弧翼展开时间理论分析和试验研究

以一种带有弧形尾翼(以下简称弧翼)的结构装置为基本模型研究了其旋转情况下的弧翼展开时间计算方法,给出解析解表达式和数值计算方法;并根据该装置的结构形式和受力特点提出了一种简易的试验方法,并成功将该方法应用到了该种结构装置弧翼展开试验中,对比分析了试验和计算结果,表明展开时间计算方法是可用的。     

近平静/波浪水面地效飞机气动特性风洞试验

为研究波浪水面地效飞机气动特性的变化规律,在Φ3.2 m低速风洞开发了新的试验技术,以模拟地效飞机飞越1 m实际浪高水面时的气动特性。研制了具有一定上下升沉和前后平移行程的固定波浪地板,模拟螺旋桨带动力地效飞机在起飞、巡航、着水等状态飞经波峰、波谷、中立位置等相位时的气动性能。在现有水平活动地板基础上,采用在水平活动带表面设置2个周期波形的方式研制了活动波浪地板,通过活动波浪带的周期性循环运行,模拟地效飞机不断飞越波浪的情况,其模拟相似性更高,可以更加准确地模拟地效飞机与波浪之间的相对运动。利用固定水平地板、固定波浪地板和活动波浪地板装置模拟空中、近平静水面和近波浪水面飞行状态,获得了地效飞机无动力和螺旋桨带动力条件的气动特性风洞试验结果。研究结果表明:螺旋桨带动力和地板对地效飞机起飞和着水状态气动性能具有很强的耦合影响,并非简单的叠加关系;地效飞机在波浪的不同相位上方时,升阻性能和俯仰力矩均存在较强变化,影响飞行平稳性。     

靶机红外目标模拟装置的研究

通过对一种靶机红外目标模拟装置的研究，介绍了这种装置的设计特点、参数选择和试验结果。该装置以固体燃料作为燃烧剂，其红外辐射强度主要决定于燃料的组分、工作温度、辐射体的材料以及辐射体的面积，而工作温度的选取是设计的关键。文中提出一种实用而简便的综合分析方法，根据装置所需要的红外辐射强度来预计其工作温度与结构尺寸，据此设计的装置实物经红外辐射特性测定后证明能满足预定指标要求。本文陈述的这种方法已被用于某靶机红外目标模拟装置的设计，并取得实际应用成果，对同类装置的设计和研究可资借鉴     

张力腿漂浮式风力机的运动响应计算

漂浮式风力机与近海桩基式风力机、陆上风力机差异很大,特别是漂浮平台设计复杂,对仿真工具要求更高。海上风力机除受气动载荷之外,还需进一步考虑海洋环境所施加的各种其他载荷。采用自由涡尾迹方法计算风力机气动性能,分别采用线性波和PM频谱模拟波浪运动并应用Morison方程计算波浪载荷。构建张力腿漂浮平台结构动力学方程,以气动载荷和波浪载荷为激励,得到平台响应,并反馈至气动计算,从而完成气动、结构和水动的耦合计算。最后以大型风力机NH1500为例,对张力腿式海上风力机进行仿真模拟,对比分析来流风速、浪高和波浪入流角对漂浮平台运动和风力机气动性能的影响,采用PM频谱模拟真实海况并计算漂浮式风力机动态响应,为漂浮式风力机设计提供了依据。     

高精度稠粘流体压力传感器

一种高精度流体压力传感器,这种传感器除适用于测量普通气体、液体的压力外,特别适用于稠粘流体的压力测量。文中着重阐述了这种传感器的工作原理、结构特点及性能指标,并简要介绍了设计中的一些考虑,指出了这种传感器的发展潜力和应用前景。     

海洋平台在组合载荷作用下的随机域可靠性分析

本文对海洋平台在风、浪及海流等多种载荷组合作用下的可靠性进行了分析计算，采用优选随机载单元法进行结构数的随机域离散。文中的海洋平台算例结构表明了优选随机域单元法的高效性，以及在海洋工程的结构系统可靠性计算中的考虑载荷组合作用的必要性。     

台风-浪-流耦合作用下新型浮式风能-波浪能联合发电装置水动力特性（英文）

中国南海风能-波浪能资源丰富,风浪联合发电装置目前却处于概念研发阶段,加上近几年超强台风等极具破环力的极端海况频繁出现,对海上浮式平台安全性提出了严峻挑战。针对现阶段研究缺少对风浪联合发电装置在极端海况的安全性分析,本文以半潜式风力机（Semi-OC4）与振荡浮子式波浪能装置相结合的风浪联合发电装置（OC4-WEC）为研究对象,基于MCT(Model coupling toolkit)建立中尺度WRF-SWAN-FVCOM(W-F-S)实时耦合平台,分析超强台风“威马逊”过境全过程海上风电场风-浪-流的时空演变;再结合了中/小尺度嵌套的方法分析了OC4-WEC平台的流场特性。结果表明：建立的W-S-F平台对台风路径的模拟精度较单WRF模式提高了42.51%;台风-浪-流作用下OC4-WEC平台较半潜式风力机垂荡运动幅值减小38.1%,纵荡运动幅值减小26.7%,纵摇运动幅值减小23.4%     

压电智能结构的实验研究

在复合材料表层铺设压电元件，利用压电元件能够实现力学量和电学量之间相互转化的独特性能，可将其用作传感器和驱动器，赋予材料和结构传感及动作的能力。本研究的压电材料采用锆钛酸铅压电陶瓷，基体材料采用玻璃纤维－环氧树脂复合材料，与外部信号采集和控制系统结合，构成了智能结构实验系统。本文对这一系统的损伤诊断和损伤主动控制功能进行了实验研究。该结构一方面可对冲击、过载等可能造成损伤的原因进行监测，并诊断裂缝、连接松动等损伤的产生和位置，另一方面还可自适应地驱动结构中的压电驱动器，改善结构应力状态，防止损伤的扩展。     

压电雾化装置的研究进展（英文）

压电雾化装置具有结构简单、易携带、耗能低、生产成本低及雾化效果好等优点,被广泛应用于吸入治疗、喷墨打印和喷雾冷却等领域。本文首先从理论研究与应用研究两方面对压电雾化装置的研究进展进行综述;然后将现有压电雾化装置的研究与应用进行功能性分类,并分别阐述喷墨打印、喷雾冷却和吸入治疗这三方面的研究结果;最后分析压电雾化装置今后的发展方向,指出振动网孔式雾化器是一种具有市场前景的雾化装置,特别在升级型消费和医疗等应用场景下有广泛需求。     

大型飞机结构静动力分析的组合算法

本文针对大型飞机结构整体分析中的难点,建立了适用于全机结构静动力分析的组合算法。 1.为了分析全机结构,给出大型线性方程集的一种有效解法,使方程组带宽的大小几乎不受限制。 2.考虑具有分支系统大型结构的组合算法,充分利用结构特性和有限元分析特点,减少计算工作量,节省计算时间和机器的存贮量。 3.求大型高阶广义特征值问题时,由于机器内存容量不足及计算时间过长的矛盾,形成一种大幅度精确缩聚特征方程的方法。 从而使大型飞机结构静动力分析得以经济地完成。     

Electroaeroelastic Modeling and Analysis for Flow Energy Piezoelectric Harvester

An electroaeroelastic model for wind energy harvesting using piezoelectric generators is presented.The flow field is mapped in detail.The force which the fluid flow exerts on the generator is formulated.The output voltage levels generated from the mechanical strain within the piezoelectric elements are determined.An analytical model is developed with consideration of the interactions between the fluid,solid and electric.Various analytical results are obtained,such as flow velocity contour and pressure contour for the flow,moving trajectories,stress contour and output voltage of the harvester.A prototype is fabricated and tested.The simulation result is close to the experimental result.The model developed in this paper can predict the performance and behavior of different energy harvesters.And it also can be used as a design tool for optimizing the performance of the harvester.     

具有气体动力和物理化学非均匀性的超声速物体绕流(英文)

本文研究的问题是超声速气流流过物体时产生的气体动力和物理化学非均匀性及其对物体空气动力特性的影响。就有关流动非均匀性对温度剖面和密度的效应作了详细探讨,还仔细描述了激波与热层相互干扰时以及在激光辐射脉冲的作用下先行激波生成的情况。值得指出的是超声速气流中加入激光辐射能可能改变流动结构,在局部能量释放区域后面呈现的较高和较低压力,有助于控制飞行中物体的运动。可采取某些措施以改进飞行品质。     

飞轮贮能系统在未来航天器中的应用

传统蓄电池贮能系统由于其比能量小、可靠性低的固有缺陷已难以满足未来航天器的总体性能发展要求。近年来,随着高性能磁轴承、高强度轻重量的复合材料、电力电子技术等一系列关键技术的发展,使得飞轮贮能系统取代目前航天器中镍氢电池贮能系统成为可能。文中系统地阐述这一未来的航天器贮能系统,其中具体介绍了飞轮贮能系统的高比能量、长寿命、高效率等优越特性以及在航天器应用中独具的位姿控制附加功能,并对飞轮贮能系统的结构组成、多功能集成等方面作了较为详细的论述,最后介绍了目前飞轮贮能系统在航天器中应用研究的状况     

B2-RuAl合金中原子扩散的第一原理计算

采用第一原理赝势平面波方法,计算B2-RuA l合金中Ru和A l在不同情况下的扩散,用扩散激活能有效地表述和研究其化学反应的难易。计算发现:在空位扩散时,A l原子要比Ru原子容易扩散,即Ru原子比A l原子更稳定一些;当考虑不同扩散浓度和周边原子影响的情况时,也是A l原子要比Ru原子容易扩散,但其扩散激活能不同,所以在对B2-RuA l合金的原子扩散能计算时,周边的原子影响较大,我们应该考虑模型的尺寸效应。而比较不同扩散浓度下的扩散激活能,高浓度的扩散要难于低浓度。     

钝体入水时的水下声场的测量

对钝体入水时的水下声场进行了深入研究。在水中大约30个不同的测点上，测量了入水时产生的水中激波(声波)的压力，从而获得了激波的空间能量分布及其传播速度的实验数据。     

复合材料结构健康主动监测中激励信号的优化

利用L am b波频散方程及其数值求解得到的频散曲线,对L am b波模式及激励信号中心频率范围进行预测。建立了试验测试系统,利用集成在复合材料层合板上的PZT压电陶瓷片作为驱动器和传感器,激励并接收结构中激发的L am b波信号。对具有不同函数形式、中心频率和波峰数的信号激励,结构中传播的L am b波模式进行试验研究,为激励信号的选择与优化提供依据。利用H ilbert-Huang变换及H ilbert谱提取传感器信号特征,提出了L am b波信号在结构中传播时的能量衰减率和损伤敏感度两个考察指标,并据此对激励信号进行优化。实验结果表明,优化后的激励信号在结构中能激发出单一模式的L am b波(S0模式),有效地抑制了多模式现象的出现。同时,激发出的L am b波具有最低的能量衰减和最高的损伤灵敏度,响应信号特征明显,便于损伤识别。     

液体压力激波加工技术研究

机械产品的零部件，通常需要通过成形与改性才具有所需形状及实用功能，本文提出了一种新型材料成形与改性加工的方法——液体压力激波加工。采用脉冲超声波聚焦技术，通过压电陶瓷激波发生器在液体介质中产生高能瞬时压力激波，对材料进行冲击，产生变形或表面改性。经过理论研究和试验验证，初步掌握了液体压力激波的产生、激波能量的控制和激波加工的动力学机制。这种加工方法具有能量可控性好、成本低廉和安全高效等优点，非常适合具有复杂结构和型面的中小零件加工，是一种颇具竞争力的先进制造技术手段。     

Parametric Study of Low Frequency Broadband Rectilinear-to-Rotary Vibrational Energy Harvesting

A parametric study of a high-power-density dual resonator for achieving low frequency broadband electromagnetic energy harvesting is reported.The dual resonator consists of a rectilinear oscillator(R_LO)performing magnetic levitation and a rotary oscillator(R_TO)performing electromagnetic coupling through a stator and a rotor.Both oscillators,coupled by magnetic forces generated by a set of arc permanent magnets,radially magnetized and centro-symmetrically fixed onto the R_LO and the rotor of the R_TO achieve the reciprocating-to-rotary motion conversion and frequency up-conversion.Specifically,the dual resonator is able to convert stochastic reciprocating motion into controllable rotation,provide intrinsic frequency up-conversion,use non-contact magnetic coupling to provide near loss-free energy transfer and be configured into specific applications to obtain and maintain high-energy orbits of multi-stable energy harvesting.While solely focusing on developing a dual resonator provides substantial benefits,its dynamic behavior is unclear,thus electromagnetic-dynamic governing equations are derived,and a curve fitting model of restoring torque of R_TO under different repulsive magnets configurations are developed to predict key characteristics and to improve performance of the electromechanical system.Power analysis is carried out for providing aquantitative guidance of customizing the harvester to achieve an optimal power density.     

多阵元液体压力激波发生器设计与声场数值模拟

设计了一种多阵元液体压力激波发生器，它由多个压电陶瓷换能器组成，每个换能器经激励产生脉冲超声波，通过球形几何聚焦后。在聚焦区域形成高能、瞬时压力激波。文中用阻抗分析仪和高频扫描激光测振系统对单元换能器进行了基本性能的测试，在此基础上。对单元换能器的声场、激波发生器的声场进行了数值模拟，其结果与声场实测数据基本吻合。该激波发生器具有聚焦效果好、能量可控及结构简单等优点，可用于复合材料打孔及金属表面强化等场合。     

金属板料的激光冲击变形分析及其实验研究

介绍了激光冲击变形机理和冲击波产生原因,并建立了激光冲击下的板料变形模型,且推导了板料变形量计算公式。根据爆轰波和爆炸气体动力学理论,建立了激光冲击成形中激光-能量转换体-靶材系统爆轰波压力的估算式,并根据冲击波压力估算式估算所需激光脉冲能量,从而探讨了板料变形与激光能量、冲击波压力之间的关系,并进行实验研究。实验结果表明,板料厚度对变形量的影响与变形理论模型的分析基本相同,其变形量随厚度的增加而呈指数曲线减小,其轮廓形状也由小圆锥形逐渐向小球冠状变化。