高速飞行器气动光学传输效应的工程计算方法

气动光学传输效应对飞行器光学成像探测系统的性能有着十分重要的影响，它使探测器接受的图像产生偏移、抖动和模糊。文章分析了目标光线通过流场时的光学传输特性，建立了流场光学传输特性的工程计算模型，描述了气动光学传输效应对成像探测系统影响的经验模型。在此基础上，对气动光学传输效应产生的像偏移、抖动和模糊进行了数值仿真，仿真结果表明，气动光学传输效应对成像探测系统的影响与飞行器的飞行参数、成像探测系统参数和探测器积分时间等密切相关。     

高速流场气动光学效应评价方法研究

针对高速流场的气动光学机理研究,从流场的角度提出了高速流场气动光学效应的评价方法,并进行实际应用.首先基于光线追迹法的折射原理推导出表征流场的气动光学特性偏折因子,然后采用统计理论对时均流场的偏折因子与脉动流场的偏折因子脉动进行流向与法向的平面稳定性分析,最后综合时均与脉动流场的偏折因子平面稳定性联合建立高速流场的气动...     

现代光学新分支学科——气动光学

从气动光学学科发展历程出发，介绍了气动光学提出的背景，提出了气动光学的定义及内涵、研究对象和研究方法，描述了气动光学研究的主要内容：气动光学效应机理研究、气动光学效应校正方法研究、气动光学效应校正验证试验研究和高速飞行器光学窗口技术研究；详细阐述了国内开展气动光学学科理论基础、工程建模、试验原理及试验方法等研究途径，给出了一些典型的研究结果，指出了学科的应用前景和发展趋势。     

气动光学效应的数值模拟与预测

介绍了超音速飞行器的气动光学效应 ,并讨论用数值模拟来研究和预测气动光学效应的方法。     

基于坐标变换法的红外成像模型

针对气动光学传输效应,本丈提出一种用坐标旋转法追迹空间任意若干条光线得到光学传递函数(OTF)来计算成像的模型.该方法根据几何光学成像和坐标旋转变换原理,采用基于计算流体力学(CFD)网格的超高声速流场密度数据建立了成像模型,模拟出了流场的降晰效应,并且对仿真结果进行了对比分析.实验结果表明,该模型在一定的精度内反映了现有的气动光学降晰现象.最后探讨了模型的精度及工程应用的意义.     

大尺度结构对气动光学效应影响的实验研究

为了深入研究细光束穿越可压缩混合层后光束畸变的机理,本文提出将双曝光CCD相机成像技术与纹影技术相结合进行流场与光束畸变的同步测量.利用纹影技术获得可压缩混合层密度梯度场特征,进而获得大尺度结构的密度梯度场分布;利用CCD相机成像技术获取通过混合层后光束畸变特性;双曝光技术的引入可以得到大尺度结构的移动对细光束畸变的影...     

面向精密制造的光学自由曲面在位偏折测量技术

复杂光学曲面的在位测量是当前精密工程领域面临的重要难题。偏折术对光学曲面的测量精度可与干涉仪相比,而且拥有更高的测量效率、稳定性及动态范围,因此具有广阔的应用前景。但是偏折测量本质上是一个标定问题,其测量精度直接取决于几何标定的可靠性。本文结合单点金刚石切削机床设计了原位偏折测量系统,采用机床中自带的气浮转台安装辅助反射镜,在两个姿态下进行光线追迹,通过数值优化计算各元件之间的相对位置,将标定精度提高一个数量级。根据反向投影偏差的统计规律,可有效分离工件的面形偏差与位姿误差。该方法有效利用了工件的名义面形信息,将传统的位置-面形单向映射转变为双向映射,显著提高了在位测量的灵活性与效率。对于复杂的自由曲面,采用子孔径拼接测量方法,对待测的局部区域发展了精准定位技术,有效保证了迭代重构过程的正确收敛。采用离轴抛物镜等光学曲面进行实验验证,所提出的偏折测量方法的精度优于150 nm RMS。     

桥梁风屏障的气动效应及其对高速列车运行安全的影响分析

基于风-车-桥系统动力分析模型,分析了风屏障对车桥系统气动效应及桥上高速行驶车辆运行安全性的影响。以新建兰新铁路百里风区跨度16 m简支槽形梁为工程背景,通过风洞试验测试了有、无风屏障时车辆、桥梁的三分力系数,然后对强侧风作用下车辆通过桥梁时的动力响应进行了数值模拟,综合分析得到了保证列车在桥上运行安全的风速-车速阈值曲线。结果表明,对未设置风屏障的桥梁,当风速超过15 m/s即应限速行驶;而设置风屏障后,桥上车辆的运行安全性指标得到了极大地改善,即使风速达到40 m/s,列车仍可以260 km/h的速度安全运行。     

湍流超细粉碎机粉碎腔内流场的数值模拟

为了认识粉碎腔内的流场结构和流动状态,提高粉碎设备的加工效果,本文中根据湍流超细粉碎机的实验设备,建立了单曲率叶型的曲线方程,并借助先进的CFD技术,在FLUENT软件中,对用Pro/ENGINEER建立的计算模型进行了验证,模拟了两种不同叶型时湍流超细粉碎机粉碎腔内的单相三维紊流定常流场,直观显示了粉碎腔内的速度分布特性及两种叶型时粉碎腔内速度的区别,为认识粉碎腔内的流场结构和叶型的改进提供了直观的模拟结果。     

空调室内三维紊流流动与传热的数值模拟

采用三维紊流模型，应用有限容积法计算了室内空调的气固耦合传热问题，并对室内空调的气流组织形式，主要是对流速场，温度场进行了数值模拟计算，为空调室内的气流组织形式的优化设计及舒适性提供了研究依据。     

地铁对周边建筑物振动影响分析

建立了土层系统-建筑物二维共同作用有限元模型，采用Newmark隐式逐步数值积分法，从地铁列车荷载频谱特征和场地土层类型角度，分析了由地铁运行所诱发的周边建筑物振动响应规律。分析表明，在同一频率地铁振动荷载影响下，同一建筑物各楼层振动响应水平基本相同，上部楼层的振动仅比下部楼层振动有小幅上升；地铁低频段荷载对建筑物振动的影响大于高频段荷载的影响，但该低频段宽度要比建筑抗震分析中所考虑的地震荷载频段要宽；不同类型土层上建筑物的振动响应规律基本相同，表现为随建筑物距离地铁线路距离的增大，由地铁运行所诱发的建筑物的振动响应波动减小，但随土层硬度增加，建筑物的振动响应水平和衰减幅度也随之减小。     

上海地铁荷载作用下邻近建筑物振动响应分析

为进一步了解上海地区地铁运行所引起的临近建筑物振动情况,根据上海实际地层剖面建立隧道-土体-建筑物相互作用三维有限元数值模型,分析地铁运行所引起的相邻建筑物各层水平和竖向振动变化规律。其中,列车荷载由三质点振动模型求出并施加于轨道上。同时对列车运行速度、建筑物与隧道距离及建筑物楼层数等因素对振动幅值的影响进行分析。结果表明,同一建筑物内竖向振动随层高基本不变,水平向振动先减小后增加,顶层有明显的振动放大现象;建筑物各层的振动随列车车速的减小、与轨道中心距离的增大和楼层数的增大而减小;但随着楼层数的增加,建筑物各层水平向振动放大现象也更明显。     

强制涡超细分级机内腔气-固两相湍流流场数值模拟

建立了FW-Φ150型强制涡卧式涡轮分级机内腔叶片之间气-固两相流的双流体理论模型熏并利用通用的流体力学计算软件进行了数值模拟。结果表明:该涡轮分级机在正常工作状态时,内腔流场遵循强湍流流动规律;粒子群的运动规律是,粒子的粒径越大,越易向叶片外边缘聚集,直至返回分级区;随着转速的增大,流场的涡流现象越来越强,相同粒径的粒子,当转速增大到一定的程度时,出现了反流现象,使已经分离出的细粒又返回到分级区,而影响分级机的分级效率。     

Numerical Calculation of the Shear Stress Generated by the Flow Field Induced by an Oscillating Bubble Between Two Solid Boundaries

The purpose of this study is to calculate the shear stress that is produced on a surface due to the flow field induced by an oscillating cavitation bubble generated with a continuous wave (CW) laser in a saturated copper nitrate solution using COMSOL software. The calculation is based on experimental results of a previous report where cavitation bubble dynamics using high speed photography of CW laser-induced bubbles with a time resolution of 7???s per frame was studied. The shear stresses originated within the flow field around the oscillating bubbles have been calculated to have a maximum value of 9500?Pa.     

Modelling the first- and third-order properties of conceptual thick lenses by using three air-spaced thin lenses

A virtual thick-lens module comprising three air-spaced thin lenses is proposed, which is able to have the identical first-order quantities and third-order Seidel aberrations for just real thick lenses, or groups or components within any thick lens, hence it is capable of studying the aberration behaviours of conceptual lenses without detailed structures. The three thin-lens powers are first evaluated to match the required first-order quantities. Then the aberrations of each thin lens are solved to satisfy the given total aberrations. When the incident rays are changed, each thin lens will induce new aberrations according to the thin-lens formulae. The new system aberrations of the thick module are obtained by adding individual thin-lens aberrations. The module can be directly applied to finite and infinite conjugates, focal and afocal lenses, as well as telecentric and non-telecentric lenses. Examples are given to simulate two real lenses and to optimise the balanced aberrations of a conceptual zoom lens.     

Numerical Analysis of Cross-Sectional Effects During the Magnetic Pulse Disassembly of Laminate Structures

To improve the performances of engineered systems, laminate composite structures are widely used as they offer the best strength-to-weight ratio. However, maintenance and recycling of these structures still remain a challenge. One solution can be to disassemble the layers, without damaging them, so that they can be repaired, reused, or recycled. To do so, impulsive sources such as high pulsed powers are considered. Herein, the influence of transverse or cross-sectional effects on the wave propagation within the laminate and on its disassembly conditions is studied by means of two-dimensional numerical simulations performed on a model assembly using the finite element method. The specimen considered is an aluminum/steel assembly joined along a stripe. Two different modelings of the loading applied to the laminate of increasing complexity are successively considered. First, linear elastodynamic simulations show that transverse effects reduce by around 12% the maximum achievable interfacial tensile stress ratio compared with that predicted by the 1D reference model. Then, weakly coupled eddy current-linear elastodynamic numerical analyses clarify the latter result with an estimation of about 16% with respect to the 1D analytical solution. These results permit the design of experiments serving as a proof of concept of the proposed process.     

在动载作用下衬砌洞室抗爆加固效果数值分析

利用数值分析软件LS-DYNA3D程序,研究了在爆炸荷载作用下衬砌加固洞室的抗爆加固效果以及衬砌参数对抗爆加固效果的影响规律。通过分析毛洞和衬砌洞室拱顶同一位置的压力曲线,得出压应力波形及传播规律合理;经过衬砌加固的洞室拱顶峰值位移明显减少,抗爆加固效果显著;当弹性模量不大时,随着弹性模量的增大,抗爆加固效果有所提高,但当弹性模量增大到一定值时,再增加衬砌的弹性模量,其抗爆加固效果反而不佳;衬砌的厚度对洞室的抗爆加固效果有一定的影响,但当衬砌的厚度增加到一定值时,再增加其厚度并不能明显提高衬砌洞室的抗爆加固效果。     

飞机进气道／发动机匹配工作流场测试和分析

在介绍全尺寸飞机进气道／发动机匹配工作流场测试系统的基础上，给出了在发动机前安装飞机前机身后，在南面台架试车时测得的进口压力场数据，计算了进口压力场的畸变指数，分析了流场畸变图谱。