旋翼模型悬停状态桨尖涡特性

直升机旋翼桨尖涡特性研究是直升机旋翼气动特性研究的关键要素,为提高对旋翼悬停状态桨尖涡特性的认识以及准确掌握其流动机理,利用Bo-105旋翼模型在Φ5 m立式风洞开口试验段进行了桨尖马赫数相似情况下的悬停试验,并采用TR-PIV流场测量系统对旋翼悬停状态下不同总距时的流场进行了精细化测量,得到了该副旋翼32帧/圈的详细流场图像,并运用更为合理的涡核中心判定、涡核流动数据提取以及涡核模型拟合方法对试验结果进行了精细化处理与分析,进一步揭示了旋翼模型悬停状态下桨尖涡的演化发展过程.研究表明:高速PIV设备能准确捕捉旋翼悬停状态下的流场运动特征,有助于旋翼流场的精细化研究;采用涡量加权平均的方法来计算涡核中心位置可以消除涡核中心平移速度的影响,进而更加准确地定位涡核中心;采用环量分析的方法可以更加可靠地确定涡核尺寸和最大诱导速度,且分析结果显示随涡龄角的增加,涡核半径缓慢增大、涡核最大诱导速度缓慢减小;在桨尖涡发展演化过程中,不同发展阶段具有不同的涡核模型n参数.     

叶栅端壁附面层的预测模型研究

本文对轴流压气机叶栅端壁附面层的诸种计算方法进行了详细的研制，基于实验和理论提出一种将叶片力亏损与端壁附面层主流和横流发展相关联的新的叶片力亏损模型，该模型不仅适用于叶栅通道内的附面层计算，而且适用于考虑端部间隙漏流影响的端壁附面层计算，对三种不同叶栅的计算结果表明，采用本文的力亏损模型和端壁附面层计算方法所预测的端壁附面层发展，尤其是叶片力亏损的发展，与实验结果一致性较好，这说明本文不仅通用性强而且更具有强的实用性。     

旋翼模型垂直下降状态气动特性风洞试验

直升机垂直下降状态中包含极为危险的涡环状态.为提高对涡环状态的认识以及掌握其气动载荷、流场变化,并为相应数值模拟及飞行仿真提供试验数据,采用直升机垂直升降试验台以及大视场PIV试验测量系统在Φ5 m立式风洞对Bo-105旋翼模型进行了垂直下降状态的气动载荷以及流场测量.在桨尖马赫数相似的情况下,得到了该旋翼模型在不同总距、不同下降速度情况下的平均拉力和功率变化,以及较大范围的详细流场图像,分析了旋翼模型气动载荷变化现象,并进一步揭示了旋翼模型垂直下降状态下流场的演化发展过程.试验研究表明:旋翼模型垂直下降速度达到8 m/s后,拉力和功率急剧下降,且其各自均方根误差值显著增大;旋翼模型总距越小,对应的旋翼拉力值随垂直下降速度增大而迅速减小,越易进入\"涡环状态\";桨尖涡结构不稳定的主要内因是形成了\"涡对\"结构,相邻桨尖涡之间的距离越近,桨尖涡越不稳定;桨尖涡聚集形成\"涡环\"以及涡环结构的动态演化是旋翼性能突变的关键因素.     

导管螺旋桨不同桨叶的叶梢泄露涡分析

为了深入探讨叶梢泄露涡的流动机理,研究了导管螺旋桨中桨叶螺距比与盘面比对叶梢泄露涡的影响,以及不同桨叶中叶梢泄露涡、叶梢负荷与叶梢泄露流三者之间的关联. 采用数值方法对不同桨叶的导管螺旋桨流场进行了模拟分析. 结果表明: 当螺距比增大,叶梢泄露涡逐渐远离桨叶吸力面,涡核空化数降低;当盘面比增大,叶梢泄露涡的轨迹基本不变化,涡核空化数提高; 叶梢泄露流通过与叶梢泄露涡之间的流动剪切作用影响叶梢泄露涡的发展;叶梢泄露流流速受到叶梢负荷的影响,负荷越高的位置,叶梢泄露流的速度也越高．     

等截面门式刚架结构的几何非线性性能研究

近年来,轻型钢结构门式刚架是钢结构建筑中应用相当广泛的一种结构形式。本应用基于有限元基本理论考虑剪切变形影响的平面梁元切线刚度矩阵,采用动坐标法编制了等截面门式刚架的几何非线性分析程序,应用该程序,讨论了屋面均布荷载作用下等截面门式刚架的整体稳定性能,并探讨了在不同设计荷载作用下,几何非线性对等截面门式刚架的工作性能的影响。     

减振面铣刀CAD系统开发

在综合分析端面铣削动态过程的基础上,运用不等齿距西铣刀减振理论、现代优化设计方法和ＣＡＤ技术,开发了新型面铣刀ＣＡＤ软件包．从而实现了不等齿距面铣刀台间角优化设计和绘制铣刀图一体化,提高了设计效率．该种新型减振面铣刀的切削性能优于传统的等齿距面铣刀,对提高工作的加工质量、刀具寿命和减振降噪都具有较明显的效果．     

预测轴流压气机叶栅端壁附面层及叶片力亏损的速度模型

本文应用三种不同的三维附层速度分布模型对轴流压气机叶栅通道端壁附面层及其叶片力亏损进行了详细的研究，考虑了叶片端部间隙漏流的影响。对三种高负荷叶栅的数值分析结果与实验结果比较表明，采用新的叶片力亏损模型后，不同的速度分布模型对叶片力亏损的预测结果影响较小；而对端壁附面层的预测结果产生较强的影响，叶栅端部无间隙叶，本文的速度模型1或3优于模型2；叶栅端部有间隙时，速度模型1最优，由此提高了端壁附面层数值预测的准确性。     

减振面铣刀CAD系统开发

在综合分析端面铣削动态过程的基础上，运用不等齿距西铣刀减振理论、现代优化设计方法和ＣＡＤ技术，开发了新型面铣刀ＣＡＤ软件包．从而实现了不等齿距面铣刀台间角优化设计和绘制铣刀图一体化，提高了设计效率．该种新型减振面铣刀的切削性能优于传统的等齿距面铣刀，对提高工作的加工质量、刀具寿命和减振降噪都具有较明显的效果．     

记忆功放的BP神经网络分离预失真方法

针对OFDM无线通信系统中的记忆非线性功率放大器预失真困难以及预失真精度不高的问题,充分考虑了记忆非线性功率放大器的失真特性及其结构特点,提出了神经网络分离预失真方法,并给出了该方法的原理、实现结构和自适应算法．该方法把记忆非线性功率放大器的预失真分为3个模块来实施,即抵消记忆效应模块、AM/AM失真矫正模块和AM/PM失真矫正模块,并基于神经网络预失真器非直接学习结构,利用Levenberg-Marquardt BP算法确定各个神经网络预失真器．仿真结果表明该方法可降低邻信道互调功率约30dB．     

涡轮叶顶间隙形态的优化

以某航空发动机上的涡轮叶顶间隙形态为研究对象,采用数值仿真分析手段,讨论了叶顶间隙的参数化建模、设计优化集成以及间隙形态的设计优化等问题。对涡轮流场细节的分析表明,计算结果与试验数据吻合较好,优化后的涡轮绝热效率提高了0.395%。     

基于参数化建模的动调轴流风机后导叶DOE优化

基于AutoBlade平台对R+S级动调轴流风机进行参数化,以后导叶出口气流角及弦长为优化变量,总效率和静压压比为优化目标,完成了气动设计后的R+S级动调轴流风机的三维DOE优化.原有的气动设计时的DOE优化方法,将轴流风机数值最优化方法与正问题流场计算相结合的DOE优化方法,能够实现多变量组合优化设计,实现二次流损失的有效控制.优化目标全压效率和静压压升分别提高了1.97％和0.056,并得到优化后的最优叶型.     

考虑几何非线性的新型索拱桥拱轴线优化

鉴于新型索拱桥存在明显几何非线性的力学特点,针对已有拱轴线迭代优化方法收敛性不好的问题,提出在主拱圈为两铰拱的索拱桥有限元模型基础上,进行几何非线性的拱轴线迭代优化方法,以解决考虑几何非线性的超大跨径索拱桥拱轴线迭代的收敛性问题.以跨径600 m索拱桥作为算例,验证方法的有效性及收敛性.算例结果表明,与仅考虑线性迭代相比,考虑非线性迭代后的主拱圈弯矩分布更合理,最大正弯矩小35％,最大负弯矩小17％,主拱圈应变能小23％;收敛性分析结果表明,该方法比主拱圈为无铰拱有限元模型方法收敛性能更好,不同的初始拱轴线均能收敛于稳定的结果.     

随动式动态混合器掺稀混合性能研究

针对稠油掺稀过程中原混合器混合效果不佳的问题,选择满面式螺旋叶片作为混合元件,增加动力叶轮,以增强叶片对流体的剪切能力和转动频率.基于CFD仿真软件,对影响动态混合器混合效果的叶片螺距和动力叶轮两参数进行数值模拟分析,并以管内稀油体积分布情况作为评价标准,研究混合过程中混合元件几何结构的变化对混合器性能的影响规律.结果...     

大跨度三塔悬索桥非线性静风稳定分析

随着跨径的不断增大,缆索承重桥梁存在静风失稳的可能性。引用大跨度桥梁非线性空气静力稳定分析理论,采用荷载增量与内外两重迭代相结合的方法,在通用软件ANSYS中实现了对大跨度缆索承重桥梁进行非线性静风稳定分析功能。综合考虑几何非线性和静风荷载非线性,对某三塔双主跨悬索桥在不同风攻角下进行了非线性静风稳定全过程分析,分析了结构失稳形态,并探明了其失稳机理。     

离心叶轮气动性能分析及其改进

研究了采用三次B样条曲线描述叶轮叶片几何型线的基本方法,对半开式离心叶轮的气动性能进行了分析;通过调整叶片角的分布,使离心叶轮最高效率提高了3．75％,再通过调整叶片前缘厚度使离心叶轮最高效率又提高了0．62％,对应工况下压比也有所提高,离心叶轮气动性能得到改善．     

数字散斑相关方法测量混凝土裂缝尖端演化过程

阐述了数字散斑相关方法的基本原理.采用爬山搜索法进行整像素搜索,基于梯度的搜索算法计算亚像素位移、位移场局部最小二乘拟合计算应变场.测量了混凝土三点弯曲梁裂缝尖端的演化过程,给出了试件加载过程的载荷-位移曲线以及裂缝扩展的过程.由DSCM分析结果,获得了试件在不同载荷下裂缝尖端的位移场与应变场.为深入研究含裂纹体材料和结构的断裂破坏提供了一个有效的实验方法.     

中心裂纹板张开位移研究

首先对ＥＰＲＩ方法建立的裂纹中心板张开位移的工程解进行了实例计算。然后用有限元法对平板中心穿透裂纹张开位移计算得到的有限元解与其进行了比较,得出工程解偏于保守的结论。     

倾斜压力侧肩壁对涡轮凹槽叶顶气热性能影响

为了以较小几何改动代价提升凹槽叶顶气热性能,文中提出了一种基于非均匀偏置的凹槽叶顶压力侧肩壁倾斜造型方法。以GE-E3第1级动叶凹槽叶顶为对象,提出了外倾、内倾压力侧肩壁两类设计方案,通过改变倾斜幅度、肩壁厚度构造了8种典型肩壁构型,在涡轮级环境下研究了对叶顶气动与换热特性的影响。首先,根据平面叶栅实验数据以及网格无关性核算验证了数值方法的可靠性。其次,通过求解CFD模型对比了外倾、内倾肩壁构型在叶顶流线、涡系结构上的差异。然后根据流场结构分析了倾斜肩壁对气热性能的影响机理。最后通过总压损失、气动效率、换热系数对叶顶气热性能影响进行了量化。研究结果表明：外倾肩壁造型减小了叶顶区域的泄漏流量,降低了叶栅总压损失,提升了涡轮级效率,且提升幅度正比于外倾角度,当外倾角度达到30°时效率增幅为0.15%,但叶顶平均换热系数提升了0.58%;外倾肩壁增加厚度后在保证了气动性能提升的前提下,降低了凹槽底面的换热系数11.06%;内倾肩壁造型导致了泄漏流量大幅增加,涡轮级效率最大下降了0.29%,叶顶整体换热系数下降了3.83%;内倾肩壁增加厚度后抑制了泄漏流量的进一步增加,凹槽底面换热系数显著降低,达到了12.81%。