗糙表面的三维载荷分布规律都与其表面形貌相对应，在波“峰”处载荷大，摩擦力随载荷的增大而增大，在波“谷”载荷小，摩擦力随载荷减小而减小；4种粗糙表面的载荷随表面展开面积比的变化趋势却有所不同；随表面展开面积比的增大，阶梯形貌表面的载荷呈线性增大，波纹形貌表面的载荷基本不变，随机分布形貌表面的载荷呈增大趋势，峡谷形貌表面的载荷呈先增大后减小的变化趋势。研究结果可以进一步补充现有表面形貌表征和流体润滑等相关研究理论。     

Fe-1.3C-5Cr-0.4Mo-0.4V超高碳钢的热变形行为与再结晶组织研究

采用Gleeble-3500热模拟机对Fe-1.3C-5Cr-0.4Mo-0.4V超高碳钢在温度为950～1 150℃,变速率为0.01～5s-1,变形量为40%条件下进行热压缩模拟试验。研究Fe-1.3C-5Cr-0.4Mo-0.4V超高碳钢在热压缩过程中变形温度和应变速率对超高碳钢真应力-应变曲线,以及对再结晶组织演变的影响规律,并构建出超高碳钢本构方程。结果表明,在升高变形温度和降低应变速率的情况下,超高碳钢更容易发生再结晶。在应变速率一定时,流变应力随着温度的升高而降低;在温度一定时,流变应力随应变速率的减小而降低。通过流变应力曲线获得本构方程,能够准确地描述超高碳钢的流变行为,同时获得超高碳钢的激活能为Q=729.37kJ/mol。在微观组织方面,变形温度为1 050℃时,应变速率由0.01s~(-1)增加到5s~(-1)时,晶粒尺寸降幅5.21μm。因此,超高碳钢应该在温度为1 000～1 050℃和应变速率在1～5s~(-1)下进行热变形。     

非高斯噪声激励下非线性漂移Fokker-Planck方程的非稳态解及其应用

非高斯噪声广泛存在于各种非线性系统，对非高斯噪声所驱动系统的非稳态演化行为进行研究可以更为深入的了解其内在的演化机理．本文对非高斯噪声和高斯白噪声共同驱动的非线性动力学系统的非稳态演化问题进行研究．首先应用格林函数的 $\Omega$ 展开理论在初始区域对非线性动力学系统进行线性化，然后结合本征值和本征矢理论推导出了该系统 Fokker-Planck 方程的近似非稳态解的表达式，最后以 Logistic 系统模型为例分析了非高斯噪声强度，关联时间及非高斯噪声偏离参数对非稳态解以及一阶矩的影响．研究结果表明，用 Logistic 模型描述产品产量增长时，其非稳态解可更好地反映产品产量在不稳定点附近的演化行为．     

一种轮式变形轮越障性能研究

针对圆形轮子在恶劣条件下越障性能差的特点,研究了一种轮式变形轮的越障性能,通过建立平衡条件方程,计算并分析了轮式变形轮轮缘上某点在变形前、后的支持力、摩擦力和总转矩,得到了轮式变形轮变形前、后该点支持力、摩擦力和总转矩的变化规律。结果表明,轮式变形轮变形后,轮缘与障碍物接触处的支持力和摩擦力比变形前有较大幅度的增大,证明该变形轮变形后有较好的越障性能。     

基于模型试验的NPR锚索支护巷道变形及能量方程验证

为研究恒阻大变形锚索支护岩体能量转换规律,以淮南口孜矿301工作面运输巷为研究背景,基于相似理论,设计并进行NPR锚索支护圆形巷道物理模拟试验,并进行巷道变形及锚索受力规律的分析。试验结果表明,巷道变形与模型最大受力方向有关。加载前期,最大应力为垂向应力,变形以竖向变形为主,最大变形量为13 mm;中期水平应力最大,水平变形为主,最大水平位移量为47.6 mm;后期为等压阶段,巷道变形最为剧烈,巷道最终收敛为一不规则圆形;设计试验用微型恒阻锚索,并进行该锚索的拉伸实验,得到其关于受力及位移变形量的理论能量方程,并结合试验数据进行拟合对比,其能量曲线能够较好地吻合。从能量转化角度研究NPR锚索的工作原理,对于其现场工程应用有一定的指导意义。