空间对接综合试验台温度环境模拟系统及其温场特性

利用液氮喷射散流装置与可控硅控制的电加热器组合来提供高低温环境,采用高精度快速反应电气动调节装置和利用旁通分流方法维持试验空间的稳定压力,以消除对接试验过程中附加压力的影响,建立了一种新型对接机构综合试验台大空间环境模拟系统,并分析了其温场特性以及系统等影响因素.结果表明,所建立的对接机构综合试验台环境模拟分系统能够满足对接试验过程对温度均匀性和升降温速率可控性的要求,高温和低温过程的温度均匀性均能维持在±3℃,通过控制送、回风温差可有效控制温变速率.     

漂浮基空间机械臂的三维微重力环境模拟方法探讨

首先针对空间机械臂微重力模拟方法的国际现状,分别从运动轨迹、模拟精度、建造周期及经济性等方面进行了详细综述。考虑到空间机械臂的三维运动特征,对三维空间微重力模拟这一难点问题进行了论述,进而提出了剪式三维气浮微重力环境模拟装置的方案,该方案具有较大伸缩比,结构紧凑,通过利用气浮法的优点解决了水平随动问题,集成力反馈伺服控制系统解决了竖直方向随动问题,该方案为做复杂运动的空间机械臂提供了灵活的微重力模拟环境。     

空间生物学研究的地面模拟技术进展

 空间生命科学研究日益重要,但是由于受到稀少空间实验机会和高昂实验成本等条件制约,目前对空间环境的地面模拟技术要求更加迫切.在较系统地分析现有微重力环境模拟技术的技术特点和适用范围的基础上,结合未来多因素耦合研究的发展趋势,提出了采用激光光阱技术模拟微重力环境的建议.激光光阱操纵生物细胞的非接触性、光穿透性和定位性有助于获得较好的模拟效果.激光光阱技术与单细胞定点单离子辐射技术良好的相容性和互补性有助于开展微重力与辐射的耦合影响研究.     

一种光伏一热通风装置的热特性试验研究

提出一种新型的光伏/热通风装置,利用CFD仿真对比分析了底板进气和侧板进气两种不同形式下装置内温度分布情况.试验结果表明底板进气可有效降低装置内最高温度,并使装置内温度分布更加均匀.对新型光伏-热通风装置进行了室内稳态试验,通过改变加热功率、风速及底板通风孔个数,分析不同工况下装置的热特性.结果表明:出风口温度和装置内最高温度随着加热功率的增加而增加,但装置热效率随着加热功率的升高而降低,减少底板孔数后装置内温度分布更均匀;定加热功率试验表明风速越大装置效率越高.此基础上对新型光伏-热通风装置进行室外实际天气条件下性能试验.结果表明装置对空气的加热功率变化趋势与辐照度的变化趋势接近,整个装置在中午时热量利用率最高.      

基于斯特林制冷机的氦气氛高低温箱深冷试验研究

为了模拟航天产品试验所需极端温度环境和测试航天产品在较大升降温速率条件下的耐受能力,研制了区别于传统热真空罐的氦气氛高低温试验箱,其净空间尺寸为2m×2.2m,可以通过强制对流与辐射换热相结合的方式提高升降温速率.同时,以液氮和四缸两级斯特林制冷机为双冷源,对高低温箱的降温性能进行测试,考察了高低温箱内空间的降温极限以及达到多个目标温度的降温速率等.结果表明,在液氮与斯特林制冷机共同作用的条件下,通过氦气的强制对流、再将氦气抽除的技术手段,可使热沉温度降至-210℃以下.     

表取采样机构悬吊式低重力补偿装置设计

在探月工程三期中,为了满足表取采样机构地面试验环境构建的要求,在调研重力补偿方法的基础上,设计表取采样机构悬吊式低重力补偿装置.根据表取采样机构运动规律,确定了"补偿装置与表采机构运动对应一致"的设计思想,形成了主、从臂配重补偿方案,对装置设计进行详细的理论分析,完善了重力补偿装置的结构设计.     

含间隙铰空间可展桁架结构的动力学实验

为研究微重力环境下含铰接间隙航天可展结构的动力学特性,让可展桁架结构分别在水平悬吊和垂直安装情况下展开到位后突然锁定,测试并比较标志点的衰减振动加速度响应。在水平安装时,用橡胶绳把每一部件悬吊起来,以尽量消除部件重量对铰关节的作用力。实验结果显示,与垂直安装状态相比,水平悬吊安装状态下含间隙桁架结构衰减振动的加速度幅值响应减小,振动时间较短,有更宽的频谱响应和严重的响应滞后现象,对铰间隙的初始运动状态呈现出高度敏感性。     

建筑腔体对室内风环境的影响及模拟分析

腔体是超高层建筑塔楼的外向型公共空间,不同腔体的布局和尺度差异会影响建筑的室内风环境.文中研究了腔体在过渡季节通过烟囱效应的拔风作用对室内自然通风状况进行改善的可能;通过选取广州地区南向接触式腔体为研究对象,建立简化的概念模型,借助特定的风环境模拟软件对室内风速、PMV-PPD(预计平均热感觉指数和预计不满意者百分数)进行计算分析.结果显示,通过设置合理的腔体高度、腔体进出风口大小及位置,可以使大多数楼层在过渡季节获得稳定的自然通风,并使室内热环境处于人体舒适范围内.     

福建圆形土楼民居空间原型风环境模拟研究

为了进一步研究福建土楼优秀的生态特性,深入研究其室内热环境,土楼民居内部的风环境模拟测试是必不可少的前提步骤.依据福建圆形土楼民居的当地夏热冬暖地区气候环境,提取其典型建筑类型的空间原型,利用PHOENICE分析软件,对在封闭和开敞两种状态下圆形土楼民居内部院落的风环境状况进行了模拟,分析内院空间的通风性能.结果表明:封闭状态下的内院风环境较为稳定,开敞状态下的内院空间通风状况良好,为营造良好的室内热环境提供了适宜条件;福建土楼民居应合理利用自然通风的各种技术措施,适当加入导风板、兜风结构设计等改造设计,实现传统民居的可持续发展.     

空间站机械臂末端执行器用导轨设计与验证

针对滚珠直线导轨用于空间机构时的空间环境适应性问题,提出了空间机构用导轨设计方案,经导轨地面试验和产品在轨试验验证,该设计方案可以满足在轨使用要求,实现了导轨在真空、高低温等空间复杂环境下的长寿命应用.以空间站机械臂末端执行器用滚珠直线导轨研制为例,开展了导轨设计,并进行了导轨试验验证,确定了导轨采用滚珠溅射沉积MoS₂复合薄膜的固体润滑方案,间隙为0.04～0.05 mm,满足末端执行器在轨工作2 000次以上的使用寿命要求.通过末端导轨试验可知,固体润滑的导轨载荷能力和使用寿命均显著下降,在空间机构用导轨研制过程中,须进行专项寿命试验,以验证导轨能否满足在轨使用要求.     

引射器活门调节机构的流固热耦合特性

针对船用燃气轮机引射器活门调节机构多场耦合下的结构强度问题,建立了引射器三维流场以及活门阀片的结构模型,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)方法,分别对流场进行了稳态与瞬态仿真分析.将瞬态仿真的结果作为有限元模型的边界条件,进行了包含热、气动和离心载荷的顺序单向流固热耦合分析.结果表明,相较于稳态仿真,瞬态仿真结果的趋势相近但压差更大.时变载荷的稳态求解,可能导致强度的估计不足.对活门调节机构而言,热载荷对机构阀片的变形、应力起到主要作用,气动载荷所导致的弯曲应力可以抵消一部分热载荷导致的弯曲应力,而离心载荷对机构的影响较小,可以忽略.所采用的分析方法可用于引射器活门调节机构等典型运动调节机构的结构设计与优化.     

矿井提升系统动态仿真及与井塔结构的耦合振动分析

基于动力学仿真软件ADAMS和有限元软件ANSYS,建立了井塔结构与提升系统的动力耦合模型。对煤矿提升系统的一个运行周期(加速、匀速、减速)进行了动态仿真,分析了提升设备的运行对井塔结构动力响应的影响。在加速阶段,井塔结构的振动响应有增大的趋势,匀速阶段响应逐渐趋于稳定,减速阶段振动响应逐渐衰减。总体上振动幅值不大,且较为均匀。软件仿真和现场测试的结果进行对比发现,其速度时程图变化是一致的。在得到一些测试数据验证的基础上,提供的耦合振动分析方法对于评价提升系统和井塔结构的振动水平有一定的参考价值。     

Research on dynamic characteristics model test scheme for middle pylon of multi pylon multi span suspension bridges

Multi-pylon multi-span suspension bridge is a new type super flexible structure system, and the rigidity design of middle pylon is one of the main difficult technical issues. Due to the requirements of longitudinal rigidity, the structural form and the corresponding foundation type of middle pylon are different from those of the ordinary steel pylon, and the complicated dynamic characteristics make the calculation quite difficult. In this article, exploration has been made in selection of similarity ratio, selection of model materials, section simulation, restriction conditions simulation, fixing of mass blocks, fabrication scheme and testing method by taking into account different construction and working conditions such as restriction conditions and working environment of a 3-pylon suspension bridge, to conduct the test experimental design of the dynamic behavior of the middle pylon, with the purpose to reveal its dynamic characteristics and make comparison and analysis with theoretical assumptions, to provide basis for anti-wind and anti-seismic design and as a reference for the design and research of 3-pylon 2-span suspension bridges in the future.     

微重力条件下气固两相界面耦合燃烧的数值模拟

在建立气固两相界面耦合燃烧计算模型的基础上，对微重力条件下火焰在固相可燃物表面的蔓延过程进行了三维非稳态数值模拟．考虑气相燃烧过程的同时，对固相可燃材料也用有限差分法研究其内部的传热和热解过程，给出了体现两相耦合作用的相界面处理方法．还研究了强迫流动对微重力火蔓延的影响．为了分析对比，进行了正常重力条件下的计算．数值模拟得了微重力燃烧的一些基本特点，结果令人满意．     

Pt100热敏电阻传感器的数字仿真模块设计

半物理仿真实验平台常用于控制系统的检测试验,具有大量的物理信号模拟器及各种类型的传感器。为了简化试验系统的结构,降低试验成本,设计了一种新颖的Pt100温度传感器的数字仿真模块。该模块可以直接采集计算机数学模型的数字信号。经过数据处理,产生与Pt100热敏电阻传感器具有相同范围和精度的电阻信号,可通过软件编程实现故障模拟及量程更改。实验表明,所设计的传感器数字仿真模块具有合理的测试范围,较高的阻值精度,可应用于半物理仿真试验平台的结构改造。     

多元胞结构的半导体放电管浪涌能力研究

鉴于半导体放电管工作时的最高温升决定其浪涌能力,通过对器件进行温度场模拟,可以明显地看出基片厚度、载流子浓度以及元胞数对器件温升的影响。因此对不同厚度、杂质浓度的16元胞放电管进行了浪涌实验。模拟和实验结果均表明,增加元胞数、选择均匀性好和较薄的衬底材料以及采用低扩散浓度方法可以减少放电管工作时的温升,改善放电管浪涌能力。     

轻质结构发动机罩设计研究

以汽车发动机罩为例，结合材料特性、生产工艺、连接工艺等方面因素，设计四种不同材料发动机罩结构方案．采用拓扑方法优化、改进结构，并通过有限元结构模拟计算，比较分析并评价各方案．选择其中综合性能优势最为显著的复合材料结构方案进行试制并试验．通过对比模拟计算结果和试验结果，验证了复合材料结构方案的性能优越性．在轻量化方法、设计试验规范、选材与结构等方面，为汽车车身的轻量化研究探索了一条技术路线。     

低温条件下铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的应力特性的数值模拟

基于热-弹性理论,建立了铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的热结构应力分析模型.采用热-结构耦合的方法,模拟分析了铝制翅片-隔板-封条钎焊结构的应力分布.结果表明,等效热应力、等效结构应力和等效应力均在钎焊结构的钎焊接头处产生应力集中,这主要是由于钎焊接头处母材和钎焊层材料性能的不完全匹配和钎焊接头处的结构具有不连续性造成的.等效热应力、等效结构应力和等效应力沿典型路径在钎焊接头处的分布主要受正应力的影响.在热-结构耦合作用下,等效应力主要受等效热应力的影响.因此,热边界的选取对模拟结果的影响是非常重要的.