铺丝成形复合材料格栅筋条的纤维形态与弯曲性能评价

为进一步提高复合材料格栅筋条结构承载效率,提出了基于“剪断-续铺”的格栅节点纤维形态调控方法,采用显微观察、有限元仿真、试验验证的手段,研究了不同剪断续铺层含量和分布位置对复合材料格栅节点处纤维形态和格栅筋条弯曲性能的影响。结果表明,复合材料格栅筋条铺丝成形过程中,合理的非连续铺层在提高筋条极限弯曲载荷的同时,还会在其内部引入伪韧性弯曲行为。仿真结果与试验结果误差小于8%,具有良好的一致性。利用建立的有限元模型分析了含非连续铺层的格栅结构失效机理。综合分析非连续铺层对格栅节点纤维形态、格栅结构弯曲载荷承载能力和力学行为的影响,对于常见格栅筋条,其最优的格栅筋条节点非连续层含量为25%且在节点顶部集中分布。     

梯度残余应力下多层膜结构的弹性变形

提出了一类Stoney延伸公式来表征多层MEMS膜结构的曲率和其各层膜内沿厚度任意分布的残余应力之间的关系。推导出三层结构下的Stoney延伸公式,并利用它解决了残余应力沿厚度方向梯度分布的三层悬臂梁结构的变形问题。制造了一个Si3N4/p+Si/Si三层悬臂梁微结构,并测得其弯曲曲率,在p+硅层残余应力梯度分布和均匀分布两种情况下分别对该结构进行了仿真和解析计算。结果表明：所提出的Stoney延伸公式能比较准确地表征多层膜结构的弹性变形和其各层膜内任意分布的残余应力之间的关系;用平均残余应力代替实际的梯度残余应力,会对结构变形的预测带来更大的误差。     

LED测试分选机分料机构的改进设计与分析

在分析片式LED测试分选机机械结构的基础上,针对传统LED测试分选机的分料机构结构复杂,造成安装困难、占用空间大以及分料机构中的花键轴容易产生变形等问题。改进出了一种新型的分料机构,该机构采用两个功率不同的伺服电机,利用极坐标的方式定位每一个分料孔。通过对分料机构上的易损件的SOLIDWORKS有限元分析,表明传统分料机构的花键产生的变形量对分料口定位的影响大于改进后摆臂的变形量对分料口定位的影响。基于改进后摆臂ANSYS模态分析,说明改进后分料机构稳定性好。     

单一水平胞壁缺损对双层全三角格栅材料应力分布的影响

采用结构变更原理和单元传递矩阵法,分析了单一水平胞壁缺损对双层全三角格栅材料应力分布的影响规律。根据全三角格栅结构胞壁以拉压变形为主的特性和结构变更原理,将缺损胞壁对结构应力的影响等效为一对集中力作用下的完整桁架结构应力分布。理论分析发现:缺损胞壁对周围胞壁应力影响呈指数形式递减,递减系数可通过结构单元传递矩阵的特征值求得,与胞壁的缺损程度无关。本文中缺损胞壁对双层全三角格栅结构应力影响递减系数为0.267 9,此结论通过有限元模拟得到验证。     

某型号立式加工中心主轴冷却器系统热流固耦合热态特性分析

主轴热变形是影响数控机床加工精度的关键因素，识别主轴系统的热态特性，进而控制主轴热变形是提高机床整机精度的重要任务。文中以某企业实际生产的立式加工中心主轴系统为研究对象，建立其主轴冷却器系统的三维模型；利用ANSYS Module Designer生成流域的三维模型，再利用Mechanical对冷却器和流域进行单元划分，形成流场有限元模型，通过流场分析获得流体的温度分布、速度变化、压力变化及冷却器的温度分布；通过稳态热分析，求解得到分析模型的温度分布；将流场分析得到的流体边界面的压力载荷和稳态热分析得到的温度载荷数据传递给静力结构分析模型，求解得到其应力分布及热变形。分析结果可为主轴冷却器系统结构的进一步优化设计和控制主轴热变形提供技术支持。     

废气再循环冷却器的性能仿真及结构改进研究

废气再循环(EGR)冷却器的工作条件恶劣,经常由于热负荷过高而出现结构开裂问题,严重影响实际使用性能。针对某型EGR冷却器,采用流固耦合热分析方法,用计算流体力学和有限元软件计算分析了EGR冷却器的流场、温度场和热应力分布,其数值模拟结果与测试结果吻合;验证了EGR冷却器的开裂现象系工作时所受热应力过高导致。据此,通过在外表面增加扰流槽对EGR冷却器结构进行了一定的改进,试验结果表明,改进后的EGR冷却器不再出现开裂现象,研究结果表明流固耦合分析是解决EGR冷却器开裂问题的有效方法。     

CO_2气体冷却器的性能模拟与优化计算

CO2气体冷却器的结构和换热效果对CO2跨临界制冷循环的性能影响较大,为了能设计出高效的气体冷却器,有必要对CO2气体冷却器进行性能模拟和优化研究。本文首先建立了CO2气体冷却器分布参数计算模型,对CO2制冷剂的出口温度、冷却水出口温度和换热量进行了模拟计算,并与试验测试结果进行了比较,验证了模型的可靠性。然后利用该模型对CO2气体冷却器进行了优化计算,主要分析了换热管径和管长对热重比及压降的影响。结果表明,热重比随管径的增大而下降,随管长的增加而增大。综合考虑热重比和压降两方面因素,CO2气体冷却器适合选择小管径和长管长。     

柴油机EGR冷却器仿真研究

利用CFD方法对冷却器流场和温度场进行分析,获得冷却器废气流场和冷却液流场以及冷却管部分的温度场。通过对进气弯管处结构进行改进,解决了EGR冷却器进口处紊流和各管废气分布不均匀的情况。对冷却器冷却部分进行结构调整,结果表明在原方案的尺寸和冷却管数上进行改进无法达到更高的冷却要求,需要增大冷却器的尺寸和冷却管数才能获得更低的废气温度。对冷却器结构调整时的各种分析结论为以后该系列冷却器设计提供参考。     

填料塔中支撑格栅的数值模拟

为了探究填料塔中支撑格栅的最合理设计方式与结构参数,以分块式格栅为研究对象,对格栅的载荷分布及其在载荷作用下强度、挠度和稳定性进行了理论分析,给出了影响因素和相应计算公式。采用ANSYS Workbench有限元分析软件,对某项目填料塔的实际分块式格栅进行了数值模拟,模拟值与理论值吻合良好,相互验证了理论公式及有限元模型的正确性。在建立合适模型基础上,以格栅质量最轻为目标函数,格栅的强度与挠度为约束条件,对格栅结构参数进行优化,优化结果表明:行格栅(主格栅梁)的厚度和高度对支撑格栅的强度和挠度具有决定作用,列格栅(定位格栅)对行格栅主要起稳定作用。采用数值模拟及优化方法对填料塔支撑格栅的合理设计具有重要工程意义。     

周期性格栅加筋结构的拓扑优化设计

应用拓扑优化技术研究了蒙皮厚度、加筋高度以及周期性格栅数对格栅加筋结构优化性能的影响。首先分析了不同蒙皮厚度和加筋高度组合下格栅优化构型的变化趋势,发现不同材料用量下具有最佳结构效率的优化结构拥有相同格栅构型。其次比较了周期性格栅数对单层和双层格栅加筋结构优化结果的影响,结果表明随着周期性格栅数的增加,结构优化性能逐渐趋于一个极限值,单刚度目标下周期性格栅数的奇偶性显著影响格栅优化构型,而刚度和频率多目标下周期性格栅数大于7×7后其对格栅优化构型的影响消失。研究结果对格栅加筋结构的格栅构型设计与选择具有指导意义。     

泵供液式制冷用空气冷却器制冷剂侧性能试验方法的研究

阐述了制冷用空气冷却器产品的特点,并介绍现行国内外相关标准对泵供液式制冷用空气冷却器产品的试验规定,分析已有的试验方法,提出采用制冷剂干度法作为泵供液式制冷用空气冷却器制冷剂侧的性能试验方法,探讨了试验中影响测试的关键参数,为该类产品的测试和评价提供技术支撑。     

螺旋扭曲膨胀管油冷却器壳程传热及压降性能试验研究

通过搭建试验测试平台测试了螺旋扭曲膨胀管油冷却器壳侧传热及压降性能,并与传统的折流板式油冷却器进行了性能对比。结果表明,螺旋扭曲膨胀管油冷却器传热和压降性能都优于传统折流板油冷却器;在相同的压降下,螺旋扭曲膨胀管油冷却器的壳程传热系数是传统折流板式油冷却器的2³倍,综合性能有明显的优越性。根据试验结果拟合出了螺旋扭曲膨胀管油冷却器壳程传热系数和压降与壳程流速的关系式,为后续螺旋扭曲膨胀管油冷却器的推广应用提供参考。     

二氧化碳汽车空调器变工况性能分析

建立了超临界二氧化碳汽车空调器循环计算模型,结合美国Ｉｌｌｉｎｏｉｓ大学制冷空调中心（ＡＣＲＣ）二氧化碳汽车空调样机实验结果,对两种压缩机转速和两种气体冷却器空气进口温度的不同组合条件下的工况,进行了循环计算,并对计算结果作了分析。计算结果表明,压缩机转速越高,或者气体冷却器空气进口温度越高,二氧化碳汽车空调的工部越恶劣,ＣＯＰ值越低。     

基于一维和三维联合仿真的中冷器内部阻力研究

针对某型中冷器内部阻力偏大问题,采用一维BISS和三维流体仿真软件STAR-CCM+对该中冷器进行了内部流场分析.利用CATIA建立中冷器三维模型,并用布尔运算得到流体区域;使用BISS获取芯体的阻力参数;利用STAR-CCM+软件计算中冷器的内阻值;通过分析进气室气体的速度流线,对气室进行结构优化.结果表明:对比进气...     

一种蒸发水包流阻仿真方法

蒸发水包结构简单,成本较低,是重要的吊舱环控系统部件之一。在蒸发水包的流阻研究中,需要一种简单可行的仿真方案。文中将多孔介质方法引入蒸发水包流阻的仿真研究中,并以单个细长管路为对象,划分结构化网格,找出流阻与速度的关系,将其引入整体模型当中。最后通过对3 种简化模型的分析对比,选择更为合理的模型进行数值计算。该方案不仅很好地反映了实际的流通情况,更减少了网格数量,使得蒸发水包的仿真简单可行。     

淬火介质空气冷却器的开发与应用

采用空冷系统代替水冷系统对淬火介质进行冷却，由2次换热改为1次换热，能够显著提高冷却能力。阐述了淬火介质空气冷却器的结构、工作原理及应用现况。应用结果表明，空气冷却器具有节电、节水及有利于环境保护的特点。     

The choice of cell face velocities in the three dimensional incompressible flow calculations on nonorthogonal grids

The effect of choice of cell face velocities on the solution behaviours in the three dimensional incompressible flow calculations on nonorthogonal grids are investigated in detail. The calculation schemes based on the curvilinear contravariant and covariant cell face velocities are developed and are applied to the test problems to assess their relative performances. It is observed that the accuracy of the converged solution is not affected by the different choice of cell face velocities. However, the scheme based on the covariant cell face velocities shows better convergence behaviours when the numerical grids are strongly nonorthogonal.     

Long-life vibration-free 4.5 K sorption cooler for space applications

A breadboard 4.5 K helium sorption cooler for use in vibration-sensitive space missions was developed and successfully tested. This type of cooler has no moving parts and is, therefore, essentially vibration-free. The absence of moving parts also simplifies scaling down of the cooler to small sizes, and it contributes to achieving a very long lifetime. In addition, the cooler operates with limited dc's so that hardly any electromagnetic interference is generated. This cooler is a favorite option for future missions such as ESA's Darwin mission, a space interferometer in which the sensitive optics and detectors can hardly accept any vibration. The system design consists of a hydrogen stage cooling from 80 to 14.5 K and a helium stage establishing 5 mW at 4.5 K. Both stages use microporous activated carbon as the adsorption material. The two cooler stages need about 3.5 W of total input power and are heat sunk at two passive radiators at temperatures of about 50 and 80 K-radiators which are constructed at the cold side of the spacecraft. We developed, built, and tested a demonstrator of the helium cooler. This demonstrator has four sorption compressor cells in two compressor stages. Test experiments on this cooler showed that it performs within all specifications imposed by ESA. The cooler delivered 4.5 mW at 4.5 K with a long-term temperature stability of 1 mK and an input power of 1.96 W. So far, the cooler has operated continuously for a period of 2.5 months and has not shown any sign of performance degradation.     

新型叠片式油冷却器传热及综合性能的研究

探讨一种铝叠片和弓形折流板相结合的新型叠片式油冷却器,对其传热及综合性能进行了研究,并与螺纹管弓形折流板油冷却器进行了对比.试验结果表明,新型叠片式油冷却器热交换量较螺纹管弓形折流板油冷却器平均提高52.5％,单位压降热交换量较螺纹管弓形折流板油冷却器平均提高24.1％.在整体结构方面,其单位体积换热面积为螺纹管弓形折流板油冷却器的2.84倍,而材料总重量仅为螺纹管弓形折流板油冷却器的60.7％,说明新型叠片式油冷却器具有体积小、换热面积大、重量轻的优点;从经济效益角度看,新型叠片式油冷却器相比螺纹管弓形折流板油冷却器更加节省耗材成本,体现了新型换热器的高效性、紧凑性和节能性.