响应板式爆炸冲击模拟装置试验仿真分析

根据响应板式爆炸冲击模拟装置的基本原理,介绍了在MSC．Patran中建立响应板式爆炸冲击模拟装置仿真模型,并利用MSC．Dytran求解器进行了分析计算的过程。通过在仿真模型中修改模拟装置的各个系统参数,如边界条件、初始条件、几何尺寸等参数,获取了这些参数变化对模拟装置模拟的冲击环境变化的规律,解决了如何灵活利用仿真分析的方法来指导试验调试的问题,大大减少了冲击试验调试的时间和提高了冲击试验的精度。     

工程分析中爆炸冲击载荷的计算方法

针对工程分析中爆炸冲击载荷计算的Conwep方法进行研究,根据爆炸冲击波传播特点,基于流动动力学数值模拟,总结和分析了爆炸冲击波从产生到传播的各个阶段中,压力、冲量、持续时间等影响参数的理论和经验公式,获得不同比例的入射压、反射压等冲击波参数,计算了Kingery和Bulmash经验模型参数,重构了爆炸波模型。并通过该方法对爆炸载荷作用下1050A-H14铝板的计算数据和试验结果进行了对比分析,验证了本文的ConWep算法的准确性,为工程分析爆炸冲击载荷计算提供了参考。     

水下MEMS壁面剪应力传感器标定方案仿真分析与实验验证

壁面剪应力的精确测量对于研究水下物体边界层流动、寻求有效的减阻增效措施至关重要。ME MS壁面剪应力传感器的标定,首先是最基本的静态标定,决定了其测量的精度和数据的可信度。为辅助实现水下ME MS壁面剪应力传感器的精确标定,本文对采用槽道流法的精密标定装置流动条件进行数值仿真及激光多普勒测速仪测速实验,确定了标定试验段中流场从槽道入口处充分发展至稳定所需长度、压力分布情况及所能给定标定使用的壁面剪应力范围,进而设计标定方案;壁面剪应力的实验结果与数值计算和理论分析对比吻合较好,验证了标定方案的合理性,为下一步开展 ME MS剪应力传感器阵列水下标定试验提供技术基础。     

水下平板壁面剪应力MEMS测量研究进展

围绕水下平板壁面剪应力测量进行了一系列的试验测试研究工作，包括MEMS壁面剪应力传感器标定、平板模型设计、微弱信号测量系统开发、平板边界层参数估计与CFD仿真分析以及近壁面速度剖面LDV测量等。对于速度为0.2~0.7m/s的来流，基于MEMS传感器阵列对水下壁面剪应力进行了测量，同时使用LDV进行速度剖面测量，并通过对速度剖面的拟合求解出平均壁面剪应力值。通过比较可知，MEMS测量结果、LDV速度剖面法拟合结果和经验公式计算结果三者一致性较好，相互之间差别在5%以内。     

圆柱形空腔内气云爆炸波对壁面的作用

从非定常Ｅｕｌｅｒ方程出发，用高精度高分辨率的ＴＶＤ格式，对圆柱形空腔内的气云爆炸波对壁面作用问题进行了数值模拟。计算获得圆柱形空腔内气云爆炸场的复杂的波系结构及其演化过程、壁面任意指定点的压力时间曲线。本文还给出了同体积、不同形状的气云爆炸对壁面的作用效应。     

MEMS 壁面剪应力传感器阵列水下标定实验研究

壁面剪应力的精确测量对于研究水下物体边界层流动、寻求有效的减阻增效措施至关重要。MEMS 壁面剪应力传感器的标定首先是最基本的静态标定,其决定了其测量的精度和数据的可信度。本文在分析已有标定方法的基础上研发1种新型水下壁面剪应力给定装置,并采用数值方法计算分析不同流速下的壁面剪应力给定条件,进而设计壁面剪应力传感器静态标定方案,开展了一种 MEMS 热膜式壁面剪应力传感器阵列的水下静态标定实验,获得了各传感单元的标定系数。     

双层响应板式爆炸分离冲击环境模拟试验研究

爆炸分离冲击环境是航天器所经历的最严酷的力学环境之一,为了避免一些箭载仪器设备或者结构在飞行中损坏,因此需要进行爆炸分离冲击环境试验。针对高量级爆炸分离冲击试验设计难、影响试验结果因素多的特点,作者提出了基于机械撞击方式的双层板式爆炸分离冲击环境模拟方法,同时该方法也适用于火工品激励方式的爆炸冲击模拟试验。本研究中首先建立双层板式爆炸冲击环境模拟装置的有限元分析模型,采用Latin超立方的试验设计优化方法,确定试验样点,并进行撞击过程的计算模拟,然后对有限元模型中的关键参数进行优化设计,使获得的计算结果和试验结果的偏差最小。最后,用有限元模拟结果对优化的设计进行了验证,结果表明基于优化的计算模拟时间被大大压缩,其可实现冲击环境模拟试验的预测,对关键参数的处理方法可以用于其它类型试验的试验装置设计中,并可以大大提高了整个试验的准确性和效率。     

伞-载系统拉直过程动力学仿真研究进展

降落伞拉直过程是关系到伞-载系统安全可靠工作的关键阶段,涉及到三维空间多体系统动力学和变质量变自由度动力学问题。本文综述了柔性降落伞拉出过程动力学仿真技术中的一些关键问题。首先从拉直过程仿真方法进行介绍,通过具体算例分析了各自方法的特点。然后构建了动力学模型中主要因素之间的相互关系,分析了气动力的影响因素及风速对拉出过程的影响。同时阐述了绳段张力的几种计算模型及其特点,指出了它们的一般应用范围。最后,对伞-载系统拉直过程仿真减小数值计算误差的途径及未来需要关注的几个方面进行了探讨。     

水下航行器热尾流试验研究

水下航行器热尾流温度分布研究对红外探潜和鱼雷制导都有重要意义.建立了一套用于实验室热尾流测量的温度测量系统,实验研究了水下航行器排放冷却水形成的热尾流温度分布特征,通过对水下航行器在稳定温度分层水池中航行形成的热尾流的温度测量及红外摄像,发现水下航行器排放热水形成的热尾流中的温度分布特征规律明显,实验结果与数值计算结果符合较好,分析了影响热尾流温度分布的主要因素,为舰艇热尾流的数值预报研究提供了基础.     

障碍物导致火焰变形的数值模拟

工业部门大量存在着障碍物。实践证明,障碍物对加速燃烧和诱导爆炸具有非常重要的影响。为了深入研究障碍物与火焰之间的关系,本文基于湍流的k ε模型和改进的EBU Arrhenius燃烧模型,考虑了障碍物对流动的附加作用,通过修改方程的源项,建立了湍流加速火焰使火焰形状改变的理论模型。本文选用Simple格式,壁面边界层采用壁面函数法处理,模拟了火焰在含有障碍物的三维空间中的传播现象,其数值模拟得到的火焰形状与实验结果做了对比,结果表明本计算是成功的。最后,还分析了导致火焰变形的原因。     

飞行器蒙皮桁条结构减振优化设计方法研究

减振和隔冲击设计对航天飞行器可靠性和安全性设计具有重要意义。先利用爆炸冲击的加载试验，获得了典型蒙皮桁条结构有效的冲击加速度数据。建立并修正了减振结构的动力学仿真模型，利用验证的仿真模型对五种不同的结构减振方案进行分析，得到一种有效的减振优化设计方法。     

组合式起落架缓冲器耐坠毁性能仿真与分析

提出了一种油气?泡沫铝组合式直升机缓冲装置,基于塑性坍塌应力理论计算模型和有限元模型对单一泡沫铝冲击压溃应力?应变进行了计算和仿真分析,计算结果和仿真分析结果进行了相互校验.通过单一泡沫铝冲击压溃试验对理论和仿真模型进行了试验验证.将泡沫铝压溃动态特性曲线融入油气?泡沫铝组合式起落架缓冲动力学模型开展耐坠毁性能仿真分析...     

红外成像非接触转捩测量低速风洞试验技术研究

发展红外成像非接触转捩测量低速风洞试验技术,旨在解决特殊气动布局外形及金属材料模型转捩位置测量问题.通过在模型表面产生热壁面、现场测试模型表面发射率、使用遮蔽板、在金属模型表面喷涂隔热氟碳漆等措施,解决了环境条件、发射率、辐射传递干扰、金属模型材料特性等阻碍红外成像技术应用的关键问题;通过数值计算及试验测试得到模型热壁面与环境温差在20℃范围内,热壁面背景温度对转捩位置基本没有影响,解决了热壁面对转捩位置影响问题;通过试验原理、试验方法、关键参数测试、转捩判据、准度考核等研究工作,构建了红外成像非接触转捩测量低速风洞试验技术;通过引导试验考核了试验系统.结果表明:该技术实用可靠,值得推广.     

平板边界层参数水槽测量与仿真分析研究

利用LDV测试技术,在小型水槽中对零压力梯度的光滑平板边界层进行了平均速度剖面测量。利用测得的速度数据进行从壁面到对数律层尾区全壁面律的拟合求解获得壁面摩擦速度和其他边界层流动参数。在实验测量之外还开展了平板绕流CFD仿真分析,并将实验结果、仿真计算结果和平板经验公式计算结果进行比较。结果表明,基于LDV的全壁面律拟合求解平板表面边界层流动参数具有较高精度,结合仿真分析,可为利用平板开展水中MEMS壁面剪应力传感器标定提供理想的输入。     

弹性体水下发射试验的仿真研究

针对水下垂直发射航行体的弹道和载荷特性,通常需要开展大量缩比模型的弹射试验来进行辨识。开展水下发射航行体跨介质运动过程的数值仿真及试验验证研究,考虑航行体的弹性特性、与筒内减振装置的碰撞特性、航行体入水和出水冲击特性等,获得了俯仰角度和弯矩载荷随时间变化规律,仿真结果与试验结果吻合地较好。     

基于浮力调节的AUV升沉运动控制技术

研究基于浮力调节的自主式水下机器人(Autonomous underwater vehicle, AUV)升沉运动控制问题.分析了海水密度与深度的关系,研究了潜深对AUV升沉运动及浮力调节系统的影响,建立了基于浮力调节的AUV升沉运动动力学模型,提出了一种基于浮力调节的AUV滑模模糊控制方法,进行了基于浮力调节的AUV升沉运动控制仿真研究和定深控制水池实验验证,讨论了基于垂推和浮力调节进行升沉控制的能耗对比.     

DSMC算法气体壁面相互作用模型

研究了二维非结构网格高超声速稀薄流DSMC方法中气体与壁面相互作用的数值模型。发展了一种基于辐射平衡的壁面温度边界条件,与恒温壁面边界条件相比,该温度边界条件可以克服恒温壁面边界条件的自身缺陷并且能够在流场模拟中适时给出更贴近真实情况的壁面温度;采用了由完全漫反射和纯镜面反射模型组合而成的Maxwell壁面反射模型,该壁面反射模型能够更好地描述气体模拟分子在壁面散射的真实情况。采用本文方法对钝头体外形进行了数值模拟,结果表明本文采用的气体壁面相互作用模型能够提高钝头体背风面后部流场对温度变化的敏感度,并且随着飞行高度提升,敏感度有减弱的趋势。     

进气道进口格栅电磁散射特性及试验验证

基于斜切45°规则进口直腔进气道,设计了5mm×5mm格栅、15mm×15mm格栅、进口开放和封闭4种模型。结合多层快速多极子方法(Multilevel fast multipole method,MLFMM)对格栅电磁散射特性进行仿真研究,并制作了相同的试验模型进行验证,获得了格栅特征几何参数,如格栅孔间距、格栅倾角以及格栅厚度等对电磁散射特性的影响。研究表明:(1)格栅电磁散射特性数值计算结果在角域-30°~30°范围内与试验结果比较吻合,验证了仿真计算的有效性;(2)10GHz下,格栅孔间距为λ/2时,格栅电磁屏蔽效率约为43%,而孔间距达到λ/6时,接近于完全屏蔽;(3)随着格栅倾角增大,格栅电磁屏蔽效果逐渐减弱;(4)随着格栅厚度增加,格栅电磁屏蔽效率增加,但增加的幅度逐渐减小。     

线性分离装置分离性能仿真

采用Ls-Dyna对运载火箭结构线性分离装置的爆炸分离过程进行仿真分析.依照给定设计方案,材料,建立局部三维模型,对该装置爆炸分离过程进行有限元计算.同时利用有限元前处理软件ANSYS的可编程功能实现对仿真计算过程的二次开发,形成参数化的代码,能够在改变模型的结构尺寸、材料性能或边界条件等数据的情况下,可以通过对参数化...     

聚氨酯/聚乙烯水袋无伞空投跌落仿真

基于Abaqus软件中的拉格朗日-欧拉耦合算法,对一种双层聚氨酯/聚乙烯水袋50 m高空无伞空投跌落冲击过程进行数值仿真,并对聚乙烯材料的厚度进行参数化研究.重点分析水袋以水平、垂直和45°倾斜姿态冲击地面时袋体的瞬态应力、位移变化以及破损情况.通过与已有实验数据的对比验证了该数值方法的有效性.仿真结果表明,2 mm聚...