“微藻-小白鼠”二元生态系统气体交换规律研究

为探讨“微藻-小白鼠”二元生态系统中氧气和二氧化碳交换规律,进一步评价空间微藻光生物反应器地面试验样机生产螺旋藻的能力,开展了螺旋藻和小白鼠的整合试验研究。将微藻光生物反应器和动物活动室组成气路闭环系统,试验期间连续监测系统中氧气和二氧化碳含量、小白鼠的活动状况、藻液pH变化以及藻体浓度含量等指标。试验结果表明,螺旋藻生长良好,系统闭环后促进了藻体的生长;从小白鼠的体征来看,小白鼠生活正常,但对小白鼠的生理影响还需深入研究。螺旋藻和小白鼠间能实现氧气和二氧化碳的完全交换,螺旋藻具有较强的吸收二氧化碳和放氧能力,可作为未来受控生态生保系统中的重要生物部件。     

电阻应变计敏感栅结构参数对其测量精度的影响

为了提高电阻应变计测量精度,建立了“简支梁-过渡层-基底-栅丝”结构的3维有限元模型,利用数值模拟方法研究了敏感栅结构参数对测量精度的影响;提出横向效应长度比参数,统一了栅丝长度、间距、弯数3种结构参数,建立了测量误差与横向效应长度比的函数关系,基于此函数关系推导出结构参数优化公式,并利用优化公式完成了敏感栅结构参数组合设计。结果表明：栅丝直径越小,测量误差越小;栅丝长度、间距、弯数、长宽比存在最优值;测量误差与横向效应长度比成分段线性函数关系,且当横向效应长度比为6.15%时测量误差最小;利用函数关系式可以快速估算出给定敏感栅结构参数的应变计测量误差,估算结果与有限元计算结果的相对误差不超过4%;利用优化公式设计出的参数组合的测量误差不超过0.06%,且较单独优化的最优值参数组合的减小0.1%左右。     

基于遗传算法的榫槽部位模拟件设计方法

航空发动机构件的模拟件设计方法已成为工程领域研究的重要内容。设计出能反映实际构件真实服役状态的模拟件， 可节约试验成本和周期，对构件有效地完成试验考核具有重要意义。针对航空发动机榫槽部位应力分布情况，将遗传优化算法与 商用有限元软件ABAQUS相结合，提出航空发动机榫头/榫槽特征部位模拟件设计方法。利用该方法实现自动搜索榫头/榫槽特征 部位处第1主应力最大梯度路径，并获取该路径上的应力分布。结果表明：该方法设计的模拟件最危险点的应力状态与零部件特 征部位处的应力状态保持一致，二者在最危险点附近一定区域内应力梯度相同；所设计的模拟件与零部件的应力状态吻合较好， 可以模拟任意情形下的应力及应力梯度。     

利用TERCOM与ICCP进行联合重力匹配导航

重力匹配导航算法对提高匹配效率和精度具有重要意义,是水下匹配导航技术的热点问题。对已有的重力辅助惯性匹配导航算法开展了研究,在此基础上提出了一种新的基于ICCP与TERCOM相结合的重力匹配导航算法。该算法在已有改进算法的基础上,对惯性导航提供的采样间隔航距以及ICCP匹配航距,和改进TERCOM匹配航距进行了联合对比分析。通过设置限差,搜索出TERCOM匹配误差较大点,并用ICCP对应匹配点进行替换,反复搜索和替换,最终生成由两种算法结合的新匹配轨迹。在TERCOM匹配初始误差较小的情况下,该方法对TERCOM算法匹配精度的提升依赖于ICCP匹配结果。仿真结果表明:对于TERCOM出现明显误匹配且ICCP匹配结果较好时,该算法可大大提高重力匹配精度,距离误差由2000m降至870m,X轴方向由TERCOM匹配平均误差的1370m降至530m,Y轴方向由TERCOM匹配平均误差的1900m降至640m,从而更好地满足了水下导航的需求。     

热障涂层二向应力状态分析与危险点预测

热障涂层剥落是航空发动机热端部件失效的主要形式，研究热冲击环境下涂层的失效机制对提升发动机使用寿命具有重要意义。基于二维轴对称有限元模型、二向应力状态分析方法、唯像学和累积损伤理论建立了热障涂层危险点位置预测方法，阐明了热障涂层在热冲击环境下的失效机制。研究表明随氧化层厚度增加，陶瓷层内部轴向应力与剪切应力的峰值点沿余弦曲线的波峰向波谷方向移动；与传统应力分析方法相比，二向应力状态分析法得到的轴向应力与剪切应力峰值位置更加接近，有利于危险位置预测；基于唯象学寿命预测模型与疲劳累积理论相结合的方法，进一步确定出危险点位置在陶瓷层波峰至波谷轴向距离的3/10处，与实际陶瓷层内开裂的位置基本吻合，验证了危险点预测方法的准确性。