新型折流板装置结构技术研究及其拓扑优化探讨

折流板是保证发动机尾喷试验能够安全进行的重要保障装置,随着飞机发动机类型的多样化,对折流板的性能也提出了更高的要求。首先综述国内外新型折流板装置研究的最新技术进展,并对各个方案的优劣进行比较。针对各新型折流板方案中共同存在的问题,对新型折流板装置的拓扑结构进行研究,并对比优化准则法和数学规划法在折流板拓扑优化中的求解效率。经过优化后,折流板车辆通过面的质量较现有装置下降31.9%,可以降低新型折流板升降过程中对于动力源的需求。     

新型折流板装置发展综述及其拓扑优化研究

折流板是保证发动机尾喷试验能够安全进行的重要保障装置,随着飞机发动机类型的多样化,对折流板的性能也提出了更高的要求。首先综述国内外新型折流板装置研究的最新技术进展,并对各个方案的优劣进行比较。针对各新型折流板方案中共同存在的问题,对新型折流板装置的拓扑结构进行研究,并对比优化准则法和数学规划法在折流板拓扑优化中的求解效率。经过优化后,折流板车辆通过面的质量较现有装置下降31.9%,可以降低新型折流板升降过程中对于动力源的需求。     

双螺旋折流板换热器最佳螺旋角的研究

为了研究换热器的传热性能与双螺旋折流板换热器的螺旋角的关系，通过建立多个不同螺旋角的管壳式换热器模型，运用数值计算的技术手段对其进行模拟，并对其数值模拟结果进行对比分析。结果表明：双螺旋折流板换热器存在最佳螺旋角使得换热器的换热性能最优。相同换热器结构的条件下，壳程进口流量对双螺旋折流板换热器的最佳螺旋角没有影响。随着壳径的增大，双螺旋折流板式换热器的最佳螺旋角有下降趋势。     

车辆转驳装置结构设计及优化

车辆转驳装置是海上转运车辆和物资的重要海洋装备,其结构的安全性十分重要.车辆转驳装置结构断裂破坏的主要原因是应力集中,主要发生在跳板的铰链处.通过结构的理论计算及有限元分析相辅相成,对30 m车辆转驳装置的分部件及整机结构进行强度校核,并进行结构优化及轻量化设计,跳板主体结构通过肋板或筋板配合使用避免过度出现应力集中区...     

浮式板-网阻流装置周围流场特性研究

随着深远海渔业养殖工程的推进,如何通过装备设计来降低海流流速是大型网箱养殖向深远海发展的关键技术之一.文中提出一种新型板—网阻流装置,利用刚性板与柔性网衣对水流质点的阻滞效应,达到阻流效果.基于Realizable k-ε湍流控制方程,建立粘性流的三维数值水槽,采用含多孔介质的动量源项模拟水流与网衣的相互作用,对不同流速和网衣密实度条件下阻流装置的阻流效果进行了参数化分析.研究结果表明：在0.8～1.5 m/s流速范围内,随着流速的增加,阻流装置阻流效果逐渐降低,但总体阻流效率不低于35%;根据不同水深处测点流速变化可研究发现,网衣与刚性结构阻流效果较为接近,表明网衣能够有效进行阻流,同时增加网衣密实度,能够提高阻流装置阻流性能.     

船用换热器三维流场数值模拟

采用Pro/E软件对闭式机舱淡水海水换热器的三维建模,利用FLUENT软件对该换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,分别以壳程总压降、总传热率、速度这三个方面作为综合衡量标准,分析具有不同折流板弦高、折流板数目的几种淡水海水换热器模型的速度场、温度场和压力场。结果表明:随着折流板数目的增加,壳程流体的压降逐渐升高,出口温度逐渐减小;随着缺口高度的增加,壳程流体的压降明显下降,出口温度也明显增加。     

船用换热器三维流场数值模拟

采用Pro/E软件对闭式机舱淡水海水换热器的三维建模,利用FLUENT软件对该换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,分别以壳程总压降、总传热率、速度这三个方面作为综合衡量标准,分析具有不同折流板弦高、折流板数目的几种淡水海水换热器模型的速度场、温度场和压力场。结果表明：随着折流板数目的增加,壳程流体的压降逐渐升高,出口温度逐渐减小;随着缺口高度的增加,壳程流体的压降明显下降,出口温度也明显增加。     

带新型冷却装置半滑行艇减阻方案探讨

为了降低带新型冷却装置的半滑行艇的阻力,提出在新型冷却装置上加半遮挡板、在艇体尾部增加艉压浪板、楔形块或拦截器等方案,采用船模试验方法开展方案对比分析,试验结果表明,在新型冷却装置上加半遮挡板的减阻效果达到8%,艉压浪板和楔形块的降阻效果达到15%。     

重力惯性袋式复合除尘器进气导流板的结构设计与优化

为了优化除尘设备的入口结构,设备运行过程中导流板对除尘设备入口处气流的分配情况,进而达到提高除尘设备的效率、降低成本的目的,采用Workbench和Fluent软件对重力惯性袋式复合除尘设备导流板自身的力学特性进行静力计算与入口处的流场分布进行数值模拟计算;针对现有导流板存在的结构缺陷所导致入口气流分配问题,提出一种新的结构改进方案,通过多学科优化软件Isight对多个设计变量进行多目标集成优化,得到最优设计方案,新设计方案使得导流板所受压力减小了5. 07%,除尘设备入口处最大流速减小了16. 87%,前导流板最大形变减小了83. 69%,后导流板最大形变减小83. 85%.     

低噪声控制阀优化设计及试验验证

控制阀在舰船管路系统中运行时受流体激励产生振动噪声,抑制阀门节流口空化及降低阀内流动脉动是低噪声控制阀设计的关键。该文基于计算流体动力学方法,以某型分层迷宫式控制阀为对象,进行了低噪声的优化设计。优化设计方案采取了一系列有利于抑制空化、均匀流场并降低流动脉动措施,包括应用双层渐变开孔阀套、入流整流装置、阀芯吸振装置、出流导流装置等。优化设计方案的流动计算分析结果表明,优化设计方案有利于降低振动噪声源。通过对普通控制阀、分层迷宫式控制阀和新型低噪声控制阀台架试验对比结果表明,相同水力状态下新型低噪声控制阀水动力噪声、振动响应和空气噪声皆显著降低,优化设计方案得到了试验验证。     

冲击波和破片联合作用下I型夹层板毁伤仿真

基于非线性有限元软件LS-DYNA,通过在TNT炸药底部布置预制破片模拟战斗部爆炸产生的冲击波与破片联合作用载荷,计算3种TNT炸药当量下I型夹层板的毁伤响应,分析冲击波单独作用及冲击波与破片联合作用下I型夹层板失效模式的差异,研究夹层板芯层配置以及上、下面板厚度配置对其失效模式的影响,并与等效实体板的抗毁伤性能进行对比。同时,从吸能的角度分析不同载荷工况下I型夹层板的吸能特性。数值仿真结果表明:在冲击波与破片联合作用下,结构的毁伤程度远大于冲击波单独作用时;当载荷强度较小时,I型夹层板的抗毁伤性能优于等效实体板;载荷强度、载荷类型(冲击波单独作用或冲击波与破片联合作用)及上、下面板厚度配置对I型夹层板的失效模式有较大影响;从吸能特性来看,在冲击波单独作用下,上面板和芯层是主要的吸能构件,而在冲击波与破片联合作用下,上面板和下面板是主要的吸能构件。     

金属夹层结构的舰船应用研究综述

  目的   为了提高轻质泡沫铝夹层板的抗爆性能,  方法   通过采用有限元软件AUTODYN,对功能梯度泡沫铝夹层板在空爆载荷作用下的动态响应开展研究。在功能梯度泡沫铝夹层板的芯层高度及重量不变的情况下,分析讨论芯层不同排列顺序对夹层板上、下面板中心处速度、塑性变形和各部件吸能的影响。  结果   结果表明：夹层板上面板中心点处最大速度随迎爆面一侧芯层密度的增大而减小;芯层密度从迎爆面到背爆面依次为高—低—中排列顺序的夹层板的抗爆性能最好;芯层吸收了大部分能量,并且在迎爆面一侧密度小的排列组合其吸能特性最好。  结论   数值分析结果可为泡沫铝夹层板的芯层优化设计提供参考。     

Experimental and numerical investigations on laser-welded corrugated-core sandwich panels subjected to air blast loading

Experimental investigations on the laser-welded triangular corrugated core sandwich panels and equivalent solid plates subjected to air blast loading are presented. The experiments were conducted in an explosion tank considering three levels of blast loading. Results show that the maximum deflection, core web buckling and core compaction increased as the decrease of stand-off distance. Back face deflections of sandwich panels were found to be nearly half that of equivalent solid plates at the stand-off distances of 100 mm and 150 mm. At the closest stand-off distance of 50 mm, the panel was found to fracture and fail catastrophically. Autodyn-based numerical simulations were conducted to investigate the dynamic response of sandwich panels. A good agreement was observed between the numerical calculations and experimental results. The model captured most of the deformation/failure modes of panels. Finally, the effects of face sheet thickness and core web thickness on the dynamic response of sandwich panel were discussed.     

可燃气体爆炸压力下海洋平台防爆墙数值仿真研究

采用等效TNT方法计算了海洋平台复杂结构在油气爆炸冲击波作用下的动态响应,采用多欧拉-拉格朗日耦合方法对三种不同防爆墙结构进行数值模拟研究.模拟结果显示:在油气爆炸冲击波的作用下,平台舱室变形、失效后破裂,冲击波通过破口传入平台其它舱室;对海洋平台爆炸舱室的围壁采用原结构、梯形结构和半椭圆三种防爆墙结构进行数值对比研究,考虑防爆墙的能量吸收和甲板能量吸收这两个方面,半椭圆防爆墙结构具有更好的防爆效果.     

炼铁高炉卷扬机变频调速系统改造

采用变频器对炼铁高炉上料卷扬机老式串电阻调速系统进行了改造.介绍了高炉上料卷扬机原系统工作情况及系统改造方案、变频器的选用、控制系统的构成及功能等.改造后设备性能稳定,故障率明显减少,实现了高炉卷扬机的可靠平稳运行.     

喷射清理用铸铁丸ERVIN寿命的测试

测定了造船、修船行业钢材喷射清理用铸铁丸的化学成分、密度和硬度,观察了金相组织。用100%替代法测定了ERVIN寿命,用面积法表征了铸铁丸的磨损过程。表明ERVIN寿命试验机可以用来标定实际喷射清理中所用喷射磨料的寿命,为正确选用喷射磨料提供依据。     

Development of simplified analytical methods for predicting the response of offshore structures to blast and fire loading

This paper discusses structural response to blast loading and temperature changes in fires. Both extreme events can be modelled using a range of analytical techniques from simple methodologies to the very complicated finite element analysis. The relatively simple techniques are appropriate for this type of problem and degree of accuracy required given the level of uncertainty in the loading. Given specific boundary conditions and physical properties, the methodologies proposed in the paper provide as good estimates of the dynamic response to blast loading and temperature increases in fires as the more sophisticated finite element method. Experimental data compares well with the analytical results.     

舰载飞机发动机尾流场数值模拟

  目的   目前,美、俄两国航空母舰的挡焰板均采用海水冷却系统,虽然水冷效果较好,但存在管路复杂、维修和维护不便等问题。因此,  方法   借鉴涡轮叶片气膜冷却的方式,利用气体射流可以带走和隔离发动机高温尾喷流的特点,提出不依赖冷却水的射流冷却式挡焰板方案。对挡焰板上形成冷却气膜的射流槽位置和开孔数进行研究,运用CFD方法对采用不同射流孔方案的挡焰板温度等指标进行计算,并对其冷却效果进行对比分析,以验证该方案的可行性。  结果   结果表明,射流冷却方式可将挡焰板上95%表面核心区的平均温度降至可接受的范围。  结论   该隔热冷却方式效果显著,可有效实现对挡焰板的热防护。所提设计方案和数值分析方法对新型挡焰板方案及冷却方式设计具有一定的借鉴作用。     

Analysis of naval warship blast and shock resistance technology system北大核心CSCD

舰船抗爆和抗冲击技术概念宏观,内涵广泛,对其认识理解、设计研究都需要技术体系的顶层划分和牵引。首先,基于武器攻击对舰船的爆炸毁伤类型,对舰船抗爆与抗冲击这两个概念进行划分;然后,基于舰船总体抗爆抗冲击设计技术需求,区分不同的研究对象及技术的基础理论,提出包含6大类型的舰船抗爆抗冲击技术体系的划分方案,即水上/水下防护结构设计、新型抗爆结构与毁伤分析、设备系统及人员抗冲击、舰船抗爆抗冲击试验验证及技术标准规范;最后,分别对舰船抗爆和抗冲击技术内涵进行详细阐述。所做研究可为我国舰船抗爆抗冲击技术体系的形成提供一个初步构想,供从事舰船抗爆抗冲击设计、研究及管理人员参考。     

基于CFD技术的舰炮发射对观瞄装置的影响

为分析舰炮发射时高温、高压、高速的火药气体对炮口附近的观瞄装置的影响,建立舰炮身管与观瞄装置的三维流场仿真模型,分析炮口流场的形成过程,得到舰炮发射时的压力场和温度场。同时对观瞄装置上各面及附近特殊点进行压力和温度的监测,分析各监测位置的数据。结果表明该总体方案下舰炮发射时,炮口冲击波对观瞄装置影响较大,高温火药气体对其的影响可以忽略。研究结论表明,利用CFD方法可以对武器系统总体方案的布置提供一定的设计参考。