一种新型地雷战斗部的数值模拟研究

针对地雷的毁伤目标和特性,提出一种新颖的多棱柱状药型罩结构,其可看作由八个楔形罩对称排列相邻连接而成。应用非线性有限元软件完成了爆炸载荷下多棱柱状药型罩形成射流过程的数值模拟,结果表明新型药型罩结构能够实现预期设想,形成一股汇聚射流。研究结果为地雷战斗部研究提供了一种新的选择。     

管道清管器运行速度控制技术研究进展

随着对管道安全问题和降本增效理念的逐步重视，管道清管操作已成为全世界油气管道运行中必不可少的作业规程，清管器的运行速度是需要重点控制的参数之一，当其处于合理区间内时（原油管道1~5m/s，天然气管道2~7m/s），清管效果最佳。本文基于对管道清管数学模型的研究，首先论述了不同的被动控制方法，认为该方法较为灵活，应用广泛，对不同入口条件下清管器速度的准确计算是能否控制清管器速度处于合理区间的关键；然后对不同的主动控制方法进行了研究，研究表明：射流清管器速度控制的核心是旁通率的优选，其依赖于压降系数、皮碗与管壁间摩擦力的准确计算，建立简便可靠的摩擦力工程计算模型将有助于射流清管技术应用的进一步推广；最终本文对清管器智能调速技术进行综述和展望，指出发展稳定可靠的国产智能调速技术是未来重点研究方向。     

前混合磨料射流锚杆拆除装置设计

介绍锚杆应用及常用的拆锚方法,针对现有前混合磨料射流退锚装置存在锚杆拆卸时间长、工人作业环境差、装置部件锈蚀维护性差等问题,提出了一种前混合磨料射流退锚改进装置,并进行现场试验,结果表明,所改进设计装置具有退锚时间短、对工人伤害小、操作简便、部件维护周期长和无需专门配备泵站等特点,对进一步提高锚杆拆除效率具有重要参考价值。     

超细粉在内循环流化床中的流态化特性

在内径120 mm的半圆柱形内循环流化床中,以平均粒径387 nm的Ti O2为原料,考察了单独通入流化气、射流气和同时通入流化气和射流气三种流化方式下超细粉的流化特性以及射流气速对超细粉聚团尺寸的影响。结果表明:同时通入流化气和射流气时,流化气能促进粉体循环,消除环隙死区;高速射流能有效破碎聚团,显著减小聚团尺寸,从而使超细粉在环隙区与导流管之间形成稳定循环,小聚团在环隙区实现平稳流态化。随着射流气速的增大,聚团尺寸减小,粒度分布变窄,在射流气速分别为60,90,120,150 m/s的条件下,聚团平均直径分别为194,158,147,135μm。     

基于流固耦合的氦气囊非稳定形态机理分析

为了揭示飞艇内置氦气囊在非稳定状态下的形态变化机理,建立了单个氦气囊模型,基于ANSYS的瞬态动力分析和CFX的多场耦合分析,考虑空气与氦气密度差导致的浮力效应,进行空气和氦气流体及柔性囊体的多场耦合分析.首先基于囊体无应力态进行充气模拟得到初始充气平衡形态,校验数值模拟方法的正确性.然后通过控制氦气排气量模拟氦气囊在0°、10°、20°、30°仰角以及充盈度分别为100%、90%、80%、70%、60%时的形态,并进行变形、应力特征分析.数值结果表明:在仰角为0°时,随充盈度减小,囊体底部约1/3区域发生形态失稳,呈环向均匀小凹陷模态,且向顶部扩展,环向贯通为大凹陷;当有仰角时,凹陷先发生于下腹部,环向非对称,且随仰角增大,下腹部凹陷向顶部扩大.     

对大气压低温等离子体刻蚀聚合物薄膜的工艺研究

研究了使用两种大气压等离子体射流(APPJ)刻蚀Parylene-C薄膜所产生刻蚀区域的形貌和成分之间的差异。两种APPJ分别由单环电极装置和双环电极装置产生。由单环电极APPJ刻蚀的Parylene-C表面是非均匀的,从刻蚀区域的中心到边缘可分为三部分:区域(I)是中心区域,此处Si衬底严重受损;区域(II)是有效的刻蚀区域;区域(III)是刻蚀边界。与单环电极APPJ相比,双环电极APPJ刻蚀的Parylene的形貌要好得多。特别是在区域(I)中,Si片受到轻微损坏。X射线光电子能谱分析(XPS)结果表明:单环电极APPJ刻蚀区域的O元素原子含量多于双环电极。此外,还研究了两种APPJ的刻蚀速率,相比于双环电极APPJ,单环电极APPJ具有较高的刻蚀速率。     

基于射流冲击作用的舰机适配性数值分析与优化

准确分析和控制射流冲击对航母甲板环境的影响是新型喷气偏流板设计和布局的关键所在。为了确定射流冲击影响最小的偏流板布局，运用有限体积法，采用分区混合网格方案，结合雷诺时均纳维斯托克斯（RANS）方程和SST k-ω湍流模型对喷气偏流板在不同布局下的射流冲击效应进行三维数值模拟。选取舰载机双发动机全加力状态时喷气偏流板与发动机距离不同、喷气偏流板倾角不同共12种布局组合进行射流冲击效应的对比计算,计算结果显示了喷气偏流板各布局下的流场参数、传热特性、尾喷口温升、冲击力和力矩等分布规律。定性和定量分析了燃气射流冲击下温度场和速度场的危险区域，结果表明，偏流板与发动机距离5 m、偏流板倾角45°时的布局更有利于将燃气射流向上引导。在此基础上，基于倾角最小化原则及二次导流原理优化设计了一种导流隔热性能好、工作稳定性高的被动隔热式喷气偏流板装置。     

LPG罐车爬壁射流清洗小车力学特性研究

根据LPG罐车内壁清洗工作要求,设计了一种融合高压水射流与机械刮刷两种清洗技术的爬壁射流清洗小车。通过建立小车附壁清洗的静力学和动力学模型,推导出小车可靠吸附所需最小吸附力方程以及小车稳定运行和转向的最小驱动力方程。对不同壁面倾角下的算例分析表明:静止吸附时主要失稳形式为沿壁面下滑,在壁面倾角为120°时稳定性最差,所需最小吸附力约为51. 8 N;稳定运行时主要失效形式为差速转向,最危壁面倾角为50°,所需最小驱动力矩约为2. 95 N·m。经样机实验证明,研究结果可靠,为LPG罐车自动化清洗设备的开发及相应技术研究提供了一定的理论依据。     

动态高压微射流处理对方竹笋膳食纤维理化及结构特性的影响

以方竹笋中提取的膳食纤维为研究对象，采用动态高压微射流（dynamic high-pressure micro-fluidization, DHPM）在不同压力条件（0，50，100，150，200 MPa）下进行处理，探究其对竹笋膳食纤维（bamboo shoots dietary fiber, BSDF）理化和结构特性的影响。结果表明，随着处理压力的增大，BSDF粒径先增大后减小，当处理压力为150 MPa时，粒径最小，为（370±11） nm，此条件下BSDF的持水力、持油力和膨胀力达到最大，较对照组分别提高了47.74%，50.54%，61.27%，且差异显著（P<0.05）。红外光谱分析表明DHPM处理不会改变BSDF的官能团，但会使BSDF内部的部分氢键断裂和半纤维素、木质素等发生降解；X射线衍射和热重分析表明DHPM处理不会引起BSDF的晶体结构改变，但晶体有序度会下降，进而导致其热稳定性降低；微观结构分析显示DHPM处理会使BSDF颗粒尺寸减小、表面粗糙、组织松散，且当处理压力为200 MPa时，颗粒发生团聚。综上，DHPM可以有效改善BSDF的理化性质，在膳食纤维改性方面具有一定的应用价值。