基于拓扑优化的基座减振性能

海洋平台设备的安装基座是连接设备和平台的重要结构,开展基座减振设计是控制平台结构振动和辐射噪声的关键环节。本文提出了三种拓扑优化方案,以输出点群的加速度响应幅值均方根为目标函数,采用拓扑优化方法对基座进行优化设计。通过对三种方案进行对比分析,确定了最优拓扑设计方案。结果表明,相对于初始设计基座,优化设计后的基座其加速度振级落差由3.6dB提升到12.3dB,减振效果明显提高,且基座的总重量也略有降低,相关研究方法和设计结果对开展基座减振设计具有一定的指导和借鉴意义。     

黑洞辐射信息丢失之谜

黑洞为大众所熟知与霍金的科普著作<时间简史>有密切关系,但是黑洞这个概念早在18世纪已被提出.当时光以有限速度传播已经为科学家们所熟知,由此米歇尔(J.Michell)和拉普拉斯(P.Laplace)分别独立提出了黑洞(当时叫做暗星、即dark star)的想法:一定存在这样的星体,在它里面连光线都无法逃逸.他们使用经典力学的方法计算出来了此种星体的半径,令人惊奇的是,这个值竟然和100多年后施瓦兹(K.Schwarzschild)由广义相对论计算得出的施瓦兹黑洞的半径完全一致[1].     

基于CEL法的柔性仿生机器鱼模型及巡游速度研究

为了研究柔性仿生机器鱼的设计参数(鱼体刚度、鱼体摆动频率、鱼体摆动幅值)对巡游速度的影响规律,并据此得出仿生机器鱼在达到较优巡游速度时的参数组合,文中首先根据耦合欧拉-拉格朗日(简称CEL)法的基本原理建立了柔性仿生机器鱼自主游动的流固耦合模型,然后通过正交试验得到不同组合的设计参数,并通过数值仿真模拟在不同参数组合下仿生机器鱼的巡游表现,最后根据仿真数据统计出各项设计参数对仿生机器鱼巡游速度的影响,并据此得到较优的参数组合。结果表明:CEL法能够考虑柔性仿生机器鱼在游动过程中的柔性变形,因而能够更加真实地反映实际情况中柔性仿生机器鱼的游动行为;在样本范围内,柔性仿生机器鱼模型的巡游速度随着鱼体刚度和鱼体摆动幅值的增加而呈现先增后减的趋势,随着鱼体摆动频率的增加呈现增加的趋势;在鱼体刚度(弹性模量)为30 MPa、鱼体摆动幅值为0.13倍体长、鱼体摆动频率为5.16 Hz时,柔性仿生机器鱼的巡游速度达到较高的水平。     

仿生鲔科机器鱼的多机体协同推进效率优化

推进效率是水下潜器装备运行的核心问题,对机器装备的现实应用具有至关重要的影响.针对仿鲔科鱼类研制的机器鱼,根据鲔科鱼类波状运动特征,将机器鱼体离散为由鱼体、尾鳍、胸鳍等部分组成的多刚体系统,结合鱼体所受外力载荷,运用牛顿欧拉法建立了机器鱼动力学模型.基于该动力学模型,开展了以提高机器鱼的推进效率为目标的鱼体运动参数优化设计,以机器鱼的巡游效率为目标、以鱼体各机体的运动参数为优化设计变量、选用遗传算法为优化算法,进行参数匹配优化;通过优化实现了机器鱼尾鳍、鱼体及胸鳍的多机体协同,提高了机器鱼的推进效率.针对优化匹配设计结果,进一步开展了机器鱼的运动学数值模拟仿真,结果表明机器鱼的巡游速度在数值上为鱼体长度的1. 415倍时,机器鱼的推进效率最高,其值达到最大值49. 9%.     

重载车辆排气引射抽尘器设计

利用发动机废气能量的通风散热除尘技术,考虑到动力舱空间限制的制约,为某型重载车辆优选设计了一种排气抽尘引射器.利用流体动力学数值仿真技术进行数值模拟计算,探讨引射器结构对引射系数的影响,得到了关键结构参数对引射系数的影响规律.据此,改进设计出5种排气引射器型式,使其引射性能得以改善;考虑到紧凑性、轻量化的设计要求,在满足通风散热要求的前提下,给出针对混合室工作段长度参量不同的设计方案的对比结果:混合室工作段长度在125mm附近时,引射器可达到最优引射效果.     

金属丝网减振器数学建模与响应计算

用金属丝网减振器非线性滞回特性,将滞迟恢复力进行分解,并由此建立随振动幅值和频率变化而变化的非线性数学模型。通过正弦加载试验获得各工况下的数据样本,对模型参数进行辨识,并验证其合理性。由耗能等效原则,对金属丝网减振器响应进行近似解析求解,检查其精度。为金属丝网减振器建立满足工程需求和反映实际工况的数学模型和响应计算提供了可行方案。