高精度电磁标定力数值模拟及实验研究

高精度电磁标定力源是微推力测量系统的重要组成要素之一。为了获得性能优良的电磁标定力,本文综合采用数值模拟及实验测量两种方法分析研究了线圈和永磁铁相对位置变化时,磁铁几何尺寸对电磁力输出特性的影响：对于直径较大、厚度较小的永磁铁而言,其电磁力随相对位置的变化会存在极值,且极值点附近的电磁力具有较好的稳定性和一致性。根据电磁力变化趋势特性,提出了线圈和永磁铁相对基准中心（极值点）位置的高精度设置方案,且基准中心位置附近的电磁力变异系数可达0.00252,为高性能电磁力的获得提供了基础。最后,确定了大直径永磁铁+线圈组合型电磁力产生装置,并基于拟合方法建立了一定包络区间内的高精度电磁力控制关系式,其拟合曲线的估计标准误差约为0.0137,为微推力测量台架的标定提供了理论指导和技术支持。     

航空发动机法兰接触热阻特性实验研究

通过搭建法兰接触热阻实验台,在法兰间隙0～0.75 mm、螺栓拧紧力矩20～40 N·m参数范围内,测量不同材料机匣多个轴向位置的壁温来获得通过法兰的热流,得到法兰的接触热阻、单位接触热导。分析了法兰间隙、螺栓拧紧力矩对法兰接触热阻特性的影响。研究结果表明随着法兰间隙的增加,接触热阻呈线性增加,最大增加0.03 K/W,单位接触热导先迅速减小,后趋于平缓,最大降低了10 744.2 W/(K·m2),约94.5%;随着拧紧力矩的增加,接触热阻减小,最大降低了22.1%。     

民机襟翼交联机构吸能元件的吸能特性

采用有限元分析与冲击试验相结合的方式对膨胀管与波纹管的吸能特性进行探究：通过数值仿真分析对吸能元件的试验过程进行初步掌握,同时根据冲击试验结果对试验设计的不合理之处进行修正;然后开展两种吸能元件的动态冲击试验,探究其吸能特性,最终比较分析有限元仿真分析与落锤冲击试验的试验结果,选择效果理想的吸能元件应用到襟翼交联机构上。结果表明：无论是从吸能行程、吸能稳定性还是吸能结构的设计考虑,波纹管都是最适合应用到交联机构中的吸能元件,该吸能元件比吸能大,吸能过程平缓稳定,吸收能量之后只有塑性形变但结构不发生破坏,同时吸能行程短,吸能结构简单,便于安装拆卸。     

运载火箭推进剂复杂流动传热问题数值模拟中的模型简化方法

在运载火箭改进优化或新型运载火箭设计过程中,会遇到各种复杂的流动与传热问题。按照真实产品和物理过程直接建立的数值计算模型过于复杂,不同尺度的结构、流动与传热、长时间的飞行过程相互耦合,出现计算时间太长(数年)、收敛困难、程序调试困难等问题。针对初始条件复杂、飞行过程复杂、边界条件复杂3类具体问题,总结了3种相应的模型简化方法,分别是工程经验法、极限参数法、低维近似法,为推进剂复杂流动与传热的数值模拟提供参考。     

水陆两栖飞机方向舵附面层控制研究

水陆两栖飞机采用增升手段降低起降速度后,需要提高方向舵的操纵能力。将吹气式附面层控制方法应用到水陆两栖飞机的垂尾上,建立其二维模型并进行数值模拟,设计垂尾安定面与方向舵之间的缝道挡板,防止迎风一侧的高压气流冲击背风面、阻碍吹气气流附着;研究垂尾安定面后缘和前缘吹气共同作用的组合吹气方案,防止方向舵较早失速。结果表明:垂尾采用吹气式附面层控制之后,结合缝道挡板和组合吹气,方向舵操纵能力可提高1倍左右。     

基于数值模拟的超塑成形压力—时间曲线计算机辅助设计

确定压力随时间变化的关系曲线对于超塑成形工艺设计非常重要,本文在超塑成形压力计算时引入能量消耗控制策略,提出了一种压力－时间（Ｐ－Ｔ）曲线设计方法即恒能耗率法,实现了基于有际元数值模拟的超塑成形Ｐ－Ｔ曲线计算机辅助设计,文中对有关的压力控制算法及算式进行了较详细的介绍和推导,分别给出了半球壳自由胀形和圆筒形凹模约束成形过程的Ｐ－Ｔ曲线设计计算实例,并对计算结果进行了讨论,本文的研究拓宽了刚粘塑性有     

非恒定增压式微尺度拉瓦尔喷管流动特性

针对微尺度喷流在航天器运动状态切换时出现的非恒定增压变化,采用直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法对阶跃式增压和线性式增压两种模式下的微尺度拉瓦尔喷管流场进行了模拟,并对其变化过程中的流动特性进行了对比分析。结果显示：阶跃式增压会导致流动特性出现较大幅值的峰谷式波动,而线性式增压下的流动特性则呈现出线性变化的特点;黏性力对微尺度喷流的非恒定增压变化产生了重要的黏滞作用,在喉部扩张段至出口的流场中尤为明显;在设定的条件下,阶跃式增压过程中喷流产生的总冲量较线性式增压高59.5%,质量流量高74.7%,单位工质提供的冲量低约8.6%,波动性也高于线性式模型,阶跃式增压适用于系统需要较大推力改变运动状态且推进剂充足的情况,而线性式增压在系统精确微调或需要推进剂产生更高效能时具有明显的优势。     

Survival and death of the haloarchaeon Natronorubrum strain HG-1 in a simulated martian environment

Halophilic archaea are of interest to astrobiology due to their survival capabilities in desiccated and high salt environments. The detection of remnants of salty pools on Mars stimulated investigations into the response of haloarchaea to martian conditions. Natronorubrum sp. strain HG-1 is an extremely halophilic archaeon with unusual metabolic pathways, growing on acetate and stimulated by tetrathionate. We exposed Natronorubrum strain HG-1 to ultraviolet (UV) radiation, similar to levels currently prevalent on Mars. In addition, the effects of low temperature (4, −20, and −80 °C), desiccation, and exposure to a Mars soil analogue from the Atacama desert on the viability of Natronorubrum strain HG-1 cultures were investigated. The results show that Natronorubrum strain HG-1 cannot survive for more than several hours when exposed to UV radiation equivalent to that at the martian equator. Even when protected from UV radiation, viability is impaired by a combination of desiccation and low temperature. Desiccating Natronorubrum strain HG-1 cells when mixed with a Mars soil analogue impaired growth of the culture to below the detection limit. Overall, we conclude that Natronorubrum strain HG-1 cannot survive the environment currently present on Mars. Since other halophilic microorganisms were reported to survive simulated martian conditions, our results imply that survival capabilities are not necessarily shared between phylogenetically related species.     

A comparative and numerical study of effects of gravity waves in small miss-distance and miss-time GPS radio occultation temperature profiles

The Global Positioning System (GPS) Radio Occultation (RO) technique has global coverage and is capable of generating high vertical resolution temperature profiles of the upper troposphere and lower stratosphere with sub-Kelvin accuracy and long-term stability, regardless of weather conditions. In this work, we take advantage of the anomalously high density of occultation events at the eastern side of the highest Andes Mountains during the initial mission months of COSMIC (Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere and Climate). This region is well-known for its high wave activity. We choose to study two pairs of GPS RO, both containing two occultations that occurred close in time and space. One pair shows significant differences between both temperature profiles. Numerical simulations with a mesoscale model were performed, in order to understand this discrepancy. It is attributed to the presence of a horizontal inhomogeneous structure caused by gravity waves.     

基于TCAD仿真建模的瞬时剂量率效应研究

针对一款百万门级0.18 μm互补金属氧化物半导体（0.18 μm CMOS）工艺抗辐射加固的微处理器电路,提出了采用TCAD仿真建模技术对加固电路开展瞬时剂量率效应研究的方法,仿真结果表明通过保护环结构加固设计,可有效提升电路的抗瞬时剂量率效应性能,并利用瞬时剂量率辐射源进行了仿真有效性的试验验证。结果表明,采用TCAD仿真手段得到的瞬时光电流峰值与试验得到的光电流峰值误差小于5%,证实了仿真研究电路瞬时剂量率效应方法的有效性。