薄环-紊动射流小孔挤压油膜阻尼器压力特性EI北大核心CSCD

为研究单层弹性环式挤压油膜阻尼器(elastic ring squeeze film damper,ERSFD)的油膜压力特性,建立薄环-紊动射流小孔模型。通过平面薄环弯曲理论和普朗特边界层理论分别计算弹性环变形和阻尼孔出口净流速;分析弹性环柔度、阻尼孔直径及进动角变化对油膜压力特性的影响,并开展外腔油膜压力多转速测量试验。结果表明:外腔油膜压力随弹性环柔度的减小而下降,但随阻尼孔直径的减小而增加;对于内腔油膜压力,阻尼孔直径的影响与外腔相似,但减小弹性环柔度导致压力增加。试验表明,外腔油膜压力在不同转速下均同步方位角周期变化,而高转速时,压力幅值略有增加。     

半封闭圆管冲击射流流动特性PIV试验研究

为研究封闭板对长直圆管冲击射流流动特性的影响,采用粒子图像测速技术对不同雷诺数Re(5 084～13 926)和冲击距H/d(2～6)条件下的流场进行了测量,统计分析了回流区运动规律、势流核长度变化、射流冲击前卷吸特性、壁面射流扩展率及速度衰减指数.试验结果发现:①雷诺数和冲击距对回流区运动特征的影响规律与半封闭孔板冲...     

凹槽结构对冲击射流流场和声场特性的影响研究EI北大核心CSCD

采用数值模拟和试验研究相结合的方法探究了开槽斜板对射流冲击噪声及壁面横向射流尾迹的影响,并分析了其降噪机理。试验方面,采用PIV技术和远场传声器弧阵列在半消声室内测量了冲击射流流场和声场特性,数值模拟则采用分离涡模拟方法(detached-eddy simulation,DES)和FW-H声学比拟法相结合的混合方法,数值结果与流场/声场试验测量结果吻合较好。研究发现:冲击斜板的存在增加了冲击射流流场上游方向的声辐射;所有压比下,斜板表面凹槽结构都能够明显抑制横向流动,但只在NPR>2.5时,开槽斜板才能较好的抑制冲击射流噪声;开槽斜板主要是降低2500 Hz附近的纯音幅值,对3500~4500 Hz内的多个纯音基本不产生影响,因为凹槽结构会耗散掉冲击射流滞止区内的旋涡对,但不会影响射流剪切层涡脱落频率(3750 Hz)及该频率附近的纯音;开槽斜板对横向流动的抑制效果高达46%,且不同槽宽、槽深的开槽斜板均能够有效控制冲击射流横向流动尾迹。     

平面射流的汽车天窗风振降噪特性EI北大核心CSCD

为探究平面射流对汽车天窗风振噪声的降噪机理,使用大涡模拟对带有平面射流的现代简易车厢模型进行数值仿真,分析了射流参数改变时平面射流的降噪效果变化。结果表明:添加平面射流后脱落漩涡的运动轨迹发生变化,车厢内的压力波动降低,风振噪声得到抑制;更大的射流速比和射流开口宽度能带来更好的降噪效果;不同射流角度下的降噪效果不同,降噪效果最好的射流角度区间约为110°~130°;探究了射流参数、射流轨迹与降噪效果之间的关系,为平面射流降噪装置的开发设计提供参考。     

整星减冲击装置设计及试验研究EI北大核心CSCD

减冲击装置可以有效降低基础对有效载荷的冲击,在航天领域内的有效载荷及箭体分离过程中应用广泛。建立了减冲击装置数学模型,设计优化了结构尺寸,并制作了减冲击环样机;在响应板式爆炸冲击台上开展了冲击试验,并对冲击数据进行了冲击响应谱分析。结果表明,所设计的减冲击装置满足指标要求,而且大幅衰减了冲击幅值;此外,讨论了阻尼层对结构动力学特性及减冲击特性的影响;减冲击环结构适用于航空航天冲击环境,也适用于各类导弹仪器舱的整体冲击隔离,具有广阔的应用前景。     

反复一维冲击下钙质砂动力特性SHPB试验研究EI北大核心CSCD

南海岛礁建设桩基工程面临钙质砂地层问题,利用改进的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置研究钙质砂在反复冲击荷载作用下的动力特性。共进行28次反复一维冲击试验,得到钙质砂和石英砂的应力-应变、一维压缩特性以及吸能效率曲线,以探讨反复一维冲击荷载作用下冲击次数、含水率和相对密实度等因素对两种砂样动态力学响应的影响。结果表明:钙质砂由于颗粒形状和矿物组成的不同,其动态表观模量(动刚度)在首次冲击以及反复冲击多次后都约为石英砂的10%;随着反复冲击的进行,两种砂样不断密实,表现为刚度增大、可压缩性减弱;首次冲击下钙质砂和石英砂的屈服应力分别约为3.20 MPa和9.33 MPa,此后颗粒开始大量破碎,压缩指数分别约为0.87和0.41,反复冲击后两种砂样的屈服应力分别增加到6.14 MPa和12.54 MPa;钙质砂的吸能效率高于石英砂,不同含水率和不同相对密实度钙质砂样吸能效率在多次冲击后趋于接近。     

岩弹冲击破岩规律试验研究EI北大核心CSCD

针对深部岩层掘进过程中钻具磨损快、掘进效率低等问题,基于粒子冲击破岩技术,提出采用高压气体驱动加速岩弹冲击预裂掘进面岩体,减少钻具磨损。通过SHPB试验和三维扫描试验,测试岩石破坏吸收能和新增表面积,构建岩石冲击破坏吸收能理论模型;采用自主研制的岩弹冲击破岩试验装置研究了气体压力、岩弹质量及岩性对破岩效果的影响。形成了以下结论:基于实测岩石破坏吸收能和新增表面积,得出试验花岗岩岩样比表面自由能γs为6.34 mJ/mm^(2);增大气体压力能够有效提高岩弹冲击动能,使花岗岩吸收能和新增表面积增大,同时岩弹破碎和弹射耗散能随之提高,岩弹冲击动能转化为花岗岩破坏吸收能效率降低;吸收能与岩弹质量和动能乘积成幂次方关系,保持气压不变,增大岩弹质量可在一定范围内提高岩弹冲击动能和花岗岩破坏吸收能,提升破坏效果。但过多提高岩弹质量,导致其动能降低,从而使吸收能转化效率降低。不同岩性的岩石比表面自由能不同,但气体压力、岩弹质量对不同岩性岩石冲击破坏效果的影响基本一致。研究结论为硬岩辅助掘进提供理论和技术支撑。     

层理煤岩SHPB冲击破坏动态力学特性实验EI北大核心CSCD

为了研究层理对煤岩动态力学破坏特征的影响,利用75mm大直径分离式霍普金森压杆(SHPB)动载实验装置,采用纺锤形子弹和超声波检测仪,开展层理原煤试样(垂直层理和水平层理取样)和均质性较好的砂岩试样冲击破坏动态力学特征对比实验。实验结果表明:(1)纺锤形子弹产生的近似半正弦波加载具有平缓应力波上升沿特征,更适合煤岩类脆性材料动载实验;(2)煤体层理使超声波垂直穿过时产生层理效应,导致波速严重衰减,试验中水平层理取样的原煤超声波波速约为垂直层理的2倍;(3)层理原煤和砂岩的动载破坏应力-应变曲线差异较大,层理特征是导致原煤具有较长塑性变形阶段和曲线波动性的重要因素;(4)砂岩的动态弹性模量比层理原煤试样大1个数量级,层理影响了煤岩冲击破坏动力学特性。     

冲击载荷下航空发动机转子振动特性试验方法EI北大核心CSCD

以某舰载涡桨发动机动力涡轮转子为研究对象,基于动力学相似设计原则设计了与真实转子动力特性一致的模拟转子,并验证了动力学相似设计的正确性。提出一种冲击载荷下转子振动特性试验方法,在振动台上开展高速电机抗冲击性能和转子在冲击载荷下的振动特性试验研究,验证了高速电机具备不低于10 g的垂向抗冲击性能,提取了转子在冲击载荷下的瞬态振动响应,获取了冲击时振动响应主要频率成分。研究表明,模拟转子动力特性与真实转子具有良好一致性,冲击时振动响应基频不变,但存在较复杂的其他频率成分。研究为某舰载涡桨发动机的研制提供了技术支持,为转子在冲击载荷下的动力学试验提供了方法。     

小口径喷嘴冲击射流噪声锯齿特性及机理研究

测量了3毫米口径轴对称收缩喷嘴射流冲击大平板产生的噪声随冲击距离变化的特性。发现远场噪声随冲击距离的变化呈锯齿状，射流上游的噪声频谱上有粗缓、跨较宽频带的尖峰。根据不同唇厚喷嘴的实验对比，判断这些现象跟反馈有关，称为反馈噪声，而且正是反馈噪声与湍流噪声的相互作用，导致这种锯齿现象和射流上游的宽频尖峰。     

基于ALE算法的高速水射流对船体表面冲击特性研究EI北大核心CSCD

为探究水射流清洗附着物对船体表面的损伤影响,基于ALE算法研究了不同入射角θ和不同流速v冲击船体表面过程中射流的冲击压力特征和应力特征。结果显示,随着入射角θ增大,靶件所受冲击压力会出现水锤压力与滞止压力阶段。高压水射流动能在适当入射角θ增加,入射角过大(θ=20°)反而会使其降低。以一定入射角θ冲击靶体时,由于剪切效应加强靶体表面与内部应力分布比垂直冲击时更复杂,得出对船体表面材料影响最小的参数组合和最大主应力与射流参数入射角和速度的拟合公式。研究结果对水射流清洗船体表面附着物的应用具有较好的理论意义与实际应用价值。     

Hopkinson杆式冲击疲劳试验方法研究EI北大核心CSCD

在民用与国防领域,装备或结构部件常常受到高加载率的重复冲击,即冲击疲劳问题。冲击疲劳试验装置是研究冲击疲劳问题的基础,该研究提出一种分离式Hopkinson杆式冲击疲劳试验方法。首先通过真空系统使撞击弹复位,在加载过程中通过弹性约束对入射杆进行限位,最后利用电动推杆使透射杆和试样复位,以上过程通过PLC控制器控制。这种方法操作简易,能通过在杆上的信号采集实现冲击波的连续实时显示,并能改变撞击体几何构形以产生不同形状(梯形波、三角波或半正弦波)和不同加载率(8×10^(5)~3×10^(6)MPa/s)的冲击加载波,加载频率范围在0~0.5 Hz。最后利用高强钢圆柱试样和含有工艺缺陷的增材制造316L不锈钢三点弯曲试样对试验方法进行了验证,证明该方法有效可靠。     

主管受拉的K形圆管节点抗冲击性能试验研究EI北大核心CSCD

管节点是钢管结构的传力构件,在撞击、爆炸等突发事故中,节点可能因受到冲击荷载而被破坏,严重时甚至会引起结构坍塌。为研究不同主管径厚比以及初始受力状态对节点抗冲击性能的影响,本文采用落锤试验机对两组主管径厚比不同的K形圆管节点进行了抗冲击性能试验研究。每组3个试件,其初始受力状态分别为:主管及支管未施加初始轴力、主管施加轴拉力两支管同时施加轴压力、主管施加轴拉力两支管分别施加轴拉力和压力。基于试验结果,比较了国内外相关规范的冲击承载力确定方法。研究结果表明:所有节点的破坏模态均主要表现为主管顶部受冲击区域的凹陷破坏;冲击过程中,初始受力状态相同时,主管径厚比较大的试件的主管局部凹陷变形与横向变形分别增大了19%和3%,冲击力峰值降低8%,冲击持时增加11%;主管径厚比相同的试件中,主管及支管未施加初始轴力的试件的主管局部凹陷变形最小,冲击力最大,冲击持时最短;将冲击力时程曲线平台值作为抗冲击承载力较为合适。     

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。     

射流噪声测量中远场测量边界影响研究EI北大核心CSCD

射流噪声实验是射流噪声产生机理及降噪措施研究的最重要手段之一。为确保射流噪声远场测量数据可信,远场传声器的布置需在远场条件和最终数据的信噪比之间进行合理的选取。通过严格的射流噪声模拟装置,采用精细的声学测量及修正手段,系统的研究了射流噪声不同测量角度及位置、不同射流速度等因素对远场测量结果的影响规律,并对射流噪声频谱随距离的增加而变化的特性进行了机理分析。通过试验确定了射流噪声远场测量时的最小远场边界条件,对于不满足远场边界条件的远场噪声测量,给出了适当的修正的方法。     

航天器插装型元器件冲击损伤边界研究EI北大核心CSCD

航天器插装型元器件在严酷的冲击环境下容易发生损伤失效,影响航天电子设备正常工作,甚至造成飞行事故。采用冲击动力学响应分析的方法构造了插装型元器件的冲击损伤边界,并针对航天器常用的插装型元器件——SMA(Sub-Miniature-A)射频同轴连接器开展数值仿真与冲击试验,对插装型元器件的冲击损伤边界进行验证。结果表明,当冲击环境优势频率(Dominant Frequency)低于元器件一阶固有频率时,插装型元器件冲击损伤边界为冲击环境的绝对加速度响应渐近线;当冲击环境优势频率高于元器件一阶固有频率时,插装型元器件冲击损伤边界为冲击环境的相对位移响应渐近线。研究成果可以为基于损伤等效的冲击试验条件等效技术研究与航天器环境适应性设计提供重要基础。     

基于两体碰撞的冲击放大机理研究EI北大核心CSCD

为了研究冲击放大方法,将经典碰撞理论和动态接触理论结合,建立了双质量冲击放大器运动学模型,推导出加速度、加速度放大倍数计算公式。研究了碰撞持续时间比、(放大台与跌落台)质量比、波形发生器刚度比对加速度放大倍数的影响,最后通过试验对两体碰撞理论进行验证。结果表明,加速度放大倍数随着质量比的增加而减小,随着波形发生器刚度比、碰撞持续时间比的增加而增大。     

SHTB的拉伸冲击波谱加载方法研究EI北大核心CSCD

为了理解动态变形和塑性流动过程中,加载历史和应变率变化对材料性能的影响,基于直接拉伸式Hopkinson杆原理,使用不同几何形状的反射杆代替凸缘法兰,在加载杆中连续产生多个不同幅值的加载冲击波,使材料在动态变形的过程中应变率阶跃变化。结果表明:(1)该方法可以将加载波的脉宽延长3倍以上,有利于进行低应变率、大变形的材料试验;(2)加载应力波的幅值阶梯变化,使试样在加载过程中应变率发生跳跃变化;(3)通过控制反射杆的长度可以有效控制加载脉冲的间隔,将材料的应变率效应和温度效应解耦,用于揭示不同脉冲幅值作用下试样变形损伤机制。试验证明,基于SHTB原理的拉伸波谱的加载方法可以快速、精准、稳定地实现对试样的连续多次动态加载。     

脉动冲击射流的传热特性研究

为了深入理解脉动冲击射流的传热传质特性,研究脉动流的温度相关热物理性质对于靶面局部努塞尔数分布的影响,分别对正弦和方波非稳态脉动冲击射流进行了数值模拟.结果显示单个正弦脉冲的强化传热并不明显,而方波脉冲的强化传热效果却十分明显.对于脉动冲击射流中的流场分析表明,靶面上的瞬态换热效率与非线性热力学和水力学边界层随时间的发展密切相关.     

深空探测着陆器着陆冲击动力学相似技术研究EI北大核心CSCD

针对未来目标天体表面低重力场模拟,推导了探测器软着陆动力学相似性关系,提出了一种通过改变探测器着陆初始条件,并对试验数据进行后续处理来模拟目标天体表面低重力场的新方法,通过算例验证了该方法对于不同的探测器状态及土壤状态均具有广泛的适应性。通过该方法进行探测器的相关低重力场模拟试验,可以使用探测器原型且试验设备简单、操纵容易,具有很强的实用性,方便进行探测器主要参数的优化设计,该方法可用于后期月球探测、火星探测及其他地外天体低重力模拟试验中。