振荡激波作用下壁板的非线性动力学特性分析EI北大核心CSCD

冲压发动机内部的激波串往往存在振荡特征,揭示此种状态下壁板的气动弹性特性对结构安全性具有重要指导作用。基于vonKármán大变形理论和当地一阶活塞流理论,采用Galerkin方法建立了振荡激波作用下壁板的非线性动力学方程,通过龙格⁃库塔法对非线性动力学方程进行数值积分求解,在不同的系统参数(即激波强度、激波振荡幅值以及振荡频率)下,取来流动压为分岔参数,研究壁板在振荡激波作用下的分岔及混沌等复杂动力学特性。计算结果表明:与激波位置固定情况相比,壁板在振荡激波作用下表现出更加丰富的动力学行为,其分岔特性更加复杂。极限环幅值随着激波强度和振荡幅值的增大而增大。激波的振荡容易激发出混沌运动,并且通往混沌的道路为准周期道路。激波强度的增大不会改变通往混沌的道路,而当激波振荡幅值大幅度提高时,不仅混沌区域显著增大,通往混沌的道路不再是准周期道路,而是经历更为复杂的过程进入混沌。     

喷管非轴对称性对超声速欠膨胀射流激波啸叫影响实验研究EI北大核心CSCD

喷口外形是影响超声速射流激波啸叫模态特性的重要因素之一。对矩形射流以外的非轴对称喷管的超声速射流激波啸叫研究较为缺乏。为研究非轴对称收缩喷管对超声速射流激波啸叫的影响,针对圆形射流、正方形射流和正三角形射流的激波啸叫特性开展了实验研究。研究发现相比圆形喷管和正方形喷管,三角形喷管具有很大的抑制激波啸叫噪声的降噪潜力。采用方位角重构的方法对不同喷管外形的超声速射流激波啸叫开展了模态特性分析,结果表明,圆形射流、正方形射流和三角形射流激波啸叫A模态和B模态的基频模态特性基本一致,而A模态的倍频模态特性存在一定差异。在完全膨胀马赫数大于1.32时,三角形射流出现了特有的激波啸叫模态,其基频和倍频均为轴对称模态。     

振荡激波作用下受热壁板主共振特性分析EI北大核心CSCD

冲压发动机内部的激波串往往存在振荡特征,研究振荡激波作用下受热壁板的主共振特性对结构安全性具有重要指导作用。基于Von-Karman大变形理论和当地活塞流理论,采用Galerkin方法建立了振荡激波作用下壁板振动的动力学模型,通过龙格-库塔法对非线性动力学方程进行数值计算获得系统非线性振动响应,发现受热壁板在振荡激波作用下存在振动突跳和双稳态现象等典型的非线性动力学行为,并分析了振荡激波强度、激波振荡幅值、温度、激波振荡的中心位置、来流马赫数对系统振动突跳和双稳态特性的影响。结果表明:随着振荡激波强度、激波振荡幅值和来流马赫数增大,系统共振峰值不断单调增大,而双稳态区间由不存在先变宽、再变窄直至消失,然后再急剧变宽;温度增大会对系统产生“刚度弱化效应”;将激波振荡的中心位置向壁板两端移动可有效地降低系统共振峰值并抑制振动突跳和双稳态现象。     

电容薄膜真空计的温度特性研究北大核心CSCD

电容薄膜真空计(Capacitance Diaphragm Gauge,CDG)是一种常用的粗低真空测量传感器,具有较高的测量精度和稳定性。温度是影响真空计量准确性的重要因素之一,环境温度的变化会导致CDG的测量结果发生较大的偏移。为探究温度对CDG测量结果的影响情况,开展了温度环境实验,考察了保温型与非保温型CDG在-30℃~50℃环境中测量结果的变化情况。实验结果表明,保温型CDG在额定温度0℃~45℃环境中测量结果较为稳定,温度高于或低于该区间范围时,测量结果会发生一定程度的偏移;温度对非保温型CDG造成的影响较大,利用温度-压力误差曲面可以修正CDG误差,提高真空计测量精度。     

超声速运行时管道列车激波特性分析

空气已经成为高速列车进一步提速的关键制约因素之一,为发展下一代更高速的交通运输系统,低真空管道和超高速列车结合的创新性交通运输系统构想得以提出和发展。本文建立管道列车二维计算模型,基于验证的网格和湍流模型开展超声速列车运行管道激波特性分析。结果表明：超声速列车运行时,列车前方激波以正激波形式形成壅塞区段向前推进;正激波位置随运行时间前移,压力激增的位置同步前移,但激波前后的压升比值基本不变;运行时间和运行马赫数影响壅塞区段长度;激波会在管道和列车车体之间以及尾流区域进行多次马赫反射形成激波串,随着运行时间的增长,管道车体之间激波减弱,车尾激波及反射激波强度增强。     

偏置电压极性对力反馈电容式微加速度计特性的影响分析

对电容式加速度计,为测量其电容的变化,通常需要带直流偏置的交流电压信号来驱动。驱动信号产生的静电力有时会干扰器件的测量和正常工作。文章中定量分析了带有电压反馈的双边驱动信号对器件特性的影响。对于这种驱动方式,正-负和正-正的直流电压偏置可以改善器件的测量线性度,基本消除由驱动信号导致的吸合效应,而负-负和负．正的直流电压偏置会使驱动信号引起的吸合效应增大,从而大大缩小了器件的安全工作范围。     

削弱接受受内反射激波能量的实验研究

通过对现有的削弱气波机接受管内激波能量的方法进行一一比较后提出了一种新的削弱反射激波能量的方法，即利用一种新型的填料－“多孔填料”使之与反射激波相互作用，削弱其能量，达到提高制冷效率的目的，通过实验对这种方法的可行性进行了验证，并对现象进行了简单的理论分析。     

碱金属对煤灰熔融特性的影响机理北大核心CSCD

碱性矿物质是高碱煤灰沾污结渣的重要影响因素。本文首先通过影像式烧结点试验仪研究了一种准东高碱煤与四种非高碱煤灰的熔融特性,并利用电感耦合等离子体-原子发射光谱(ICP)、X射线衍射仪(XRD)对高碱煤灰熔融过程中元素迁移及矿物变化进行研究,在此基础上,进一步利用量子化学理论从微观层面分析了碱性矿物质降低高碱煤灰熔融温度的机理。结果表明:高碱煤比其他四种非高碱煤初始熔融温度低60℃到110℃;随着高碱煤制灰温度的升高,初始熔融温度也由700℃逐渐升高至770℃,初始熔融的量也随之降低,其沾污、结渣倾向减弱;灰中K_2SO_4、NaAlSiO_4参与灰中低温共熔体的生成,随着温度的升高其物相逐渐消失;灰中碱性矿物NaAlSi_3O_8的相变活性位点优先受到灰中K^+、Mg^(2+)、Na^+、Ca^(2+)等离子势较低的离子攻击,使其矿物体系中硅氧四面体[SiO_4]^(4-)与铝氧四面体[AlO_4]^(5-)分离成片段,进而发生分子段的重组,形成熔点更低的低温共熔体而增加灰中液相。     

同步器同步过程对变速器动力学特性的影响分析EI北大核心CSCD

为了改善某载货汽车变速器换挡同步阶段的换挡质量及该变速器的动力学特性,综合考虑了加载状态变速器中各零部件引起的系统叠加变形。基于多体动力学理论,建立了该变速器动力学分析模型;在此基础上量化计算了影响变速器动力学特性的相关参数,并提出了改善变速器动力学特性的措施及方法。研究结果表明,变速器的换挡质量及动力学特性得到明显改善,为改善变速器动力学特性提供了借鉴。     

三维编织复合材料的热激波传播衰减特性

采用保护环式石英压电测量技术，在“闪光2号”脉冲电子束加速器上，进行了三维编织复合材料的热激波传播衰减特性实验研究。实验结果表明：（1）在电子束能注量为570-970J/cm^2，对厚度为10mm的三维编织得合材料，其热激波应力峰值约为0.15-0.39GPa，只有相同条件下LY-12铝的6%左右。这说明三维编织复合材料具有良好的衰减热激波的性能；（2）热激波在三维编织材料的传播中，相对LY-12而言，其上升和作用时间都被明显展宽。     

激波风洞测力信号的频域数据深度学习建模分析方法EI北大核心CSCD

高精准度气动力测量是激波风洞试验中的关键技术。在开展测力试验时,测力系统在风洞流场起动瞬间的冲击激励下产生振动,但振动信号无法在较短的有效试验时间内快速衰减,导致天平输出信号中耦合了惯性干扰。基于深度学习技术,对激波风洞天平信号在频域内开展数据处理,并针对动态信号的频域特征进行卷积神经网络建模分析,旨在消除测力信号中的惯性干扰。在频域模型训练样本和验证样本的结果分析中,天平信号的大幅惯性振动干扰被消除,达到预期的结果,验证频域建模分析方法的有效性和可靠性。此外,对处理结果进行误差分析,进一步验证该方法在激波风洞天平数据处理中具有较好的工程应用价值。     

二维管道列车交会激波特性分析

列车在低真空管道内运行可以极大的减少阻力,但同时面临激波效应等难题。建立二维管道仿真模型,采用可压缩非定常SST k-ω湍流模型并结合滑移网格技术,研究不同起始交会距离、速度、时间下管道内激波演变规律。结果表明：两车相距较远时,列车前方壅塞区段向前推进,壅塞长度随时间线性递增,正激波相互扰动时,阻力/压力绝对值激增;两头车交会时,阻力/压力绝对值再次激增达到最大值,随列车的运行又急剧下降到相对平稳状态,交会过程中阻力/压力沿车尾方向先降低后增大。车尾区域存在激波、膨胀波相互交叉干涉现象,波系较为复杂,沿车尾方向激波反射强度减弱。随交会距离的增加,列车行驶在短、中长隧道（<1500 m）阻力/压力变化剧烈,长隧道（>1500 m）阻力/压力变化幅值较小。随速度的增加,列车前方壅塞区段长度缩短,阻力/压力绝对值增大,车尾激波串长度增加,强度减弱。     

预应力式压电能量采集器的模型和试验分析EI北大核心CSCD

为提高振动能量的采集效率,设计了一种基于预应力梁的压电能量采集器。基于欧拉-伯努利梁理论,建立了基础激励条件下含预应力压电陶瓷悬臂梁的动力学模型,并利用数值仿真的方法对其输出功率、电压等性能进行分析。最后搭建了试验平台对上述预应力能量采集器的样品进试验测试,对其输出电压、输出功率和自由端位移与预应力大小关系进行分析和研究。试验结果显示在相同条件下,5.9 N轴向预拉力作用下的压电能量采集器的开路电压比无预应力条件下提高了11.6 V。对相同容量的电容的充电试验结果表明,含5.9 N轴向预拉力的压电能量采集的平均充电电压比无预应力情况下提高了1.55 V。数值仿真和试验结果均显示含预应力的PEH的能量采集效率得到明显提高。     

不同驱动气体对激波管校准系统特性的影响分析

不同的驱动气体、膜片厚度、传感器外形结构差异等因素均会影响校准系统的准确度,该文主要针对不同驱动气体对校准准确度的影响进行对比分析。选取空气、N_2、CO_2和H_24种气体作为高压区驱动气体,在相同厚度膜片下,根据兰基涅-胡果尼方程计算出破膜后各气体所产生的入射激波阶跃压力和反射激波阶跃压力,通过相关试验验证计算结果并考察不同气体所产生激波的上升时间、超调量等动态特性指标。试验结果表明:用不同气体驱动时,所产生激波的阶跃压力幅值大小差异明显,其中CO_2源产生的激波阶跃压力幅值最小,H_2源产生的激波阶跃压力幅值最大,所产生激波的动态特性差异不大,对激波管校准试验中高压区驱动气体的选择具有参考意义。     

基于电压的压电悬臂梁剩余寿命预测EI北大核心CSCD

压电悬臂梁广泛应用于振动能量收集器的设计。然而,长期经受振动激励很容易导致其产生疲劳损伤,致使压电体发生失效。旨在研究一种基于电压的压电悬臂梁剩余寿命预测方法,实现压电悬臂梁的寿命预测。首先,设计压电悬臂梁振动试验系统,测试压电悬臂梁的共振频率、发电电压和循环加载次数。然后,基于试验测得的共振频率定义损伤,建立电压变化与损伤的关系。最后,以电压变化率为损伤指针,建立压电悬臂梁的剩余寿命预测模型,利用试验结果证实寿命预测模型的准确性。结果表明,共振频带激励下,该模型可预测压电悬臂梁的剩余寿命,损伤率D在0.4~0.8区间内,预测误差小于15%;当损伤率D在0.8~1.0区间内,误差小于5%;当D小于0.4时,误差较大。     

小角度偏转离子能量分析器性能仿真研究北大核心CSCD

能量分析器是对荷能粒子进行分析的重要仪器,其在空间粒子探测方面有着越来越广泛的应用。本文基于带电粒子在静电场中的运动理论以及粒子碰撞理论,利用多物理场仿真软件COMSOL,对一种小角度偏转离子能量分析器进行了仿真研究。模拟计算了不同入射离子能量下的离子运动轨迹,分析了不同入射离子能量和微通道板电压对分析器带电粒子通过率和分辨率的影响,同时分析了温度变化对分析器工作性能的影响。计算结果表明,偏转电压与离子能量之间存在线性变化关系;微通道板电压为-300 V时,分析器的能量分辨率效果较好;温度的变化不改变分析器的能量分辨率,但对分析器的离子通过率有影响。     

电喷雾离子源性能影响因素研究综述北大核心CSCD

自Fenn发明电喷雾离子源(ESI)以来,ESI作为一种软电离技术已广泛应用于化学和生物化学分析等领域。ESI源的合理设计对ESI质谱仪的灵敏度、信噪比等有重要甚至决定性影响。近年来,科研人员通过理论推导、数值模拟、试验研究等方式对ESI源工作原理及性能影响因素进行了广泛深入研究,定性或定量地给出了多个影响因素的细节描述,对影响ESI源性能的机理有了更明确的认识,商用仪器离子源也在这些理论指导下不断改进提高。目前认为影响ESI源质谱取样效率的主要因素包括电离电压、流速、辅助气、温度、喷雾针位置、分析物性质、接口设计等,本文对该工作的研究进展进行了综述。     

接地棒辅助钻机振动特性分析EI北大核心CSCD

为分析接地棒辅助钻机工作过程中的振动并对其改进。建立接地棒辅助钻机的仿真模型,进行参数设置,对接地棒辅助钻机进行整机模态分析,得到整机的固有频率及振型,使用有限元分析法对接地棒辅助钻机进行瞬态动力学分析,得到不同电机转速、不同载荷下机器的振动加速度与频谱。通过整机动态信号测试,得出各个测点的振动加速度与频谱。仿真结果与试验结果对比,吻合度较高。仿真与试验结果表明电机转速对接地棒辅助钻机振动特性影响较大,载荷对其影响较小。对接地棒辅助钻机进行减振优化,对比优化前后的接地棒辅助钻机的振动加速度幅值与应力应变,结果表明,该优化方案对机器的减振是有效的,提高了接地棒辅助钻机工作的稳定性与使用寿命。     

激波能量的改变对制冷效率及管内波系的影响研究

建立了一套实验装置,系统地考察了气波机接受管端部加入蓄冷填料,由反射激波强度削弱所引起的制冷效率的影响程度.理论上初步建立了管内非定常流动数学模型,对接受管内激波的流动进行了数值模拟,计算结果与实验测量值趋势相同,可为气波制冷机的改造、设计及优化提供理论上的指导.     

EFP构型对其气动特性和侵彻性能影响分析EI北大核心CSCD

为综合分析爆炸成型弹丸(explosively formed projectile,EFP)的构型对其气动特性和侵彻性能的影响,实现兼具良好气动特性和侵彻性能的EFP设计。开展了EFP的成型和飞行试验,在试验验证数值有效性的基础上,基于任意拉格朗日欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)算法分析了后翻型EFP的三种典型构型(实心杆状、小空腔状、大空腔状)的成型过程及气动特性,并进一步开展了三种构型EFP侵彻半无限厚45#钢的数值模拟。结果表明:EFP小空腔结构提高了其飞行稳定性;空腔的增大降低了EFP的存速能力,实心、小空腔、大空腔三种构型的EFP炸高在1000倍弹径(30 m)时平均速度降分别为158 m/s,172 m/s,210 m/s;随着EFP空腔的增大,靶板开坑形貌由漏斗状逐渐转为等直径状。从工程实践角度设计EFP构型时:对于近距离目标应选取实心型;对于远距离目标应选取小空腔型。