舰船密闭舱室温降系统改进仿真

利用仿真建模软件对舰船密闭舱室与内部发热体用简化模型进行模拟。采用高Reynolds数k-ε模型与壁面函数法对舱室内空气湍流传热进行计算,分析同等送风量条件下不同送风方式以及不同送、回风口尺寸对舱室温度分布的影响。研究表明:采用下侧送风、上侧回风方式对舱室降温效果更好;回风速度与回风口尺寸对舱室温度无明显影响;送风速度小且送风口尺寸大时,舱室温度分层明显,整体温度更低。     

电磁发射用电抗器温度场影响因素研究

为研究电容储能脉冲电抗器在连续脉冲载荷作用下不同因素对温度场的影响程度,根据脉冲电抗器结构特点,建立脉冲电抗器温度场传热模型;分析了连续脉冲热载荷加载条件下,不同散热方式、散热条件及脉冲载荷加载时间间隔等因素对电抗器最高温度及温度场分布的影响。数值仿真结果表明,脉冲热载荷加载时间间隔是影响电抗器最高温度的主要因素;在脉冲电抗器散热过程中,端面散热为主要散热方式。     

顶部开口舱室火灾特性的数值模拟研究

船舶舱室火灾与一般建筑火灾有很大的不同。为了完善船舶损管研究,保障舰艇生命力,通过对顶部开口舱室庚烷油池火的仿真试验,研究了舱室内火灾烟气温度特性和运动规律,得到了燃料的热释放速率和质量燃烧速率曲线,分析了不同时刻火苗正上方平面上的温度分布和顶部开口正下方平面上的温度变化情况,得出烟气运动规律和顶棚热烟气蔓延的过程,为舱室火灾人员的逃生与救援提供理论基础。     

混凝土侵彻过程中弹道偏转的影响因素和规律研究

为了研究弹体斜侵彻半无限厚混凝土过程中不同因素对弹道偏转的影响规律,采用半经验公式法,确定了靶体响应力函数,然后利用ABAQUS,将靶体响应力函数加载到弹体表面作为有限元计算的边界条件,计算得到了弹体侵彻混凝土时弹体质心运动轨迹。分析发现,倾角越大,倾角对侵彻深度和偏转角的影响越明显;入射速度对弹道偏转的影响随着入射速度的增大呈现减小的趋势;质心位置越靠近弹体尾部,弹道偏转越大,越不利于侵彻。     

浪击对船体材料损伤的计算机仿真研究

浪击对船体材料造成腐蚀,由此进行数值模拟计算机仿真及试验研究.通过Hyper mesh仿真平台构建船体有限元模型,用1阶VOF波仿真海浪模型,设置两种工况和8个测试点,分别测试不同工况与测试点下船体受浪击压力后损伤情况及应力变化;取两种厚度船体,分析海水冲刷下材料腐蚀情况.结果表明:船体静止与航速为1m/s时,船体材料受压与受损伤程度分别为1.83 kPa、27％与3.54 kPa、53％;工况A时船底应力最大,工况B时船头应力最大.海浪冲刷时间越长,流速越快,腐蚀越严重,材料越厚越耐腐蚀.     

混合动力车用制动电阻散热性能试验研究

通过混合动力车用制动电阻散热性能试验研究,分析了散热功率和迎面风速变化对制动电阻冷却空气出口温度和电阻表面温度的影响.结果表明:冷却空气出口温度和电阻表面温度随散热功率的增大而升高,随迎面风速的增大而降低;在大功率低流速阶段,迎面风速对制动电阻冷却空气出口温度和电阻表面温度的影响大于散热功率对其的影响.对试验数据点进行了不同功率下冷却空气出口温度和制动电阻表面温度随风速变化的工程用试验关联式拟合,所得关联式的误差范围为-2%~2%.试验证明关联式可以很好地预测制动电阻在样车再生制动过程中的温度变化,保证整车的安全性和可靠性.     

舱内设备对爆载荷毁伤效应影响的对比分析

舰艇舱室内常按其功能要求安装布置有不同的设备,目前舱室内爆毁伤相关研究主要关注毁伤元对无设备舱室结构的毁伤,而很少考虑舱室内设备对于毁伤效应的影响。基于有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了带加强筋舱室模型,分别分析了没有安装设备、安装一台设备和对称安装两台设备等三种工况的舰艇舱室,在受战斗部装药内部爆炸载荷作用时舱室结构和设备机柜等效物的毁伤情况,对比分析了设备对毁伤效应的影响。通过对比分析三种工况下毁伤过程、测点压力变化及舱壁飞散速度的结果表明,爆炸发生后,受设备遮挡作用,不同数量的设备将对舱室内部流场分布及角隅部位冲击波的汇聚产生影响,降低了舱室内的最大超压值、改变了最大超压出现的位置,使舱室结构的破坏过程发生变化。     

反舰导弹动能穿甲效应中倾角的影响

半穿甲反舰导弹战斗部侵彻目标的角度具有不确定性.从理论上给出了薄板花瓣破坏的模型后,采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对弹体不同倾角攻击目标的终点效应进行了分析.穿甲过程中,弹体和目标板选择了考虑应变、应变率和温度效应的Johnson-cook材料模型,分析了不同倾角对穿甲过程中弹体剩余速度及弹头姿态的影响.结果表明对于倾角效应来说,小角度时反舰导弹半穿甲战斗部穿甲能力略有提升;随着倾角增大,导弹穿甲能力降低甚至跳弹.     

基于AUTODYN的舱室内爆结构响应数值研究

通过建立全船有限元模型,运用AUTODYN多物质Euler-Godunov求解器和一维映射(Remap)算法计算了165 kg当量TNT在舱室内爆引起的整船结构响应,讨论了船体结构破口大小、毁伤区域及典型冲击环境特性。结果表明,利用AUTODYN计算舱室内爆结构响应具有可行性和可靠性,可为大型水面舰船舱室内爆数值计算方法研究提供参考。舰船舱室内爆中近爆点的冲击环境较为严苛,加速度响应幅值随离爆点的距离增大呈现指数型衰减特性。     

反舰导弹战斗部的侵彻爆炸毁伤效应研究

反舰导弹半穿甲战斗部主要利用其侵彻能力和爆破能量对目标构成毁伤作用。通过对目标结构特性的分析,采用合适的材料模型对导弹不同入射角攻击不同厚度和加筋特征的结构板进行了多工况的预测,比较了大筋与小筋及其交叉处对弹道的影响程度;获得了弹体贯穿靶板的侵彻规律与撞击速度的关系。同时运用ALE算法和流固耦合方式,结合内爆热辐射和焊接对材料性能的影响,应用温度相关和应变率效应材料模型,对舰艇舱室内爆流场及毁伤效应进行了动态描述;数值计算了冲击波在舱室内的传播规律和反射特性,确定了舰艇结构在爆炸荷载下的响应特性和破坏机理。     

高速公路行驶时电动汽车风冷散热性能研究

对高速公路行驶时,不同运行工况和电池组位置的电动汽车风冷散热性能进行了研究,研究表明:电池单体充放电发热功率随着环境温度升高而降低,随着充放电倍率的提高而升高;电动汽车动力舱自然进风散热性能随着车速的提高、环境温度的升高及充放电倍率的降低而提高;电动汽车动力舱自然进风散热性能随着电池组与动力舱后壁距离增加,先改善,再变差,满足最佳散热性能的距离为230 mm.上述结论为高速公路行驶时,电动汽车风冷散热分析和电池组位置选择提供了参考依据。     

红外成像靶船辐射特性模拟设计

针对采用典型舰船实测分析与理论计算相结合的方法,通过对舰船烟囱和动力舱等关键部位红外辐射特 性进行研究,构建典型舰船红外辐射分布几何模型。利用水平投影和网格划分方法,对典型舰船目标红外辐射面积 和辐射温度空间分布特性进行量化提取,完成模拟典型舰船目标形状和红外特性靶体的设计。与实船对比测试结果 表明,该设计实现了对模拟靶船逼真程度评估。     

混合动力履带车辆电机加热低温预热系统设计

针对混合动力履带车辆设计了一种利用驱动电机堵转生热进行加热的低温预热系统,该系统可以在不添加任何装置的前提下利用原有部件实现辅助加温,以满足车辆冷启动需求。通过计算流体力学数值计算得到预热过程中动力舱向外界环境的传热特性,并对仿真结果进行试验验证。结合动力舱各部件参数,利用MATLAB计算不同加热功率下达到预热目标温度所需的加热时间,并分析各加热过程中的能量损失情况。计算结果表明：满足预热时间要求的最低加热功率为70 kW,所需加热量为181 MJ. 结合动力电池的低温特性,通过加热功率计算选择电池的总容量,根据其低温放电率进行校核,最终确定在使用磷酸铁锂电池时电池容量至少为292 A·h. 针对混合动力履带车辆设计了一种利用驱动电机堵转生热进行加热的低温预热系统,该系统可以在不添加任何装置的前提下利用原有部件实现辅助加温,以满足车辆冷启动需求。通过计算流体力学数值计算得到预热过程中动力舱向外界环境的传热特性,并对仿真结果进行试验验证。结合动力舱各部件参数,利用MATLAB计算不同加热功率下达到预热目标温度所需的加热时间,并分析各加热过程中的能量损失情况。计算结果表明：满足预热时间要求的最低加热功率为70 kW,所需加热量为181 MJ. 结合动力电池的低温特性,通过加热功率计算选择电池的总容量,根据其低温放电率进行校核,最终确定在使用磷酸铁锂电池时电池容量至少为292 A·h.     

船舱内静止装药和运动装药爆炸的毁伤效果仿真

采用数值仿真方法对不同质量的静止装药和运动装药在船舱内爆炸的过程进行了研究,分析了装药的运动速度对船舱的毁伤效果和船舱内流场分布的影响。计算结果表明,运动装药在船舱内爆炸对运动正方向舱壁的毁伤效果大于静止装药,且随着装药速度的增大而增加;而对运动反方向舱壁的毁伤效果小于静止装药,且随着装药速度的增加而减小。由于运动装药易使运动正方向舱壁出现破口,使得船舱泄压,导致对运动反方向舱壁的毁伤效果比静止装药爆炸时要小,不利于从整体上毁伤船舱。运动装药在船舱内爆炸时在运动正方向舱壁上产生的超压峰值明显大于静止装药,且随着装药速度的增大而增大,而在运动反方向舱壁上产生的超压峰值要低于静止装药,且随着装药速度的增大而降低。     

舰船抵御破甲弹的装甲结构形式及实验研究

在探讨大型舰船抵御聚能破甲弹的防护思想及装甲防护结构形式的基础上，对舰船结构采用立体大间隙防护及复合装甲防护，抵御聚能破甲反舰导弹攻击的可行性进行了实验研究。结果表明，所提出的舰用装甲防护思想是合理且可行的，舰船内舱装甲结构采用－钢复合装甲可以大大提高舰船的防护能力，其防断裂射流波甲的防护系数大于３。     

基于军用飞机的热流模拟辐照系统

为满足军用飞机座舱光照模拟需求、提高热流模拟的准确性,提出一种大功率辐照式热流模拟系统。该系统可以模拟不同高度下太阳光照环境,并可结合环境模拟舱的低温冷却及气压调节系统,在地面进行军用飞机在飞行过程中的结冰、除冰模拟仿真实验;还可以对驾驶员进行不同光照环境下的视觉负荷实验和视觉功效实验,模拟飞行过程中光照对飞行员的影响。通过设计仿真发现：热流模拟辐照系统辐照范围可达到1 500 mm×3 500 mm;在工作距离1 000 mm内,最大辐射能量可达到1.89 sc（1 sc=1 353 W/m²）,辐照均匀性可达到±12.2%. 对实际试验系统进行测量,最大辐照能量可达到1.80 sc,辐照均匀性可达到±13.3%,与仿真结果接近,验证了系统的准确性和可靠性。为满足军用飞机座舱常用需求,对单灯进行了低气压环境试验,试验结果表明：该系统单灯结构可满足低气压环境工作,后续可进一步开展热流模拟辐照系统整体的特殊环境试验,为军用飞机环境控制系统及环境模拟技术奠定基础。     

不同频率飞秒激光脉冲序列加工炸药过程安全性的数值计算

为了研究飞秒激光加工炸药技术的安全性,建立了飞秒激光脉冲序列加工炸药的计算模型,考虑了炸药在受热条件下的自热反应。采用数值计算的方法对飞秒激光脉冲序列烧蚀炸药(TNT,TATB和HMX)的过程进行了计算,分析了飞秒激光脉冲序列加工炸药过程的安全性。计算结果表明,飞秒激光脉冲序列频率、炸药自热反应放热量和热扩散系数会显著影响加工过程的安全性。在这三种炸药中,HMX自热反应的放热量最大,热扩散系数最小,因此热累积效应最明显,在三种不同频率(1×10³Hz,1×10⁵Hz和2×10⁵Hz)的飞秒激光脉冲序列作用下均发生了点火;相反,TATB的热累积效应最弱,在三种不同频率的飞秒激光脉冲序列作用下均未发生点火;TNT的热累积效应介于HMX和TATB之间,因此只在频率较高的飞秒激光脉冲序列作用下才发生点火。在实际加工过程中,特别是对自热反应放热量较大和热扩散系数较小的炸药,为保证加工过程的安全性,应尽量选用频率较低的飞秒激光脉冲序列对其进行加工。     

磁场方向对圆筒结构内高温导电气体流动与传热特性的影响研究

火药气体在高温环境下会发生电离形成热等离子体,从而具有良好的导电性。针对高温火药气体对武器身管产生热烧蚀的问题,提出一种应用磁控等离子体降低身管内膛表面温度的方法。运用磁流体描述法构建高温导电气体在圆筒结构中的湍流耗散模型,研究了不同磁场方向对导电气体黏性效应及腔体壁面温度的影响,并采用红外热成像技术测试了同轴磁场对导电气体传热特性的影响。结果表明：与流动方向相垂直的磁场,可以有效地降低导电气体的湍流动能和湍流黏度,削弱其传热能力,并且流动分布出现各向异性特征,沿磁场方向的湍流动能和湍流黏度要低于垂直磁场方向;施加同轴磁场可以限制带电粒子的径向扩散,减少导电气体对圆筒壁面的传热量,从而降低壁面温度。     

水雾对舱内装药爆炸载荷的耗散效能试验研究

为了分析水雾对舰船舱内爆炸冲击波的耗散与衰减作用,通过舱内装药爆炸试验研究方法,在有限空间爆炸舱中心设置爆源,测量并对比在有无喷雾工况下舱内典型位置的壁压和准静态压力。结果表明：在水雾抑爆的舱内爆炸试验中,水雾对舱内爆炸载荷的准静态压力和超压峰值削弱作用明显,其中27.5 g梯恩梯爆炸角隅位置的初始冲击波超压衰减率为26.47%,二次反射冲击波波峰值衰减率达到27.27%,准静态压力衰减率达到31.82%;喷雾液滴分布特性相同情况下,随着装药量增加,水雾对冲击波和准静态压力的衰减效果不断降低。