热老化对热障涂层界面力学性能影响及数值计算

针对热生长氧化物（TGO）对热障涂层系统寿命的影响问题,利用大气等离子喷涂（APS）制备氧化钇稳定氧化锆（YSZ）热障涂层,在1 100℃条件下,对热障涂层进行不同时间的热老化试验。采用扫描电镜（SEM）观察并分析涂层的微观形貌,并利用界面压痕法及Almen基片弯曲法分别测量其界面断裂韧性及涂层内部应力,系统研究了TGO对涂层性能的影响规律。与此同时,利用动态热力耦合扩展逐层/实体元（TM-XLW/SE）方法对该问题进行了数值研究,采用扩展逐层方法模拟陶瓷层（TC）/TGO和粘结层（BC）/TGO之间的行为,采用八节点实体单元来构建合金基体,根据热障涂层和基体连接区域的位移、温度协调和内力平衡条件,将热障涂层和基体相互耦合,分析了在热老化作用下TGO厚度演变对热障涂层力学性能的影响规律,将数值结果与试验结论进行了对比分析,为热障涂层失效分析提供更进一步的支撑和佐证。     

适用于复杂流动的热气动弹性降阶建模方法

针对高超声速巡航类飞行器面临的复杂流动下的热气动弹性问题,发展了一种时变热模态适用的非定常气动力降阶模型,建立了基于流-热-固时空耦合分析策略的热气动弹性分析方法,对高超声速飞行器前体进气压缩面进行了实际飞行加热过程的时变颤振分析。结果表明,在局部高热流载荷下,压缩面固有模态频率和振型随时间发生了大幅度变化,而所建方法能够适应上述变化,在获得高置信度非定常广义气动力的同时,避免了重复性的非定常气动力数值计算,可将热颤振分析中的气动力计算效率提升若干量级;此外,在达到热平衡后,进气压缩面的颤振动压降为初始时刻的0.64%,使得飞行包线大幅收窄。相关方法有效缓和了热气动弹性分析效率与精度的矛盾,提升了热气动弹性问题的工程分析能力。     

开“窗”结构对环帆伞开伞过程影响

随着载荷重量的增加,单伞已无法满足大重量返回舱的安全着陆要求,群伞系统获得关注并成功应用。然而,伞间干扰等问题仍困扰着群伞的设计,新一代载人飞船已经考虑从透气性角度对此进行解决。同时,鉴于群伞开伞过程仿真难度较大,在不改变伞衣构型设计的前提下,采用流固耦合（FSI）方法针对单伞开展不同透气性的环帆伞开伞过程数值模拟,旨在研究开“窗”结构对环帆伞气动性能的影响。结果表明：开“窗”结构对环帆伞开伞过程中的外形变化有较小影响,开“窗”前后的伞衣投影面积与名义面积比变化最大不超过15%;对于不同的开“窗”位置和数量,平衡平均阻力系数、开伞动载系数及阻力系数波动三者的最佳选择为帆5位置和25%数量;采用开“窗”结构后的环帆伞最大摆角至少减小5°,且减小幅度随着开“窗”数量的增加而增大,但与开“窗”位置之间并无明显规律。     

隔层式双脉冲发动机尾部点火过程流固耦合特性研究

为研究隔层式双脉冲发动机Ⅰ脉冲尾部点火过程对隔层和Ⅱ脉冲药柱结构完整性的影响,以雷诺时均Navier-Stokes方程、k-ωSST湍流模型和固体推进剂热传导方程为基础,基于耦合传热方法建立推进剂点火与燃烧加质模型,同时结合流固耦合方法,详细分析了点火过程中燃气的非定常流动特性以及燃气冲击作用下隔层和Ⅱ脉冲药柱结构的力学特性。计算结果表明,尾部点火药气体喷射入药柱后端内孔和翼槽内形成回流区,导致翼槽侧表面首先点燃,同时迅速产生了二次着火点,加快了火焰传播过程,提高了升压速率;点火过程中燃烧室内初始低温气体被挤压至燃烧室头部,并与高温燃气持续相互作用,引起燃烧室头部压力剧烈振荡;点火冲击过程中,隔层表面压力差距较大,隔层外表面上等效应力最大值为3.7MPa,最大总变形量达10.1mm。     

液体火箭发动机缓冲式高压阀门关闭特性的流固耦合仿真研究

针对大推力液体火箭发动机阀门密封副结构易受冲击、寿命较短的问题,本文设计了一款缓冲式高压阀门,并对其关闭特性开展了流固耦合仿真研究。本文的仿真工作采用了基于任意拉格朗日欧拉法（Arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE）的动网格技术,研究了阀门结构对缓冲效果的影响,获得了阀门关闭过程的动态流场特性与阀瓣运动特性。结果表明,相对无缓冲阀门,缓冲结构可使阀门动量增量绝对值减小25.14%,从而有效解决高压阀门关闭过程中产生的水击压力峰过大及对主阀座产生过强冲击问题,缓冲效果受最小环缝间隙与壳体间隙影响较大;最小环缝间隙与壳体间隙越小,缓冲效果越好;壳体间隙较小时,阀瓣主要表面压力更小,更有利于保护阀门部件与管路系统。     

弹性环式挤压油膜阻尼器减振机理研究（1）—弹性环式挤压油膜阻尼器减振机理模型

研究了弹性环式挤压油膜阻尼器ERSFD(Elastic Ring Squeeze Film Damper)减振机理,以ERSFD和转子轴颈的受力和运动分析为基础,从Navier-Stockes方程出发建立ERSFD减振机理模型,推导出了描述ERSFD减振机理模型的微分方程,并从ERSFD与SFD和PSFD的Reynolds方程上分析了它们各自的特点,指出了SFD和PSFD仅是ERSFD的特殊情形,ERSFD既有减振又有调频的功能。     

环境保护-经济发展-物流业耦合协调研究——以丝绸之路经济带为例

可持续发展背景下,为探究区域良性发展,通过构建环境保护-经济发展-物流业耦合协调模型,对丝绸之路经济带沿线9省市2010—2020年间耦合协调水平及时空演变进行测算分析。研究表明：测算期内丝绸之路经济带环境保护、经济发展与物流业耦合协调水平稳步提高,但整体水平较低,平均处于初级协调发展阶段,且分布差异大,呈现东部高、西部稍高、中部低的特征。据此提出建立以物流业为重心的经济发展城市群、动态调整环境保护政策等建议。     

线阵CCD器件应用于星载相机时应注意的问题

ＣＣＤ器件的可靠度及耐辐照能力关系到ＣＣＤ相机的工作寿命;ＣＣＤ器件的驱动方式及输出直流电平的抑制方法关系到是否充分发挥了ＣＣＤ器件的潜力;静电保护关系到ＣＣＤ器件自身的安全。利用加速寿命试验中获得的数据,通过分析,预估出ＣＣＤ器件的可靠度;分析了高能辐射对ＣＣＤ器件的影响;对模拟及数字驱动进行了分析并指出注意事项;比较了两种常见的抑制ＣＣＤ输出直流电平的方法,提出了应用过程中防静电措施。     

滑翔再入飞行器横侧向耦合姿态控制策略

针对气动舵面仅为两片体襟翼的欠驱动构型可重复使用运载器(RLV)再入过程中的强耦合现象,提出一种基于此类布局飞行器耦合特性的横侧向控制策略。在分析惯性耦合、运动耦合和稳定性耦合的产生机理与规避方式的基础上,计算标称轨迹下的急滚稳定边界并将倾侧角指令速率限制在此边界内以稳定惯性耦合;针对现有的荷兰滚模态预测式不适用于此布局飞行器的问题推导出一种新的荷兰滚运动预判方法,并根据预判结果设计控制增益。最终得到低动压下体襟翼-反作用力控制系统(RCS)复合控制策略和高动压下体襟翼单独作用的横侧向耦合控制策略。六自由度(6-DOF)仿真结果表明该控制策略能很好地跟踪制导指令并且能最大限度利用气动舵面以减少RCS燃料的消耗。      

基于混合润滑理论的航空作动器密封性能分析

针对航空作动器不同压力、温度以及作动速度的工作环境,以Trelleborg公司Turcon VL密封为代表,利用混合润滑理论对其性能进行分析,揭示机载工况对航空作动器密封性能的影响规律。建立了基于混合润滑理论的宏观与微观多场耦合模型,包括:考虑空化及流动因子的Reynolds方程油膜模型、Greenwood-Williamson(G-W)的微观接触模型以及Fourier的传热模型。通过有限体积法求解,分析不同压力下宏观接触压力、微观接触压力以及油膜压力分布特点。研究结果表明:随流体压力增大,泄漏量与摩擦力都近似线性增大;在25℃时无泄漏,而温度升高至135℃时产生少许泄漏;随作动速度增大,摩擦力减小但泄漏量增大。