考虑附加质量的浮升混合飞艇运动分析

浮升混合飞行器体积巨大,质量与排开周围空气的质量比值较大,导致其附加质量效应明显,需要在分析时考虑其附加质量的影响。借助自编译UDF的六自由度刚体运动程序进行加速运动流场的瞬态计算,采用CFD方法得到复杂外形的浮升混合飞行器附加质量矩阵。飞行器受到扰动时,模型本身的所受扰动趋于收敛,但由于附加惯性力的存在,不同情况下的运动状态量都会存在一定程度的振荡延迟,前向速度u和俯仰角速度q变化表明无论是否考虑附加质量效应,垂向突风对这两个量影响都较小。另一方面,对于垂向速度和俯仰角而言,这两个状态量受到附加质量效应影响会导致振荡趋势变大。附加质量效应对浮升混合飞行器的操纵性有着明显的影响 。对于前向速度和俯仰角,附加质量效应使得其操纵响应变得缓慢,而俯仰角速度振荡趋势变大。     

轮毂电机驱动电动汽车耦合动力学特性参数灵敏度分析

以两后轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,考虑车辆动力学纵向、横向和垂向的主要耦合因素,建立了整车16自由度非线性耦合动力学模型;并基于Adams/Car对模型的正确性进行了验证。在此基础上,以侧向加速度、横摆角速度、侧倾角、俯仰角、垂向加速度及轮毂电机定转子间的相对位移为评价指标,对前后悬架刚度、车身与电机质量比、定转子质量比、轴承与轮胎刚度比对动力学评价指标的影响进行分析。在分析各项系统参数对动力学评价指标影响的基础上,采用扰动法对各项系统参数进行灵敏度分析。结果表明,对侧向加速度和横摆角速度影响最大的均为定转子质量比,灵敏度分别为4×10-3和1.21×10-2;前悬架刚度对侧倾角和垂向加速度的影响最大,灵敏度分别为2.69×10-2和2.06×10-2;后悬架刚度对俯仰角的影响最大,灵敏度为2.9×10-3;定转子质量比对两轮毂电机定转子间的相对位移最为敏感,灵敏度分别为9.550 2×10-7和1.007 3×10-6。为后续轮毂电机驱动电动汽车结构参数优化设计及动力学控制的进一步研究奠定了理论基础。     

两层流体中垂直圆柱浮体的辐射水动力特性

基于特征函数匹配方法,建立了两层流体中垂直圆柱浮体水波辐射问题的求解理论,导出了垂直圆柱浮体的附加质量和阻尼系数的计算公式.针对垂荡、横荡与横摇振荡运动模式,计算分析了垂直圆柱浮体的附加质量和阻尼系数特性,并与均匀流体的情况进行了比较.结果表明,在垂直圆柱浮体的某个振荡频率范围内,流体的分层效应对其附加质量和阻尼系数是有显著影响的.     

混合粒径风沙流情况下的一种沙粒起跃速度概率密度函数

基于离散单元法,在生成按腾格里沙漠自然沙粒径分布的模拟沙床后,模拟了以具有相应粒径分布的实际风沙流的冲击速度冲击沙床面的粒一床碰撞过程,得到了沙粒起跃的水平和垂向速度及其合速度以及沙粒旋转的初始角速度．经统计分析,给出了风沙流中混合粒径沙粒起跃的水平和垂向速度及其合速度以及沙粒旋转的初始角速度的一种概率密度函数．     

多编组铰接车辆的平顺性时域分析与优化

为了分析优化多编组铰接车辆的平顺性问题,建立了考虑悬架非线性阻尼特性的n节编组铰接车辆的振动模型,采用粒子群算法对影响车辆平顺性的关键参数(悬架非线性阻尼参数)进行了优化,并提出了一种基于车间铰接约束力补偿和线性二次高斯(linear quadratic Gaussian, LQG)控制相结合的主动悬架控制方法。以车体的垂向、侧倾和俯仰振动加速度均方根作为车辆平顺性关键评价指标,采用B级路面以不同速度对4节编组车辆实施仿真分析。结果表明：随车速增加车辆平顺性变差,且存在首车至尾车车体垂向振动加速度均方根依次变大等振动特点,且通过悬架参数优化与采用主动悬架控制后,车辆平顺性得到明显提高——车辆在垂向、侧倾和俯仰方向的振动加速度均方根分别减少了48.29%,24.79%和54.44%。     

基于DATCOM承载电动无人机纵向稳定性操纵性分析

为分析承载电动无人机在初步设计阶段的纵向稳定性和操纵性,并进一步为飞行控制系统设计提供参考数据,通过使用DATCOM软件计算其气动系数,应用小扰动法将非线性运动方程化为线性,并使用MATLAB软件计算其纵向运动特征方程的方法,研究了无人机承载前后的纵向稳定性和操纵性。结果表明：承载电动无人机在加装载荷前后都具有良好的纵向稳定性和操纵性;承载后的速度、俯仰角、迎角和俯仰角速度受扰动后恢复时间是空载时的2.5至2.7倍;升降舵偏转对速度增加量是空载时的2.5倍。本文提出了承载前后的电动无人机的纵向稳定性和操纵性的分析方法,对各种尺寸和重量构型的无人机飞行控制系统初步设计具有重要的参考价值。     

载能粒子与基底上方二维电子气间的相互作用

采用线性化量子流体动力学模型,研究了载能粒子与存在基底情况下二维平面电子气间的相互作用,讨论基底介电常数对扰动电子气密度、入射粒子所受阻止力及侧向力的影响。结果表明,随着基底介电常数的增大,扰动电子气密度振荡的波长变大,在入射粒子速度较低时,介电常数对其所受阻止力和侧向力几乎无影响,而在速度较高时影响很大。     

黏性效应对高超声速飞行器特性的影响分析

针对高超声速飞行器的黏性效应,采用参考温度法建立高超声速飞行器气动黏性模型,对比研究了黏性效应对气动特性的影响.考虑到气动热使飞行器壁面温度升高的情况,分析了黏性阻力及飞行器弹性形变随壁面温度变化的规律,并对比研究了黏性效应对飞行器控制量(舵偏角与燃料当量比)的影响.最后,在考虑发动机热堵塞现象下,研究了黏性效应对飞行器高度、速度边界值的影响.结果表明:黏性效应主要影响飞行器阻力;黏性阻力随马赫数增大而增大,随高度升高而减小;随壁面温度升高,黏性阻力升高,黏性推阻比降低,机体弹性形变更加严重;黏性效应使飞行器飞行高度、速度边界区间变窄.     

高超声速飞行器舵机间隙的影响及其抑制

高超声速飞行器非线性性影响飞行姿态控制,在某型轴对称高超声速飞行器俯仰通道数学仿真模型的基础上,利用描述函数法分析了舵机间隙环节对俯仰通道控制的影响。指出舵机间隙环节导致系统振荡,影响飞行姿态控制,然后在不改变原高超声速飞行器飞行控制参数的基础上,提出采用离散最速控制算法作为舵机控制算法抑制该间隙环节。仿真结果表明舵机应用该控制算法能显著削弱舵机间隙环节对飞行控制的影响。     

洗流时差阻尼力矩及其影响因素分析

飞机做纵向不稳定曲线运动如扰动运动、俯冲及跃升的曲线段时，其俯仰角速度ｗｚ和迎角变化率ｄαｄｔ均有改变。分析纵向阻尼力矩时，除考虑ｗ＊ｚ引起的俯仰阻尼力矩Ｍｗｚｚｗｚ外，还应估算出ｄαｄｔ引起的洗流时差阻尼力矩Ｍαｚα。较详细地分析了洗流时差阻尼力矩的产生原理、大小及其影响因素，对飞行力学教学具有一定的参考价值     

形变小直径扶手椅型碳纳米管的电子性质

在紧束缚近似下,解析地推导了轴向拉伸和扭转形变下小直径单壁碳纳米管(SWNT)的能量色散关系.分析了拉伸和扭转形变对小直径扶手椅型SWNT的电子性质的影响.结果表明,在拉伸形变下扶手椅型SWNT仍然是导体,但其费米速度随拉伸比的变大而变大;在拉伸比不变的情况下,考虑曲率效应后其费米速度变大.在扭转形变下,扶手椅型SWNT变成了半导体,其能隙随扭转度的变大而变大;在扭转度不变的情况下,考虑曲率效应后能隙变化不大.     

考虑扰动影响的地基非线性沉降分层总和分析方法

为预测工程地基土体沉降,针对受到施工扰动影响的地基土,基于扰动状态概念分别以抗剪强度和相对密实度为扰动参量建立扰动因子函数,从而提出能够考虑扰动影响的地基土修正Duncan-Chang模型.首先,考虑地基土实际应力状态,将地基土沉降变形视为由附加静水压力和附加偏应力引起的两部分变形之和,建立地基土沉降变形分析模型;其次,考虑地基土的应力历史并采用分级加载分析方法,给出了不同埋深地基土初始变形模量的确定方法;然后,基于虎克定律和修正Duncan-Chang模型并采用分级加载分析方法分别建立由附加静水压力和附加偏应力作用下的地基沉降变形计算模型,给出了考虑附加应力影响的地基土变形模量的确定方法;最后,将本文方法应用于工程实例并进行了沉降变形分析.研究结果表明:本文方法在反映地基土扰动程度、应力状态和应力历史等方面具有一定的优越性和可行性,其计算结果符合沉降预测规律.     

有限深两层流体中振荡球形潜体的水动力特性

研究了有限深两层流体中潜浮式球形结构物的辐射问题．在势流理论框架内,基于多极展开理论,提出了两层流体中振荡球形潜体的附加质量和阻尼系数的计算方法,进行了数值计算分析,并且与均匀流中的情况进行比较．结果表明在球形潜体的某个振荡频率范围内,流体的分层效应对球形潜体的附加质量和阻尼系数有重要的影响．同时,对球形潜体振荡产生的自由面和内界面位移场及流域内速度矢量场进行了数值分析．     

旋转圆板冲击现象的实验研究

在研究法向冲击速度对圆板碰撞恢复系数影响的基础上,应用高速摄像系统对伴有旋转速度圆板的冲击行为进行了实验研究,分析了不同法向冲击速度下旋转角速度对碰撞恢复系数的影响.通过确定变形量系数与旋转角速度的相关性,应用数值解析方法得出了不同法向冲击速度及旋转角速度下的碰撞恢复系数,得到了旋转角速度与碰撞恢复系数的相互关系.结果表明,数值计算结果与实验结果具有良好的一致性.     

大展弦比飞翼刚柔强耦合飞行动力学与控制

针对大展弦比飞翼布局柔性飞行器在刚体和弹性自由度动力学强耦合情况下的控制问题,对相应的强耦合动力学特性与相应的控制方法展开研究.采用自由-自由模态法表征飞翼刚柔运动之间的惯性耦合;采用偶极子网格法和有理函数近似法完成广义非定常气动力计算;应用线性二次型最优控制方法进行飞行机动与弹性变形的联合控制律设计.与无控情况相比,闭环控制可有效减缓飞行器俯仰方向的阵风扰动至原来的40%.研究结果表明,飞行器一阶弯曲模态短周期之间存在明显动力学耦合.设计的闭环控制律可使动态弹性变形量始终向有助于减缓扰动方向变化.     

基于VOF的非对称剖面自由入水数值模拟

基于纳维-斯托克斯(N-S)方程建立了入水冲击的两相流模型,应用流体体积(VOF)法对同时考虑横倾角和横向速度两种非对称性的外飘剖面自由入水问题进行了数值模拟.讨论了剖面以不同横倾角和水平速度入水时物体速度的变化,并对入水过程中的流体形式和砰击压力特性进行了分析.结果表明:随着横倾角的增加,水平速度变大而垂向速度减小.随着速度比的增加,水平速度下降而垂向速度几乎不变;过大的水平速度和横倾角会出现流动分离、气穴等物理现象,进而影响了砰击压力的分布.     

11自由度非线性车辆平顺性模型的研究及应用

在分析车辆平顺性的基础上,建立了11自由度平顺性分析的模型,在传统模型的基础上增加了座椅,同时考虑了悬架的非线性因素.所建立的模型考虑了车身的俯仰及侧倾,以及座椅对车辆平顺性的影响,使分析模型更加详细和完整.利用变步长积分法得到车身的垂向振动、俯仰振动和侧倾振动加速度,以及4个座椅振动加速度,分析了不同路面、不同行驶速度和不同乘坐位置对车辆平顺性的影响.结果表明,考虑座椅的11自由度平顺性模型的分析结果更符合实际,比直接用车身来衡量平顺性的结果更精确.     

旋涡流动中微液滴颗粒的滑移效应

本文利用改进的相间滑移矩方法,数值研究了兰金涡在加入微液滴颗粒后的演变,注重考察相间滑移效应的影响.相间滑移矩方法分别考虑气相与液滴弥散相的运动过程,通过颗粒分布函数各阶矩方程的源项来表达相间质量、动量与能量的传递,从而实现气液两相间的速度滑移效应的模拟.研究结果表明,当向兰金涡中注入液滴微粒后,兰金涡的结构会在液滴滑移效应的扰动下发生一系列的演化,注入微粒的半径不同,演化过程也不相同.当注入微粒的半径较小时,滑移效应较小,微粒会在滑移效应下做离心运动,最终在涡核外呈圆环状分布;当注入微粒的半径足够大时,滑移效应增强导致流动失稳,涡核内产生负涡量,在其作用下颗粒呈现"旋臂"结构而快速向外迁移.最后,本文考察了微液滴颗粒由于凝结增长对旋涡演化和滑移效应的影响,发现微液滴的凝结增长导致更多的气相动量转移到液滴相,使得微液滴与气相的滑移驰豫过程变短,微液滴的跟随性增强,从而使得微液滴与气相的平均滑移速度递减更快.     

振荡流底层拟序结构运动理论模式

湍流拟序结构是一种可检测的有序运动,在壁面湍流结构中往往表现出复杂的三维结构.针对对称振荡流(纯振荡流),建立了描述对称振荡流湍流拟序结构的理论模式,并对其特性进行了研究.探讨了振荡流拟序结构能够保持的雷诺数范围、拟序扰动波数范围以及所能激发不稳定拟序波的波数频率范围,分析了振荡流激发的二维扰动波与三维扰动波的相互关系以及拟序波的对称性特征、拟序扰动流速、雷诺应力、附加涡量的时空分布等.结果表明,对称性振荡流拟序结构不仅与通常研究的雷诺数等因素有关,而且与振荡频率有很大的关系.     

城市交通噪声在垂向上分布规律研究

通过对福州五一南路一侧的鸿雁大厦30层进行噪声实测,将道路交通噪声实测结果与预测值进行对比分析,得出道路交通噪声在高层建筑物垂向分布受到道路行道树、车体本身和路面的吸声、反射等影响,从而使交通噪声随着高度的增加总体趋势是由小变大再变小,最大噪声级出现在离地面第9层高度处.因此城市交通噪声垂向上的声场分布规律难以用导则推...