旋转弹丸马格努斯力数值计算

旋转弹丸、导弹的设计和弹道计算都要求准确计算弹丸的侧向力、力矩-马格努斯力、力矩。采用时间相关法求解N-S方程(Navier-Stokes equations)来模拟某旋转弹丸的流场，以给定物面切向速度的无滑移边界条件来实现对旋转的模拟，计算了弹丸的马格努斯力、力矩，分析了其与转速、攻角的关系，计算结果与实验结果吻合得很好。     

衬底温度对等离子喷涂熔滴扁平化的影响

以抛光的AISI304不锈钢表面(Ra<0.5μm)作为衬底,并在衬底温度分别为273、298、373、573K的条件下,用低功率等离子喷枪(2.5-8.0kW)向其表面喷涂Al65Cu20Cr15准晶粉末,研究准晶熔滴的扁平化行为。SEM的试验结果表明:衬底温度较低时(273-373K),Al65Cu20Cr15准晶熔滴凝固后的扁平粒子呈现不规则的溅射状,并且衬底温度越低,溅射程度越高;随衬底温度的升高,准晶熔滴在衬底表面的扁平化凝固区域逐步扩大;当衬底温度较高时(>573K),溅射不再发生,熔滴的扁平粒子呈现规则的圆盘状;将熔滴的扁平粒子由溅射状变为无"喷溅"的圆盘状时的衬底温度定义为转变温度Tt,Al65Cu20Cr15准晶的Tt为573K左右。     

等离子喷涂过程中飞行颗粒熔化状态的数值仿真

利用数值仿真方法,针对2r02陶瓷颗粒,分析讨论了等离子喷涂过程中飞行颗粒的表面温度变化过程,以及不同直径颗粒内部的受热状态、温度梯度变化以及相变过程。并在此基础上,进一步对喷涂距离进行了分析,确定了在何种情况下,才能达到理想的喷涂效果。研究方法与结果对于实际的喷涂工艺生产具有指导意义。     

高压电极电场的数值模拟

高压电极静电场的数值模拟,采用有限单元法,利用ANSYS电磁场分析的波前法求解.其结构采用对称结构.并根据数值分析结果对影响高压电极电场的高压电极及均压环间纵向间隙、高压电极与铁轭、侧壁间横向间隙,及侧壁倒角和高压电极与外接导线间的倒角等参数进行优化设计.应用表明,该方法行之有效.     

熔黑梯炸药凝固过程的数值模拟与实验验证

为了解浇铸炸药的凝固过程,采用有限元法对熔黑梯炸药凝固过程中的温度场进行了模拟,并对凝固过程中可能产生的缩孔进行了预测.结果表明,熔黑梯炸药凝固过程中内外温差较大,中心位置附近的温度变化曲线在75 ℃左右存在拐点,在药柱中间位置将出现缩孔和缩松.另外还采用热电偶对熔黑梯炸药凝固过程中的温度变化进行了测试,采用工业CT对固化后的熔黑梯药柱内部质量进行了检测,并将数值模拟结果和实验测试结果进行了对比,结果表明有限元方法可以对熔黑梯炸药凝固过程进行有效模拟.     

焊接参数对GTAW旋转电弧性能影响的数值分析

以旋转GTAW电弧为研究对象,根据磁流体动力学理论,构建旋转GTAW电弧的数学模型。利用有限元分析软件FLUENT对三维旋转电弧的温度场、压力场和速度场进行分析计算,研究焊接参数对旋转电弧性能的影响。得到焊接电流和旋转频率对电弧形态和z轴轴线上电弧物理量影响的曲线图。为验证模拟结果是否符合实际情况,利用高速相机得到不同焊接参数下的电弧形态。在合理的参数范围内,焊接电流增大,电弧偏转变小;旋转频率增大,电弧整体偏转增大,尤其是电弧低温区。     

阶梯式旋转EFP成形机理的数值研究

应用阶梯式药型罩对称凹凸结构的方法研究出一种旋转稳定而且带倾斜尾翼的EFP,利用TG建立三维有限元模型,采用非线性动力分析软件,分别对大锥角和球缺两种形式的阶梯药型罩成形情况进行模拟,最后通过对形成弹丸的外形及速度进行了分析,得出阶梯式药型罩有利于成型弹丸的飞行稳定,而且球缺罩成型情况要优于锥角罩。     

考虑温度场的MIG熔滴过渡行为数值模拟

为研究熔化极气体保护焊接熔滴过渡行为中熔滴温度、尺寸、滴落速度的变化规律,用304不锈钢焊丝,氩气为保护气,建立考虑温度场的二维轴对称熔滴过渡数值模型.结果表明:熔滴脱落前温度最大值出现在熔化的焊丝金属端部,熔滴脱落后温度最大值出现在熔滴中心区;随脱落后时间增加,熔滴平均温度逐渐升高,温度分布更均匀;将缩颈脱落后的熔滴看作椭圆,随熔滴在电弧等离子体中运动,熔滴尺寸逐渐接近圆形,熔滴在长轴方向尺寸变化较大,在短轴方向变化较小;与熔滴在长、短轴方向上的尺寸变化相比,熔滴的等效半径变化更小.     

火箭滑橇发射过程的动力学分析及数值计算

分析了火箭滑橇的发射过程,并对关键因素进行了处理,建立了火箭滑橇的动力学模型．同时将现有的火箭发动机作为动力源,经严密数值计算得出了结果,并与经验公式得到的结果进行了对比,证明本文中的力学模型及处理是合理的,最后利用此模型得到了改变橇车质量可以小范围改变速度的结论,较好地解决了火箭滑橇试验前的发动机选型问题．     

具有瓦片翼的旋转子弹气动特性数值研究

为了预估具有瓦片翼的旋转子弹气动特性,文中采用求解准定常流场的方法,对其进行数值模拟,结果表明:不旋转状态下数值模拟的结果与实验值一致性较好,高阻力、低升力的特点与常规弹箭正好相反,但是法向力特性与常规弹箭一致;旋转状态下低转速时法向力和静态参数类似,但高转速时法向力出现了反号,转速对俯仰力矩的影响也不同;提出旋转状态的气动参数mCNz不能判定静稳定性,并采用火箭外弹道学对导弹稳定性的判定准则对旋转子弹动稳定性进行了分析.     

半固态锌合金凝固过程数值模拟

以ZA9半固态锌合金为研究对象,研究其凝固过程温度变化及影响因素。应用Fluent软件建立锌铝合金自然对流下的凝固数学模型,获得在牛顿流体和非牛顿流体假设下自然对流液相体积分数的分布图。利用自行研制的半固态浆料凝固过程温度测试试验台,对制取的锌铝合金半固态浆料温度进行控制和记录,并对两种模型的凝固界面及试验获得的凝固过程温度场数据进行对比,验证了模拟结果的可靠性。     

基于FDM/FEM的镁合金挤压铸造温度场数值模拟

开发模拟挤压铸造凝固过程中温度场变化的有限差分/有限元计算模型,该模型包括凝固过程中的潜热释放。温度场模拟中采用交替隐式算法;应力场模拟中采用热粘弹塑性本构模型。为验证模型的正确性,对镁合金AM50A圆柱体实验件挤压铸造温度场变化过程进行模拟计算,模拟结果与实验结果基本一致。     

熔铸装药过程缩孔缩松的预测及工艺优化

为研究熔铸工艺对药柱质量的影响,采用数值模拟方法预测了熔铸装药过程中药柱内缩孔、缩松的形成情况。模拟不同浇注温度下缩孔、缩松的大小,分析其形成原因,模拟弹体下部水冷+冒口弹体上部预热保温法对药柱缩孔、缩松的消除效果。结果表明:能够保证液体炸药充满药室的最低浇注温度为最佳,弹体下部水冷+冒口弹体上部预热保温法可以有效减少缩孔、缩松;当预热温度为80℃,能够完全消除药柱内的宏观缩孔、缩松缺陷。     

铝合金搅拌摩擦焊接过程传热和塑性流动数值分析

利用大型计算流体动力学软件FLUENT,建立铝合金板搅拌摩擦焊接过程热流耦合三维有限元模型。通过求解三维质量、动量和能量守恒方程,得到焊接过程粘塑性金属三维流场和温度场。结果表明,相比较搅拌头的进给速度,搅拌头转速对促进其周围塑性金属流动效果明显。同时与纯流场模型相比,热流耦合模型显示金属流动性较充分。此外,仿真得到的温度场得到了实验结果的验证。     

圆筒平盖封头压力管的应力数值分析

根据有关理论在某圆筒平盖封头压力管受内压作用时 ,对其两大组件 (平盖封头和内压圆筒 )中的应力分布进行了理论计算 ,也对整个结构 (包括焊接区 )进行了不同载荷下应力分布的数值计算。分析了各组件和焊接区的应力分布、可能的失效区域以及失效载荷。     

穿甲模拟弹侵彻不同厚度钛合金靶板的数值分析

运用AUTODYN非线性显式动力学程序对不同厚度钛合金靶板受105 mm钨合金穿甲模拟弹的侵彻过程进行数值模拟计算,给出钛合金靶板的厚度效应规律:钛合金靶板抗105 mm穿甲模拟弹的相对防护系数N与靶板厚度b间的关系曲线近似躺倒的"S"形状,随靶板厚度b的增加,相对防护系数值N先降低后增大又降低;钛合金靶板厚度b≤50 mm时,随厚度b的增大,靶板对105 mm钨合金穿甲模拟弹的动能消耗线性单调增大。     

Dynamic analysis of a guided projectile during engraving process

The reliability of the electronic components inside a guided projectile is highly affected by the launch dynamics of guided projectile. The engraving process plays a crucial role on determining the ballistic performance and projectile stability. This paper analyzes the dynamic response of a guided projectile during the engraving process. By considering the projectile center of gravity moving during the engraving process, a dynamics model is established with the coupling of interior ballistic equations. The results detail the stress situation of a guided projectile band during its engraving process. Meanwhile, the axial dynamic response of projectile in the several milliseconds following the engraving process is also researched. To further explore how the different performance of the engraving band can affect the dynamics of guided projectile, this paper focuses on these two aspects： （a） the effects caused by the different band geometry; and （b） the effects caused by different band materials. The time domain and frequency domain responses show that the dynamics of the projectile are quite sensitive to the engraving band width. A material with a small modulus of elasticity is more stable than one with a high modulus of elasticity.     

铸态铍铝合金淬火过程温度场和应力场的模拟

利用ANSYS软件的热分析模块对铸态铍铝合金飞轮盘工件淬火过程进行模拟,分析工件在沸水淬火过程中其内部的温度场和应力场的变化情况,直观的得到淬火工件内部特殊节点的温度及应力变化规律。模拟结果表明,工件的不同部位,温度下降速率不同,但温度的最大值至始至终集中在轮壁外侧,最小值集中在工件棱角边缘。整个淬火过程中,温度变化的不一致容易导致内应力在局部区域分布不均,当内应力数值超过铍铝合金的屈服强度时,便会引起工件的局部变形甚至开裂。     

GH4169合金开坯锻造中组织演变的数值分析

GH4169合金的大直径锻棒是生产燃气涡轮发动机涡轮盘等大尺寸锻件的重要材料。主要由开坯锻造工艺制备,得到组织均匀细小、性能优良的锻棒,显著地提高锻件的性能。开发了GH4169合金的微观组织预测系统,对GH4169合金开坯锻造过程中的组织演变规律进行三维热力耦合数值分析。     

UHMWPE纤维层合板防弹性能数值分析研究

为研究UHMWPE纤维层合板的抗弹性能,将力学本构模型简化为面内"各向同性"模型和层间"节点力"模型,利用Abaqus 6.9实现全部分析过程,并根据分析结果讨论UHMWPE纤维层合板的失效模式。研究表明:简化后的模型能够较好地模拟UHMWPE纤维层合板的抗弹过程;在立方体破片高速侵彻时,靶板表现出明显的3阶段破坏,弹体发生镦粗和侵蚀现象,剩余速度和靶板变形的凸包高度跟试验值较为一致。