真实气体效应下高马赫数内转进气道特性研究

为初步研究高马赫数内转进气道在真实气体效应下的工作特性,首先设计额定工作状态Ma=12的高超声速内转进气道,再结合不同气体模型对其进行数值模拟。研究结果表明:化学非平衡气体在流场结构、工作性能和气动加热方面与热完全气体较为相近,与热化学非平衡气体存在一定差别。离解反应发生在边界层内和低速涡流区内,热化学非平衡气体的离解反应程度比化学非平衡气体大。在隔离段内激波反射处,相比完全气体,化学反应气体的静温降低了2000～2500K。高热流区在上壁面喉道位置与下壁面激波反射点位置附近,温度较高的等温壁面、热化学非平衡气体均可降低壁面热流密度,不同壁面条件对隔离段出口性能参数影响较为明显。真实气体效应、壁面温度对隔离段涡流区的影响较为复杂,有待进一步研究。     

基于LODTM的大口径太赫兹波束控元件确定性超精密加工

为解决大口径太赫兹波探测系统束控元件加工精度差、效率低的难题,本文提出了一种利用LODTM数控光学加工机床进行SPDT(单点金刚石车削)制备太赫兹波束控元件的方法。该方法属于确定性加工范畴,通过使用单晶金刚石刀具进行超精密切削加工,可直接得到适用于太赫兹波段的高面形精度的反射及透射类元件。针对铝基金属材料进行了加工工艺实验,得到了口径Φ300mm的太赫兹雷达主反射镜;并利用精密坐标测量技术对主反射镜的面形精度进行检测,其检测结果优于设计指标。实验表明,基于LODTM确定性超精密加工得到的太赫兹波束控元件具有面形精度高、表面光洁度好等优点,可实现太赫兹波探测系统的高精度和低成本目标。     

三维内收缩前体/进气道设计参数影响规律研究

采用有旋特征线理论求解壁面压力分布可控的内收缩基准流场,再结合流线追踪,设计了五种不同位置的矩形捕获型线的三维内收缩前体/进气道。通过数值模拟,研究了进气道捕获型线的不同径向与周向位置对进气道性能与飞行器前体纵、航向气动性能的影响规律。结果表明:三维内收缩前体/进气道产生了较大的力与力矩,对飞行器纵、航向操稳特性均有影响;捕获型线径向位置远离中心体时,有利于改善前体/进气道的纵、航向静稳定性;捕获型线沿周向位置变化时,对纵向静稳定性影响较小,捕获型线纵向面对称时,溢流口朝下,能显著提高有攻角时进气道的流量系数,但会产生较大抬头力矩,航向静稳定性也变差。     

加跟刀架的细长轴车削加工尺寸误差的仿真

为探索跟刀架的作用机理,开发了一个联合模型用以仿真细长轴车削尺寸误差的形成过程。该模型由3部分组成:切削力统计模型、工件变形模型及尺寸误差的几何分析。值得注意的是,切削力与实际切削深度间存在耦合效应,因此切削力不能直接求得,这里采用二分法进行迭代运算来解决此问题。最后,通过一系列试验对仿真模型进行验证,结果表明仿真值与实测值比较一致。由仿真结果可知,跟刀架刚度对细长轴中部尺寸误差的影响最显著,而降低这个部位的尺寸误差也是细长轴车削的难点所在,因此,改进跟刀架结构是提高尺寸精度的有效途径。本文的主要贡献是在建立跟刀架的力学模型的基础上分析了影响细长轴车削尺寸误差的主要因素。     

基于分布式的虚拟车削加工仿真系统的设计与实现

根据分布式的虚拟车削加工仿真系统的功能要求,确定了软件系统结构,选用CORBA作为开发方法,利用VC 语言和OpenGL技术相结合成功地开发了一个基于分布式的虚拟车削加工仿真系统。同时对程序的运行机理进行了分析。     

孔隙射流结构对扩压叶栅出口流场特性的影响

实验研究带有孔隙射流结构的某大折转角直扩压叶栅在设计冲角下的出口流场特性,分析了不同孔隙射流位置对出口流场的影响.结果表明:在叶片表面开孔隙后,降低开孔隙的叶高处出口气流折转能力,使叶栅性能下降;孔隙射流使尾迹速度增加,相应的尾迹损失降低,尾迹区范围减小,同时出口气流角沿节距方向分布更加均匀,开孔位置越靠近叶展中部,孔隙射流对尾迹的影响越明显;开多孔方案对叶栅出口流场的影响要强于单孔方案.      

三维编织碳纤维复合材料超声辅助车削可行性分析

根据三维编织碳纤维复合材料非均质性和各向异性的特点,将其车削加工表面分为四类典型表面.分别采用三种不同刀具对三维编织碳纤维复合材料进行了超声辅助车削和普通车削加工试验,分析了四类典型表面的粗糙度的变化规律,建立了三维编织碳纤维复合材料表面质量评价方案,并对超声辅助车削和普通车削加工过程中的切削力和刀具磨损进行了研究.结果表明,超声辅助车削加工三维编织碳纤维复合材料相对于普通车削,可以有效地提高工件表面质量,降低切削力,延长刀具寿命.     

单动调式陀螺寻北系统及其转位方案

瞄准线稳定系统和自寻北定向系统对于坦克等陆地战车是非常重要的。文中针对目前大多数战车都装有瞄准线稳定系统的这一情况 ,在原有稳瞄平台的基础上 ,增设加速度计等相应设备 ,并加以计算机控制。由于辅加的加速度计和原系统中的陀螺仪分别可感测重力加速度和地球自转角速度 ,从而就可进行水平调平和方位的解算 ,使得系统同时具有稳定跟踪功能与寻北定向功能 ,构成组合平台。文中采用了双位置寻北解算方位角 ,着重讨论了单动调式陀螺所构成的寻北系统及其特征 ,并分析制定了转位的控制方案。仿真表明 ,该方案是可行的。     

捕获型线对内转式进气道外压段几何与气动特性的影响

以直内收缩锥流场为基准流场,构建了一套内转式进气道外压段的设计与性能快速分析程序.进而以矩形捕获型线为例,研究了决定捕获型线形状、位置的3个参数(中心距、旋转角和宽高比)对进气道外压段几何与气动特性的影响,将捕获型线为矩形、带圆角矩形及圆形时的外压段进行了对比.结果表明:捕获面平均半径是可作为评价外压缩段设计的一个重要几何参数,平均半径越大,总压恢复系数越高;对于矩形捕获型线而言,当中心距增加时,前缘长度、弧长、湿润面积单调增加,外收缩比单调减小,而旋转角和宽高比对外压段几何参数的影响比较复杂;在矩形捕获型线的3个参数中,中心距对总压恢复系数的影响最显著.此外,当捕获型线的中心距与面积保持不变时,圆角半径对外压段几何与性能参数影响不大.      

基于Busemann压升规律的可控消波内转基准流场设计

通过将经典Busemann设计方法和特征线反设计方法相结合,实现了对基准Busemann流场的气动截短,构建了一种具有基准Busemann流场截短压升规律的可控消波内转基准流场.通过数值模拟对可控消波内转基准流场及其追踪得到的“糖勺”型进气道进行了无黏验证分析.结果表明:特征线和CFD计算结果相吻合,可控消波内转基准流场设计合理可行.该基准流场继承了Busemann设计方法的高效压缩特性,且反射激波得到有效控制,基本实现消波,性能优于传统的截短Busemann流场.在设计点马赫数为7条件下,喉部截面参数均匀,增压比为18.32,总压恢复系数为0.878,压缩效率为0.936,隔离段内几乎无损失,出口气流匀直,气流角均在±0.4°以内.流线追踪得到的“糖勺”型进气道出口形状更加饱满,流动特征与可控消波内转基准流场基本一致.