交替大小肋片方腔通道内换热性能的数值模拟

采用商业软件CFX研究了内部具有不同间距的周期性交替大小肋片的方腔通道的换热性能.结果发现:流体流过斜置肋片时,从肋片的上游端点开始形成一个紧靠带肋壁面向斜下游发展的喇叭状涡,此涡使肋片之间形成卵形高换热区域;高换热区域面积的大小与流体流动情况有关,而且受下游肋片影响.与采用单一尺寸肋片的通道相比,在适当的位置加入小肋片能够改善再附着区域下游的换热,同时降低通道的流阻系数,增强综合换热能力.      

太阳能飞机翼肋结构拓扑优化设计

太阳能飞机翼肋结构轻薄且数量众多,其结构形式的合理性对于结构减重、机翼刚度设计等具有重要意义。基于现有太阳能飞机翼肋的结构形式,提出一种翼肋拓扑优化设计方法:首先,应用双向渐进结构优化法(BESO),以单元应力为判断指标,对太阳能飞机典型翼肋进行结构拓扑优化;其次,基于拓扑优化结果对翼肋进行结构细节设计;最后,通过有限元计算,验证翼肋的结构强度、刚度和静稳定性。通过本文方法,能够得到太阳能飞机翼肋更为合理的结构布局。     

高热流密度燃烧室壁面阵列空气射流-燃油组合冷却结构研究（爆震专刊）

针对高热流密度燃烧室壁面热防护需求提出了一种空气阵列射流冲击和燃油冷却肋板的集成冷却方式,在射流平均雷诺数(Re_j)为10000至30000、燃油进口流速(v_f)为2.33m/s至5.23m/s的范围内,采用数值模拟方法对其传热特性进行了研究,并基于壁面加热侧当量对流换热系数的概念,分析了基准肋板以及燃油冷却肋板的传热增强作用。与无肋板靶面的阵列射流冲击相比,带肋板阵列射流冲击的面积平均当量对流换热系数是前者的1.6倍,压力损失系数相对提高了约25%;采用燃油冷却肋板,加热壁面综合传热能力进一步增强,在Re_j=10000时,采用燃油冷却肋板的面积平均当量对流换热系数是基准肋板的1.5倍以上,即使在Re_j=30000时,燃油冷却肋板的传热增强比也可以达到1.2;燃油冷却肋板的出口温度相对进口温度的提升在20K~50K范围内,其提升幅度随着射流雷诺数或燃油进口流速的增大而减小。     

复合材料薄壁加筋抛物面天线仿真与优化

采用Patran/Nastran有限元软件对复合材料薄壁加筋抛物面天线进行了建模和仿真分析。重点分析了反射面铺层方式、加筋结构形式以及加强筋铺层对抛物面天线基频的影响。分析结果表明:采用[0/45/-45/90]s铺层形式的反射面基频最高;增加径向和环向筋可大幅提高天线基频,其中加筋结构采用[0/30/90/-30]s铺层可进一步提高天线基频。通过有限元分析确定了基频最佳的复合材料抛物面天线结构,为制备薄壁加筋抛物面天线提供了指导。     

复合材料格栅圆柱结构优化设计

复合材料格栅圆柱结构是由连续纤维缠绕的斜向和环向肋组成的结构.介绍了一种轴压作用下复合材料格栅圆柱结构的设计方法,该模型是在满足格栅结构整体屈曲要求、斜向肋承受压缩强度要求以及2个交叉点间肋段的局部屈曲3个约束条件的情况下,通过引入格栅结构整体屈曲、局部屈曲及压缩强度安全系数,并经过对数学模型的变换处理,使得格栅结构的结构重量最小,得到格栅结构的设计参数.该方法在格栅结构的设计与优化中非常有效.     

粗糙带对某型号飞机简化模型机头流态的影响

在水洞中应用染色液流动显示技术对某型号飞机简化模型机头流态进行了研究,详细观察了机头两侧粗糙带和"只"字型粗糙带对机头流态的影响.实验结果表明,风洞实验所得力矩曲线受雷诺数影响大的攻角范围与机头涡破裂后打在座舱上的攻角及机头涡在座舱前严重掺混的攻角相联系.水洞实验中,来流速度为20cm/s、粗糙高度为0.8mm时流态随攻角的变化规律可用来解释风洞实验结果中力矩曲线的分散性.     

汽车覆盖件拉延筋的单元模拟试验研究

通过拉延筋基本单元模拟试验，揭示了板料在拉延筋内的变形机理和变形特点；得到了筋的几何参数、压边力和模具包角对拉延筋约束力的影响规律，筋的圆角半径越小，拉延筋的约束力越大，压边力和模具包角与拉延筋约束力呈线性递增关系；同时，建立了新的拉延筋约束力计算模型，计算结果和实验结果基本一致，该模型可供覆盖件在形数值分析建立边界条条时参考。     

带肋变截面回转通道内换热特性的实验研究

与等截面回转通道相比较,变截面通道更接近叶片内冷通道原型。本文采用实验的方法研究带90°直肋的变截面180°回转通道壁面的换热特性,以单个直肋为基本特征将通道分成若干单元,在满足通道面积连续的条件下,考察了各特征无因次几何参数和气流雷诺数对带肋面换热的影响。在实验验证的进口雷诺数的范围内,与Dittus-Boelter公式比较,实验模型带肋面的平均努赛尔特数Nu_av提高了74%～128%不等,并且在较小的Re_in时,Nu_av提高的幅度更大。      

复合材料C型肋零件回弹研究

采用碳纤维织物预浸料在阳模上按既定固化工艺制备C型肋零件,利用三坐标测量机测量了模具型面,零件在三端封边、大端切口及大端切口且缘条切边3种状态下的零件内型面,以及大端切口且缘条切边状态下的零件外型面,对零件的回弹进行了分析、验证.结果表明:对于铺层为[(±45°)/(-+45°)]n(3≤n≤6)的三端封边肋零件模具两侧缘条回弹补偿1.35°,大端缘条回弹补偿0.32°;大端切口与未切口状态对比缘条回弹变化很大;大端切口后,缘条切边与未切边状态对比缘条回弹稍有变化;大端切口肋零件模具两侧缘条回弹补偿1.69°,大端缘条回弹补偿1.62°.     

Lightweight Design of Spaceborne CFRP Rigid Antenna Reflector

In order to overcome the shortcoming of space-borne rigid antenna reflector made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) skins with aluminum honeycomb sandwich (SAHS) structure, a new type of full CFRP skin plus rib (SPR) structure ring-focused parabolic surface antenna reflector with the size of 2.5 m 1.9 m is designed. Under the condition that the original caliber, surface type, and interface remain unchanged, the main influence factors are designed and controlled. First, from the perspective of high stiffness, lightweight, and easy to form, a finite element simulation software is used to analyze and optimize the layout of the rib, the cross-sectional shape of the rib, the size of the rib, and the matching of the size and the coefficients of thermal expansion (CTEs) of the rib and the skin. Second, two structures are prepared by the autoclave molding process. Third, the weight and the surface precision root mean square (RMS) value are measured. The results show that the fundamental frequency of the SPR structure is 142.2 Hz, which is 3.5 Hz higher;the number of the new structural parts is reduced by 40%, and the forming process is greatly simplified. The total weight of the new structure is 11.9 kg, lighter 42.5%, indicating that the weight loss is obvious. The RMS value is 0.15 mm, which is slightly lower 0.01 mm but satisfies the accuracy requirement not greater than 0.3 mm. It is proved that the SPR structure reflector is a superior structure of the lightweight spaceborne antenna reflector.