涡轮盘及槽底瞬态温度场及应力场分析

本文提供了用有限元素法对瞬态及稳态温度场及应力场进行计算分析的方法及程序。用加权余数法直接对轴对称瞬态热传导方程求解,对空间域及时间域离散建立有限元表达式。 以现有某型发动机Ⅰ级涡轮盘为算例,计算了起动、慢车、最大、冷机和停车等各种工况下的温度场及应力场。由此得出应力最大部位与应力幅值最大的部位,而且两者并不在同一部位。而疲劳裂纹常常发生在槽底应力变化幅值最大的部位。     

含Ⅰ型裂纹的胶接加劲板应力强度因子减缩系数C_R的计算研究

本文用一种新的解析法计算模型,计算了含Ⅰ型裂纹的胶接加劲板应力强度因子减缩系数C_R,并将计算结果和原有模型的计算结果以及有限元计算结果作了比较。从中发现,用解析法计算C_R时,影响C_R的主要因素是胶层离散点的分布形式而不是计算模型的选取;如胶层离散点按过去文献中的常规形式分布,则由解析法算与有限元计算值相差较大;但如使一部分离散点的横坐标尽量接近裂得的C_R值纹尖端,则由解析法算得的C_R值就与有限元计算值相当接近。     

多块网格计算跨音压气机带叶尖间隙流场

开发了三维数值模拟程序研究轴流跨音转子叶尖间隙流动,应用高雷诺数k-ε湍流模型加壁面函数的方法,计算了轴流跨音转子NASA Rotor37在设计转速下的流场.叶尖间隙采用分区的H型网格和主流区连续对接耦合计算,没有用间隙模型,也没有考虑Vena收缩效应而减小间隙量.在用有限体积法对Navier-Stokes方程和湍流方程进行空间离散的过程中采用了交错网格的方法将N-S方程与湍流方程紧密地耦合在一起,从而提高了计算精度.计算结果和实验数据进行了详细的比较和分析.结果表明,中部叶展具有与实验结果非常一致的流场特征,根、尖区流场则因涡粘假设和激波问题的存在而使流动细节与实验结果略有偏差.     

高频返回散射电离图中的离散源回波的地面距离的确定

本文给出一个从高频返回散射电离图中确定离散散射源回波地面距离的方法.它是假定散射源的描迹是抛物线形式且切于最小时延线来计算固定散射源地面距离的.它仅仅基于单站得到的返回散射电离图的最小时延线和三组散射源回波描迹的时延和频率数据即可完成.实验检验的结果表明,本文方法计算结果的误差不大于3％.      

利用返回散射技术确定运动目标地面径向轨迹

本文提出了一个在高频地面返回散射探测中,利用高频雷达所获得的数据:最小时延线和目标信号时延以及目标运动的多普勒频率测量值计算离散的运动目标地面距离的方法.它不需要中点实测或假设的电离层数据,而仅用单站资料就可以完成.最后给出此法的计算结果与实验结果的比较说明了此方法的可用性.      

一种可行的网格优化法

在用有限元素法进行分析时的一个重要问题是,对于一个特定的问题,尤其是对于具有应力集中性质的带奇点的问题,怎样才能以尽可能少的计算工作量获得尽可能高的计算精确度,这就是在过去十年中迅速发展起来的有限元最优离散化问题。几年来,已经提出了不少优化准则和算法。本文的目的在于提出一项改善有限元离散化的有效方法,以避免现有方法中的一些困难和不足,即:既可以避免纯数学规划法中过于庞大的计算时间,又可以避免批处理方式的麻烦。它编制程序简便,也无需计算等高线的专用软件以及与计算机接口的图象显示设备。它从误差分析得到使离散化近乎最优的可行方向,再通过一维搜索得到近乎最优的离散化。数值例题表明,在最理想的情况下,采用本文方法进行优化可以使总应变能提高76％,相当于把自由度总数从40提高到4900,得益是十分显著的。     

自由涡数值计算的参数影响分析

介绍了自由涡方法中多个参数的影响,包括桨叶离散段数、有弯度翼型的涡网格密度、尾迹的长度.从桨叶根部到桨尖采用分区离散,内段区域离散稀疏,桨尖区域离散细密,根部区域的离散密度对计算结果影响不大,桨尖区域的离散密度对计算结果影响较大;采用涡网格模拟有弯度的翼型,涡网格的密度对计算结果有较大影响,但密度过大对于计算精度提高影响不大.悬停和小速度前飞状态,取9圈自由涡尾迹就能够得到较好的计算结果,爬升和大速度前飞状态下,取7圈自由涡就能够得到足够的计算精度.在上述参数中,自由涡圈数对计算时间的影响最大.      

控制气氛热处理中气体平衡成分的计算

控制气氛热处理的炉气成分对热处理后钢的表面成分有很大影响。为预言气体成分并估计炉气偏离平衡的情况,可对原料热分解进行热力学计算。计算用最小自由能法比平衡常数法优越,在不改变计算过程及程序的条件下,可以计算气氛组成的数目。本文给出了最小自由能法的计算步骤、程序流程及言例。计算结果与实验数据相符。     

轴对称零件拉深过程中的最小无皱压边力

对轴对称零件的突缘变形区，动用能量法和二维折线式变位函数，计及材料常数ｎ、ｒ值和板厚变化，揭示了拉深中最小无皱压力的变化规律，指出其最大值明显滞后行突缘变形最大径向拉力的发生时刻，突破了两者基本上同时发生的传统结论计算结果与实验数据符合良好。     

基于超声波的移动机器人多目标探测定位方法

为了使移动机器人能够对离散的多个目标进行准确的探测定位,提出了一种新的超声波智能探测方法.采用3个收发一体的超声换能器阵列发送近似的平面声波波束,并建立空间坐标系.3个探头定时发送超声波脉冲,同时数字信号处理器采集并分析接收到的回波信号,在给定的算法下滤除杂波、识别提取回波首波、二次回波和三次回波等特征信号数据,在正确检测出各路波束的回波时间后,通过计算给出多个被测物体的准确定位.实验采用了杆件物体作为被测对象,对回波信号进行高速数据采集处理后计算出被测目标的坐标值,比较了计算物位与实测物位数据,结果验证了该方法的可行性与正确性.      

高可靠性航空电子设备热分析中的有限体积法

阐述了热对系统可靠性的影响,对比了数值法求解温度场分布的优缺点.针对航空电子设备热分析中同时要求满足高的分析精度和快的计算速度的问题,提出用有限体积法求解温度场分布的计算方法.根据典型航空电子设备的结构特点,建立了温度场的数学模型,给出了边界条件.在此基础上,用有限体积法对待求解方程离散化,给出了离散化过程中网格划分及边界的处理方法.结合实例进行了温度场求解,计算结果与热测量结果进行了对比,得到了较高的分析精度,验证了方法的有效性.最后对计算误差进行了分析,并提出了进一步热设计的合理化建议.      

高超声速再入钝头体表面热流计算

基于跟踪流线的轴对称比拟法,采用纯工程算法、Euler数值计算与边界层内工程算法相结合的方法,对高超声速再入钝头体的表面热流进行了计算,并将计算结果与风洞实验数据进行了对比,两者吻合较好,验证了两种工程算法在计算高超声速飞行器热环境方面的正确性.将两种工程算法与数值求解N-S方程进行对比,表明工程算法在迎风面的热流计算方面有较高的精度,节约了计算时间,很好地满足高超声速飞行器概念研究和设计的需要.      

雷达目标低频RCS可视化计算

随着计算机进一步发展,科学计算可视化越来越受到重视;而适用于低频区RCS(雷达散射截面)计算的传统方法MOM(矩量法),也越来越显示其价值;为了方便电磁计算和电磁建模,基于先进的计算机三维造型技术和可视化编程手段,采用回路线栅矩量法,计算低频区三维雷达目标RCS,与实验数据比较取得良好的计算结果,对RCS理论计算的工程应用起重要作用.      

融合粗糙数据推理的离散麻雀搜索算法求解HFSP问题

针对麻雀搜索算法(SSA)易陷入局部最优、无法求解离散优化问题等不足,提出了一种改进离散麻雀搜索算法(IDSSA)。抽象原始麻雀搜索算法的位置更新公式,针对个体的不同身份设计新的离散化启发式位置更新策略,并针对混合流水车间调度问题(HFSP)设计了编码与解码方式;引入粗糙数据推理理论,通过数学证明解释了引入理论的可行性与合理性,为算法提供理论支撑,提高可解释性;利用上近似的性质扩大搜索空间,提高种群多样性,避免算法早熟,结合划分及粗糙数据推理提出3种策略,促进种群间信息共享,调节种群的开发能力与探索能力,降低算法陷入局部最优的概率;使用改进离散麻雀搜索算法求解混合流水车间调度问题,对3个小规模实例与10个Liao经典测试集进行仿真实验,验证了改进离散麻雀搜索算法求解混合流水车间调度问题的可行性,通过与遗传算法、差分进化算法等经典算法的对比实验,证明了所提算法的优越性与改进策略的有效性。     

求解等温相变问题的解耦法

基于焓法模型导出了一种求解等温相变问题的简单计算模型.计算模型将温度场与液相分数场进行解耦,即可分别求解出相变控制体和非相变控制体的温度;以长方体容器为例,用计算模型进行计算并将计算结果与实验数据及焓法计算结果进行对比验证,结果吻合的很好;利用计算模型,对长方体容器和圆柱体容器内相变材料熔化时间进行数值计算比较.结果表明,在容器体积和特征尺寸相同的条件下,长方体容器内相变材料的熔化时间几乎只有圆柱体容器的一半.      

振动与冲击传感器温度响应校准不确定度估算

当在温度响应校准装置上用振动与冲击传感器进行温度响应和温度频率响应测试时,其精度受随机误差和系统误差的影响。根据误差理论,并通过辅助实验,工程判断和对测量系统固有特性的分析,确定了各项误差,并计算出该系统的校准不确定度:激光绝对法——1％～3％;比较法——3％～5％。     

航天器实验模型的热网络分析

采用航天器热控系统设计中常用的热分析计算方法——节点网络法,对一航天器实验模型进行了温度计算,并将计算结果与实验数据进行了比较。采用修正后的网络系数,大部分仪器温度计算值与实验值差值的绝对值在３℃以内,少数在３℃～５℃之间,极个别超过５℃。     

椭圆截面弹身大攻角纵向气动特性的工程计算

对现有的非圆截面弹身气动特性工程计算方法作了回顾和分析,以Jorgensen方法为基础并利用实验数据,建立了一套椭圆截面弹身纵向气动特性工程计算方法,编制出计算软件。攻角可达90°,计算结果与实验数据符合较好。     

用蒙特卡罗方法研究质子在航天器内部充电中的作用

介绍了航天器内部充电的基本物理机制, 重点研究了质子在内部充电中的作用. 用蒙特卡罗方法模拟质子在介质中的输运过程, 计算了简化的平板介质在一定通量的粒子环境中的内部充电情况. 结果表明, 介质内部最大电场与入射质子能量有关, 当质子能量达到14 MeV时候, 内部电场最强; 当质子与电子的入射数目相同, 并且材料参数一样时, 质子产生的最大电场大于电子产生的最大电场. 选取2004年7月26日TC-2卫星姿控分系统故障前的质子和电子通量数据, 分别计算了二者可能引起的内部最大电场. 计算结果表明,质子产生的最大电场比电子产生的最大电场小2~4个数量级, 并且远小于击穿电场; 在某些极端情况下, 例如质子产生的电场和电子产生的电场方向一致的时候, 电场的叠加会使局地电场得到加强.      

水上行走机器人腿部静力学分析

水上行走机器人仿生水黾,利用腿部产生的表面张力在液体表面站立和行走.通过静力学分析可计算机器人载重能力,并给出腿部形状设计准则.建立了水上行走机器人支撑腿的静力学模型,分析了表面张力最大值条件即水面打破条件,提出了腿部支撑力及其最大允许入水深度的计算方法.采用该方法,使用Matlab计算得到了几种不同材料的表面张力与接触角关系曲线,计算了几种材料支撑腿的支撑力及其允许入水深度的最大值,并通过与实验数据相比较,验证了计算方法和结果的正确性.