柔性膜微型扑翼飞行器气动力的数值研究

采用数值法计算了膜扑翼飞行器的气动力,并与实验结果进行了对比.将惯性力和刚性扑翼产生的气动力作为原始载荷,采用有限元法计算了膜扑翼的变形,分析了此变形引起的气动力的变化.与实验结果的对照表明,该计算结果有较好的可靠性.与刚性扑翼相比,膜扑翼对升力的影响不大,但是大大地增大了推力的正峰值,使得推力有较大的增加,从而改善了扑翼飞行器的气动性能.     

船舶电力推进DTC系统低速性能的改善研究

针对船舶电力推进传统直接转矩控制(DTC)技术低速性能差的问题,引入模糊控制对定子电阻进行在线辨识。引入空间矢量脉宽调剂技术(SVPWM)来减低转矩与电流的脉动;并且使开关频率得到固定。另外由于船舶推进时易受外界干扰的影响,导致基于固定PI参数的速度调节器不能实时跟踪动态的外界环境干扰,因此引入模糊自适应PID对速度调节器进行动态整定。仿真结果表明引入模糊控制和空间矢量脉宽调剂技术后,低速性能及动态性能得到显著改善。     

AIP系统丝网填料旋转床功耗研究

对不依赖空气动力装置(AIP)系统的水吸收CO2不锈钢丝网填料旋转床吸收器功耗特性进行了理论分析和实验研究,建立了该型吸收器功率消耗模型.设计了合适的实验方案并依此进行了实验,根据实验采集的大量数据经回归分析得到了计算旋转床吸收器功率消耗的半经验公式.理论模型计算值与实验值的对比表明,两者相对误差小于±5%.研究得到的模型为AIP系统旋转床吸收器电机选配提供了重要参考依据.     

液体火箭推进系统故障过程建模与仿真研究

为克服由于试验或飞行数据不足而无法获取系统足够故障模式的问题 ,开展了液体火箭推进系统故障过程建模与计算机仿真研究工作。结合具体的模型系统 ,研究了各组件统一的故障描述方法 ,形成了表征系统故障过程的方程组。针对故障方程组的超强刚性和非线性特性问题 ,研究了解决该问题的数学方法。给出了系统故障过程的具体仿真实例以及与实际试车结果的对比分析 ,结果表明所建模型和数值求解方法对于研究液体火箭推进系统的故障过程是合理和有效的     

脉冲爆震发动机性能参数计算方法

脉冲爆震发动机作为一种新兴的动力装置,以其优越的性能受到了越来越高的重视。该文简要介绍了基于非稳态燃烧的脉冲爆震发动机有关问题,并采用一维非定常流及一维定常爆震波（ZND）数学模型,确立了脉冲爆震发动机主要性能参数的计算方法。最后将算例的计算机与常规液体火箭发动机及固体火箭发动机的相关参数作了对比,脉冲爆震发动机具有更优越的整体性能,因此,有必要对它进行更进一步的研究。     

考虑推力陷阱的组合动力飞行器切换控制方法研究

针对组合动力飞行器动力切换时的推力陷阱问题,提出了一种考虑推力陷阱的组合动力飞行器切换控制方法。首先,针对组合动力飞行器正常飞行控制需求,基于超螺旋滑模控制方法,设计了正常飞行控制器,从而实现飞行器受扰动情况下的有限时间稳定跟踪参考指令;其次考虑组合动力飞行器动力切换引起的推力损失带来的控制约束,设计了输入约束控制器,实现模态转换阶段跟踪误差有限时间收敛的同时减小推力需求;然后考虑正常情况及模态转换阶段控制器的结合,设计了组合发动机软切换控制方法;最后通过仿真验证了所设计的控制器能够有效规避推力损失现象,并且能够有效保障切换控制系统的稳定性及鲁棒性。     

尾鳍形状对摆动尾鳍推进性能的影响

研究了尾鳍形状对摆动尾鳍推进性能的影响. 设计了一套摆尾仿生推进装置,实验分析了仿金枪鱼、仿海豚、仿白鲸3种尾鳍的推进性能. 同时采用数值方法对尾鳍的水动力性能进行了计算. 实验和数值结果表明,仿金枪鱼尾鳍的平均推力系数和输入功率系数最小,推进效率最高. 对尾涡的分析表明,仿金枪鱼尾鳍尾涡强度最弱,分布范围最小.     

喷水推进器与螺旋桨工作特性的差异及分析

采用计算流体动力学（CFD）方法模拟了某典型喷水推进器和螺旋桨周围流场,得到流场随进速比的变化规律.借助于机翼理论,从叶元体受力角度分析了进速比对喷水推进器和螺旋桨负荷的影响.结果表明：从设计进速比到零进速比,喷水推进器叶片来流攻角变化不大,同一半径处攻角增大不到2°,力矩系数增幅仅在5%以内;而螺旋桨同一半径处的攻角可增加10°以上,零进速比时的力矩系数是设计进速比时的2.16倍,这说明即使在低进速比条件下,驱动喷水推进器的主机也不易超负荷,而驱动螺旋桨的主机则恰好相反.     

喷水推进装置模拟训练系统的转速控制及试验研究

转速的模拟或控制问题是喷水推进装置模拟训练系统极为重要的一个方面,针对喷水推进系统的特点,建立了能够适用于模拟训练仿真的喷水推进系统数学模型。根据实验室现有喷水推进装置样机的实际配置情况,对"变频器-异步电动机-喷水推进装置样机"模拟"柴油机-喷水推进系统"转速问题开展了深入研究,完成了转速调节校正环节设计。转速模拟试验表明:方法有效可行,为提高模拟训练逼真度和训练效果提供了有效可行的技术手段。     

Development of a propulsion system for a biomimetic thruster

We studied theoretically and experimentally a biomimetic propulsion system inspired by the motility mechanisms of bacteria such as E. coli. Our goal was to investigate the effect of the "complex" filament of Rhizobium Meliloti bacteria on thrust force. The complex filament is a helically perturbed filament,similar to a plain filament threaded through a small helix. The propulsive performance of this system was estimated by modeling the dynamics of helical wave motion in viscous fluid. The model consists of a helical filament which is axially rotated at angular velocity ω. Resistive force theory(RFT) was applied to this model to calculate the thrust force and required torque. The Buckingham PI theorem(non-dimensional analysis) was also used to analyze the theoretical results. The procedure for making a complex filament with various pitch angles θs from a small helix and plain filament is explained in detail. To validate the theoretical results for helical wave propulsion and compare the characteristics of complex and plain filaments together,an experiment was performed to measure the thrust forces in silicone oil. The experimental results agreed with the theoretical values predicted by RFT. The thrust forces of complex filaments depended on the shape of small helix winding. The maximum thrust force was achieved at a small helix pitch angle of θs = 45°. In addition,we found that the thrust force generated by a complex filament had a value about 10% higher than that of a plain filament with the same equivalent diameter de.