NACA埋入式进气口气动特性试验设计优化

为了优化(美国)国家航空咨询委员会(National Advisory Committee for Aeronautics,NACA)埋入式进气口气动特性,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值方法,以阻力、总压恢复系数、出口质量流量和出口马赫数为性能指标,对3个关键几何参数进行了试验设计(design of experiments,DoE).基准工况结果表明,在进气口斜坡侧边靠近主流处有轴向涡产生.DoE结果表明,斜坡角度对性能指标影响大,斜坡扩张角角影响小,出口转折半径对阻力和出口质量流量影响大,且斜坡角度一定时折转半径越小越好.斜坡角度越小,前缘位置马赫数越小,涡管越长,同一截面速度分布越均匀,因此总压恢复系数和出口质量流量越大,且出口气流不均匀度小,气动性能佳.     

空间同位素热源故障再入极端环境条件分析

空间核动力源是支撑人类探索宇宙空间的关键技术,但安全问题始终是空间核动力源设计和应用的重要部分。文章以我国未来月球探测任务为背景,针对可能发生的典型的事故场景,建立三自由度动力学模型,并引入基于化学非平衡方程、完全气体方程的计算流体力学方法,开展空间同位素热源故障再入情况下的极端环境条件分析,分析空间同位素热源故障再入情况下气动力/热环境、海平面高度飞行速度和弹道倾角等极端环境条件。研究结果表明：同位素热源阻力系数为1.6左右,无量纲纵向压心系数约为0.5,再入过程0攻角驻点热流密度峰值约为8.1 MW/m²,总加热量约为101.55 MJ/m²；从80 km开始经178.3 s到达海平面高度,此时同位素热源的飞行速度为86.5 m/s,弹道倾角为-89.9°。     

基于单向气动驱动器的软体手变形机理

针对软体气动驱动器的变形机理,以气动驱动软体手为研究对象,开展了基于单向气动驱动器的软体手指弯曲和摆动机理的研究。设计了气动驱动软体手,其弯曲和摆动结构均由多个相互连通的气室和一个不可延伸层组成。当相邻气室因充气膨胀而相互挤压时,气室受到不可延伸层的约束,实现了弯曲和摆动变形。为进一步考察软体手的变形机理,对620#T超弹性硅橡胶材料的非线性力学特性进行了研究,测定了其材料常系数。基于Yeoh模型密度函数,结合空间力矩平衡方程,建立了驱动压强和曲率半径的理论模型,并开展了软体手指弯曲及摆动变形的仿真研究,结果证明了理论模型的正确性。研究结果可以为其他基于气动驱动的软体结构变形机理研究提供理论基础。     

高速列车外流场气动噪声的特性研究

针对高速列车外流场气动噪声完成了在线实验测试研究，对列车模型进行了简化并确定了合理性；进行了列车模型湍流流场模拟，完成了列车远场气动噪声的预测研究.研究表明，合理缩短列车不会改变车身表面声功率分布规律；高速列车气动噪声属于宽频带噪声；在频率范围(0～ 5000Hz)内气动噪声仿真与实验结果吻合较好，说明仿真方法准确度高；列车转向架处湍流最为剧烈，其次为车头鼻锥处；车身表面的气流最为平缓，进一步说明缩短列车模型的合理性.所提出的仿真方法能够为高速列车的结构优化设计提供依据，并能验证高速列车气动噪声控制方法的有效性.     

渐缩型气动喷砂喷嘴冲蚀模拟分析

为研究气动喷砂枪喷嘴喷射颗粒对自身造成的冲蚀磨损情况,通过选取渐缩型气动喷砂喷嘴为研究对象,运用CFD软件对其内部流场及颗粒运动特性进行模拟分析;通过改变收缩角度、颗粒粒径及颗粒质量流率进一步分析影响喷嘴冲蚀速率变化的规律。结果表明:喷嘴的冲蚀区域主要集中在收缩段及收缩段与出口段交界面处;以收缩角度为30°、45°、60°的喷嘴为例,随收缩角度的增加,冲蚀区域出现"逆向发展";随颗粒粒径的增加,喷嘴最大冲蚀速率呈现先下降后上升的"U"形变化趋势,且其最低点所对应的粒径与收缩角度成反比;随颗粒质量流率的增加,喷嘴最大冲蚀速率呈上升趋势,但并未呈现线性关系。     

船舶摩擦学的发展展望

首先阐述了船舶摩擦学的定义及其内涵。船舶摩擦学涉及内摩擦和外摩擦的问题,前者主要包括船舶主机、辅机与推进轴系等机械装置及系统内各摩擦副之间产生的摩擦,而后者包括甲板上层建筑及货物与空气、艉轴外支架、船体壳板与水、船上作业人员与船舶甲板间的摩擦。其次,综合分析了船舶主动力机械设备、辅助机械设备、船体界面中的各种摩擦学研究进展,并提出了船舶摩擦学在船舶节能减排、延长船舶机械系统的使用寿命、提高船舶运行效率等方面的作用。最后,结合船舶摩擦学的研究现状和航运业的发展需求,对船舶摩擦学研究的发展趋势进行了展望。     

2030年客机,3层甲板可载800人

来自巴塞罗那的设计师奥斯卡比尼亚尔斯设计了一种被称为"前进鹰"的概念飞机。这款概念机不仅运载能力突出、飞行性能极佳,而且噪声水平只有目前宽体客机的75%,碳排放甚至可以降为零。让我们来看看它是怎么做到的。"前进鹰"的先进性主要体现在高效的气动设计上,类似海豚的机体可提供可观的升力,而且其动力装置为6具氢燃料发动机,其中5具为超导引擎,可在飞行时提供动力;还有一具为中央引擎,在抵达巡航高度后转为发电装置使用。机翼上的太阳能电池板也     

仿生非光滑花纹沟对轮胎抗滑水性能的影响

以205/55R16乘用车轮胎为研究对象,采用计算流体动力学建立了考虑胎面花纹变形的轮胎滑水分析模型;以气-液二相流数值模型分析了轮胎的滑水性能,并将临界滑水速度仿真值与NASA滑水速度预测值及轮胎发生滑水时力平衡下的速度进行对比.在此基础上,引入仿生减阻理念,研究了夹角为60°、高度为0.6mm的仿生对称V形结构对花纹沟排水量和水流阻力的影响,并将其结构特征信息等效移植到接地区轮胎花纹沟底,进行了仿生花纹轮胎的滑水性能分析.结果表明:所建滑水分析模型可用来分析轮胎滑水时的流体运动特性;相对原花纹轮胎,仿生非光滑花纹沟轮胎通过提高接地区花纹沟内水流速度,降低了胎面动水压力,提高了临界滑水速度.     

涡旋气动雾幕控尘装置的研发与模拟分析

为有效控制由机械截割破煤产生的大量粉尘,结合风幕除尘技术与高压喷雾降尘技术,研发了一种可以阻隔工作区域粉尘扩散的新型涡旋气动雾幕控尘装置模型.通过模拟后实验的研究方法对装置进行测试,采用CFD软件对装置内部的风流速度场、涡旋气动雾幕出口速度以及涡旋气动雾幕雾滴粒子场进行了数值模拟,得出初步装置运行最佳工作参数后对实验模型装置的性能进行了测定实验.研究结果表明:水泵供水压力为8 MPa、风机供风风速为12m/s、喷嘴安装角度为75°时,涡旋气动雾幕降尘装置模型处于最佳工况,涡旋状雾幕的有效覆盖范围达到最大.     

鸡蛋分拣机器人控制系统设计研究

基于Delta机构,设计了裂纹鸡蛋分拣控制系统,提高了鸡蛋附加值。首先,分析鸡蛋分拣机器人末端执行器运行的轨迹,找出运动规律,使机器人分拣运动更加平稳;其次,根据抓取需求,设计了气动真空吸盘系统;最后,设计了总体的控制系统。该系统能够满足鸡蛋自动分拣工作的要求。