飞秒激光螺旋加工小孔几何参数演化实验研究

为了研究飞秒激光螺旋加工工艺参数对小孔成形过程的影响,以304不锈钢为靶材,选取飞秒激光螺旋钻孔工艺的主要参数,基于L25(56)正交表设计了5因素5水平正交实验,分析单脉冲能量、重复频率、旋转速率、焦点下移速率、吹气压力对烧蚀深度影响的显著水平;基于反向传播(BP)神经网络建立这5个因素与材料烧蚀深度之间的关系模型,并利用正交实验数据对网络进行训练,通过附加钻孔实验数据对所建立网络的泛化能力进行测试,结果表明所建立的模型预测误差在3%以内;针对螺旋钻孔的特征参数——焦点下移速率设计单因素实验,得到了飞秒激光螺旋钻孔过程中焦点下移速率对小孔成形影响的规律。     

改进鲸鱼优化算法及涡轮盘结构优化

涡轮盘是航空发动机的核心零件,通过智能优化算法对涡轮盘结构进行优化,降低涡轮盘质量,有助于提升推重比。研究并改进了新型鲸鱼优化算法对涡轮盘截面进行结构尺寸优化。改进的鲸鱼优化算法中创新引入差分变异策略,交叉操作和常规变异策略以增强鲸鱼优化算法跳出局部最优解的能力。特别地,以改进的鲸鱼优化算法（Decomposition evolution based whale optimization algorithm,DEWOA）为例对Isight平台进行二次开发,与Isight平台中的五种算法和基本鲸鱼优化算法就八个单目标测试函数进行了对比,在均值和方差等指标验证了改进算法的稳定性和寻优性能。而且,将结合改进鲸鱼优化算法的Isight优化模块组件与有限元分析方法在Isight平台中集成为全自动化优化流程,对航空发动机涡轮盘进行结构优化,并与其他四种算法的涡轮盘结构优化结果进行对比。实验结果表明改进的鲸鱼优化算法对涡轮盘减重达26.09%,超过自适应模拟退火算法减重比2.24%,超过多岛遗传算法减重比5.29%,超过鲸鱼优化算法减重比1.94%,落后于指针自动优化算法减重比0.39%,但改进的鲸鱼优化算法收敛速度更快,达到最优解的代价更小,表明了改进鲸鱼优化算法在工程实际问题上的实用性和通用性。     

通用的插值补充格子Boltzmann方法应用于计算气动声学

提出将通用的插值补充格子Boltzmann方法（GILBM）应用于非均匀网格进行计算气动声学研究. 通过顶盖驱动方腔流、低雷诺数圆柱绕流算例验证GILBM数值模拟方法的正确性. 在此基础上,将该方法应用于高斯脉冲传播、周期性声源传播、二维圆柱绕流的气动噪声计算. 研究结果表明,GILBM方法可以在非均匀网格上较好地模拟高斯脉冲及周期性声源声波的传播过程,计算结果与解析解较吻合. GILBM方法能够模拟非均匀贴体网格下的圆柱曲面边界由于涡脱落造成的气动噪声的产生和传播过程,可以较好地捕捉到近场及远场的声压传播. 圆柱绕流声学特性呈现出偶极子现象,计算结果与参考文献较吻合,证明采用GILBM方法在非均匀网格中模拟声传播问题的正确性及求解气动声学问题的可行性.     

高阶弯曲激波理论及其典型应用研究

高超声速飞行器高度一体化的气动反设计需求使得传统的直线型激波理论已经难以适用,从理论、方法和应用三个层面对开展的高阶弯曲激波理论相关研究进行了介绍.在理论方面,将弯曲激波理论向高阶领域拓展,为超声速流场的设计与分析奠定了理论基础;在方法方面,基于流线-特征线坐标系提出了弯曲流线特征线法,实现了全流场气动参数及其梯度的高...     

桨尖开孔参数对旋翼流场特性的影响研究

采用CFD数值模拟方法开展了基于桨尖开孔的旋翼桨尖涡抑制研究,重点分析了开孔位置、数目、直径等参数对桨尖涡结构和旋翼气动性能的影响。旋翼流场数值模拟通过求解旋转坐标系下的Navier-Stokes方程,采用格点格式的有限体积法,结合非结构重叠网格技术。无黏通量计算采用二阶中心格式加人工耗散,湍流模型采用Spalart-Allmaras模型。数值研究表明:桨尖开孔的位置对桨尖涡削弱效果的影响很小;开孔数目越多,孔径越大,桨尖涡的削弱效果越好;开孔旋翼的升力系数较无开孔构型小幅增加,而功率系数则较大幅度增加。