直线气浮导轨静特性数值分析

气浮导轨具有摩擦阻力小、运动精度高、清洁无污染等特点,近年来在测量仪器、精密机械中得到了广泛的应用。本文针对直线气浮导轨这一基础部件进行了体润滑分析,给出了二维可压缩气润滑的等参有限元润滑方程,进而采用牛顿拉普逊法对非线性润滑方程线性化求解,求得二维润滑区压力分布。对直线气浮导轨的承载能力、气体流量、开式导轨刚度、闭式导轨刚度进行了计算,并给出了它们随供气压力、气膜厚度变化的特性曲线。计算表明:对于精密机械、测量仪器使用闭式气浮导轨更为有利。     

TIG焊有效热功率控制新方法

本文以大量薄板下ＴＩＧ焊实验建立起的数学模型为基础,成功研制了８０９８单片微机控制的有效热功率恒定ＴＩＧ电源系统,该电源系统能输出斜率角α＝７０°～１４５°范围内任意直线型外特性,以于不同材料,不同厚度的薄板,在预实验物基础上,电源可以通过输出最佳外特性,在弧长变化５ｍｍ,网压波动±１０％的情况下,有效热功率恒定,焊缝宽度基本不变。     

高超声速圆球模型飞行流场的数值模拟和实验验证

对高超声速圆球模型飞行流场进行数值模拟 ,分别采用空气完全气体模型、平衡气体模型以及热化学非平衡 1 1组元气体模型求解非定常轴对称N -S方程组。使用有限差分时间相关法捕捉激波 ,得到了定常流场的解。差分方程隐式部分采用了LU -SGS方法以避免矩阵运算 ,对化学反应和振动能量源项采用预处理矩阵以解决刚性问题。由计算结果处理得到的阴影图和干涉条纹图与再入物理弹道靶实验照片进行了对比分析 ,验证了实验中圆球飞行流场大部分区域接近于平衡状态。     

小孔节流气体静压球轴承动静压混合润滑承载性能分析

针对一种小孔节流多孔供气闭式结构的高速静压球轴承,采用有限元方法,分析了动静压混合润滑承载性能,得到气膜上的压力分布规律。在此基础上,求解并分析了转子旋转速度以及轴承设计气膜间隙、供气压力等对径向和轴向承载能力、刚度、润滑姿态角的影响规律,并比较了动静压混合润滑和纯静压润滑的不同。     

格子玻尔兹曼和气体动理学通量算法及其应用进展

采用守恒律方程求解流体流动问题时,单元界面通量的计算尤为关键,该过程也被称为通量重构。由于离散控制方程的物理量定义在解点上,如何利用解点上的值来计算单元界面的通量,是计算流体力学最为关心的问题之一。针对该问题的研究已发展了各式各样的计算格式,例如完全基于数学重构的差分近似、基于部分物理重构的黎曼通量求解器以及近年发展起来的基于完全物理重构的气体动理学格式、格子Boltzmann通量算法和气体动理学通量算法。本文首先对几种典型的通量重构算法进展进行回顾和分析;然后着重介绍格子玻尔兹曼通量算法和气体动理学通量算法的研究进展及其相关应用;最后就该类算法存在的挑战和可能的研究方向进行展望。     

反压作用下隔离段性能估算方法研究

在前期隔离段研究结果基础上,对不同来流马赫数及不同反压下等直隔离段的出口温度、压力和马赫数进行了分析。通过大量拟合,得到了不同反压下隔离段出口温度、压力及马赫数间的拟合式,给出了预估任意反压下,隔离段出口马赫数和温度的方法;研究了隔离段最大承受反压与无反压下隔离段出口马赫数的关系,分别给出了均匀来流和非均匀来流时隔离段最大承受反压的拟合关系式,为最大反压比的估算提供了方法;同时还给出了均匀来流条件下等直隔离段长高比的工程选取拟合式。     

崔尔杰院士访谈

2009年10月14日,崔尔杰院士接受了本刊编辑部的专访。在访谈中,崔院士介绍了非定常气体动力学中需要解决的最根本问题,以及非定常流体力学理论的工程应用情况;分析了在非定常流场激振情况下的多级旋转机械耦合振动这一困扰航空发动机研制的重大问题;介绍了解决气固问题而发展的多种计算方法;对于航空与航天领域的技术合作模式,提出了建议。     

气体运动论BGK格式的翼型绕流数值模拟

以气体运动论BGK(Bhatnagaar-Gross-Krook)格式为基础,通过改进非均匀网格下的通量计算方法,把气体运动论BGK方法应用到二维贴体网格上模拟了可压缩的无黏和黏性流动。在重构阶段,以交界面周围4个网格单元为一组,先把每个网格单元的宏观量(密度、动量和总能量)转换在相对于交界面的坐标系下,然后使用van Leer限制器插值求出交界面的宏观量,在求解阶段再使用BGK理论求出流过交界面的通量。通过上述方法使贴体网格和均匀网格,在计算格式上一致,与其他求解二维贴体网格的气体运动论BGK方法相比,该方法相对简单,计算量减小。结合贴体网格通量计算和气体运动论BGK格式方法理论,分别对亚、跨、超声速下的NACA0012翼型绕流进行了数值模拟和对比研究,所得可压缩无黏流动的数值结果与北大西洋公约组织航天研究与发展咨询组(AGARD)的结果吻合良好。本文还模拟了低雷诺数状态下的可压缩黏性流动,所得结果与文献中的数值计算结果吻合良好,证明了该方法在数值模拟及激波捕捉方面具有鲁棒性,为在复杂流动中的应用提供了一种简单的途径。     

高超声速热化学非平衡空间格式的扩展与改进

扩展、改进和分析了ROE,MAPS,LDFSS,HLLC,HCUSP和ECUSP6种高分辨率空间格式于热化学非平衡流的计算中.采用5组分17反应的Dunn-Kang化学反应模型和Park的双温模型计算了三维球头算例,得到如下结论:ROE和MAPS格式精度高于LDFSS,HLLC和CUSP类格式;基于ROE平均的界面音速可提高格式的鲁棒性及斜激波捕捉能力,同时对流场参量的计算无影响;ROE平均音速的引用改进了MAPS和ECUSP格式.为热化学非平衡流场计算格式的选择提供了参考.     

低轨道空间箔条干扰的扩散模型

基于稀薄气体动力学对低轨道空间箔条干扰受到的大气阻力进行分析,得到了箔条阻力系数的近似表达式。针对箔条云扩散的宏观特性,得到了抛撒后箔条云质心与被掩护目标相对运动的模型。基于此模型,对低轨道空间箔条干扰抛撒后能否将被掩护目标包覆在其中以起到良好干扰效果的问题进行了研究,分析了不同抛撒时刻对箔条云有效作用时间的影响,给出了低轨道空间箔条云抛撒时刻的建议。在箔条云扩散的微观特性方面,对箔条云内部的密度分布以及箔条姿态的统计分布规律进行了分析,得到了箔条干扰抛撒后的扩散演化模型。研究为箔条干扰的研发提供了理论指导。