考虑气动弹性的风力机叶片性能分析

考虑气动弹性对风力机叶片的影响,采用叶素-动量理论计算气动力,采用盒形梁理论计算结构变形,耦合静气动弹性平衡方程,建立了风力机叶片静气动弹性分析程序。本文运用该程序进行了多种风速下叶片载荷及风轮性能的计算,分析了气动弹性对原设计的影响。结果表明,对于兆瓦级风力机,在大风速情况下,气动弹性对风轮性能有着明显影响,并会造成气动载荷的重新分布,影响结构设计的准确性。该方法可用于对叶片气动设计与载荷计算方法进行气动弹性修正。     

基于金属多环结构的多频段电磁超材料吸收器

设计了一种工作在微波频段的多频段超材料吸收器。该吸收器是典型的3层结构：顶层是由竖直站立的金属共面同心多环结构单元构成的二维周期 阵列，中间层是1层介质板，底层是1层连续金属板。利用电磁场数值模拟方法，模拟了顶层结构单元包含不同数目金属环时该超材料的吸收谱。结果表明，当顶层结构单元有n个环时，吸收谱上就会出现n个吸收峰。进一步的研究表明最高频率的吸收峰与顶层结构单元中多环结构整体具有的电偶极子模式的激发有关，而其他较低频率的吸收峰则与顶层结构 单元中相邻两环具有的捕获模式的激发有关。     

组合式隐身罩的设计

本文提出一种组合式隐身罩,用简单形状的组合实现复杂形状,降低材料参数计算的难度并提高其现实可行性.文中对组合式隐身罩的材料参数进行了理论分析并仿真,仿真结果证明了组合式隐身罩性能理想,并验证了组合窗口存在的合理性和可行性.这些结果为降低隐身罩材料参数计算的难度,增加了其设计灵活性和现实可行性提供了更充分的理论基础.     

多胞局域共振型超材料的减振实验研究

弹性波/声波超材料具有许多超常力学性质,为航空、航天和船舶等领域的装备减振降噪提供了新途径。本文介绍多胞局域共振型超材料的减振实验研究。该研究基于局域共振元胞的频散分析、波动传递率分析和周期结构的振动响应计算,讨论了超材料在带隙频率区内外的波动传播。设计制造了具有低频带隙的轻质周期性局域共振超材料构型,并用于空间桁架结构的振动抑制实验。实验结果表明,在15~45 Hz的带隙频率区间,多胞超材料减振装置可使振动传递率降低30 dB以上,展现出良好的减振效果。     

基于吸波超材料的微带天线设计

为缩减天线带内雷达散射截面,设计出一种频带较宽的超材料吸波体。该吸波体是由两层金属及其中间的有耗介质组成,上层金属是由刻蚀四个不同大小方孔的贴片形成的电谐振器,下层金属不刻蚀,作为整个金属地板。通过优化结构参数,得到了一种极化不敏感、宽入射角的超薄吸波体,吸波率达到97%,厚度只有0.3mm。仿真结果表明:通过渐变开孔,该吸波体吸波带宽大大扩展。相比普通微带天线,加载该吸波体后天线在工作频带内法向RCS减缩可达3~12.6dB,同时天线的增益也有较大提高。     

双局域共振效应声学超材料消声性能

为了有效控制低频宽带噪声,提出了一种基于亥姆霍兹共振器的双局域共振效应声学超材料。声学超材料将亥姆霍兹共振效应与弹簧质量共振效应结合,通过驱动电压控制薄膜变形,实现两个系统的共振频率同时发生变化。在建立系统数学模型的基础上,计算得到亥姆霍茨共振系统固有频率为4141 Hz,柔性薄膜系统固有频率为2868 Hz,与柔性薄膜的共振频率理论计算偏差为44%,与亥姆霍兹共振腔的共振频率理论计算偏差为097%。利用COMSOL软件的声固耦合物理场研究了声学超材料的声学性能,采用双负载法对声学超材料进行测试。结果表明:该声学超材料在低频范围内有良好的噪声控制效果,产生两个传递损失峰值,形成了双局域共振效应,可以同时对两个频率范围内的噪声进行控制。当驱动电压从0 V增加至350 V时,弹簧质量系统传递损失峰值频率从30 Hz偏移到110 Hz,变化率为228%,可以实现噪声的自适应控制,为声学超材料主动控制及优化提供一种方法。     

基于异向介质的高增益圆极化微带天线的设计

文章提出一种基于人工异向介质(metamaterials)覆层的高增益圆极化微带天线。采用商业软件AnsoftHFSS对该天线的电特性进行了仿真。仿真结果表明,人工异向介质覆层将普通的圆极化微带天线增益从7.8dB增加到了11.4dB,同时保持了良好的圆极化特性,并且该天线具有结构简单、易于加工等特点。     

X波段异向介质设计及其负折射特性研究

通过对异向介质激发机理的深入分析，最终设计出了一种结构新颖的小单元、宽频带异向介质。其绝对带宽达到2．6GHz，远远优于传统异向介质。文中对这种异向介质的后向波特性和负折射特性进行了数值仿真，结果表明，在异向介质工作频段内观测到明显的后向波效应和负折射效应，从而使该异向介质的存在性得到有力证明。本研究成果为基于异向介质的新型微波、毫米波器件在空间通信技术中的应用奠定了坚实的基础。