CRH3型高速列车气动头型优化计算

本文针对CRH3型高速列车的气动外形设计问题,提出了一套高效的头型气动力优化方法.使用NS方程进行流场求解,结合遗传优化算法和任意网格变形技术,避免了流场计算时几何变形和网格剖分的庞大时间开销,提高了优化计算的效率.通过对设计空间中的设计点进行统计分析,研究了优化设计变量与优化目标之间的相关性,分析出了影响优化目标的几个关键变量,并采用Kriging算法对关键设计变量与优化目标进行了响应面分析,得到了关键设计变量与优化目标之间的非线性关系.最后,通过优化头型与原始头型的气动性能比较,对CRH3型高速列车原始头型的气动稳定型进行了评估.     

烧蚀材料的近程高速弹头热应力数值仿真研究

以碳化复合材料作为烧蚀涂层的近程高速弹头为研究对象,采用差分离散方法计算烧蚀涂层的各层温度,编制程序得到铝合金壁面温度.与无涂层的铝合金弹头壁温相比,壁面温度与温度场的不均匀性显著降低.然后,采用有限元软件Patran/Nastran对无涂层的钛合金弹头与有涂层铝合金弹头比较,在考虑经济条件与弹体质量情况下,后者更合理.     

柔性穿戴式上肢康复机器人关节运动控制研究

针对传统康复机器人重量重、穿戴不便、运动柔顺性差等不足,基于轻量化、柔顺性、易穿戴和人体工学等设计原则,设计了一种柔性穿戴式上肢康复机器人.采用弹性布作为机器人基体,气动人工肌肉驱动的类拮抗式关节,实现了肘关节屈/伸及旋前/旋后运动.基于气动人工肌肉的力学特性模型,采用拉格朗日法建立了康复机器人的动力学模型.针对气动人...     

涵道螺旋桨多工况设计

单一工况下设计的涵道螺旋桨通常不能满足垂直起降飞机的多工况高效需求。基于叶素动量理论可以开展涵道螺旋桨多工况设计,其关键在于不同工况下螺旋桨拉力占比、修正来流速度的计算。在无螺旋桨几何的情况下,采用动量源方法对涵道拉力进行估算,提出了修正来流速度的计算方法,基于最小能量损失原则建立螺旋桨几何,采用多重参考系方法进行耦合计算流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）修正,得到单一工况下弦长扭转角关系、螺旋桨拉力占比以及修正来流速度。通过改变设计升力系数及转速,使不同工况下涵道螺旋桨的弦长及扭转角相匹配。分析结果表明,动量源方法计算的涵道拉力占比较大,来流速度修正方法可减少相同工况下耦合CFD求解计算量。多工况设计可有效提高涵道螺旋桨的综合效率。     

基于偏航角分布的汽车风平均阻力系数计算方法

汽车油耗和排放法规对正确测量和降低行驶阻力提出了更高的要求,空气阻力是汽车中高速巡航工况的主要阻力来源,真实道路自然风对汽车的气动阻力具有显著的影响.通过提出汽车在真实道路环境行驶的偏航角概率分布特征以及基于偏航角概率分布特征的风平均阻力系数的计算方法,对比了不同风平均阻力系数的计算方法,分析了车辆基本尺寸参数对风平均...     

基于Kriging代理模型的高速列车头型多目标优化设计

随着列车运行速度的提高,气动阻力成为制约列车提速和节能环保的重要因素之一,尾车的气动升力是影响列车乘坐舒适性和运行安全性的关键气动载荷.本文针对CRH380A三辆编组简化外形,以整车气动阻力和尾车气动升力为优化目标,结合局部型函数三维参数化方法和基于迭代局部搜索算法的带有极大极小准则的中心拉丁超立方采样方法,提出了一套基于自适应非劣分类遗传算法的高速列车头型有约束多目标气动优化设计方法.研究结果表明:局部型函数参数化方法可以较好的应用于复杂三维气动外形的优化设计;自适应非劣分类遗传算法能够较为准确、高效的找到Pareto最优解集;优化后,三辆编组简化外形的整车气动阻力减小3.2%,尾车升力系数减小8.24%,流线型部分的体积减小2.16%,真实外形的整车气动阻力减小2.26%,尾车气动升力减小19.67%,两种外形的气动力变化主要集中在鼻锥和尾锥的变形区域;本文提出的优化设计方法简单、高效,可以为高速列车气动外形多目标、带约束工程优化设计提供参考.     

相关序列小目标图像运动跟踪与仿真研究

针对气动光学效应降晰过程的复杂性,提出了一种基于图像相关性的序列小目标图像运动跟踪及去噪算法.该算法结合序列图像的相关性,避免了因采集时间的延长而使得序列图像中的小目标偏移太大.在相关序列图像的基础上,通过滤波技术,结合"小波变换的背景融合"算法,得到对运动目标背景的估计.以此估计背景为基础进行运动小目标的估计、灰度质心计算,得到运动目标的跟踪.仿真研究结果表明该算法实现了气动光学效应相关序列小目标图像的运动跟踪,背景融合技术和目标图像的估计降低了噪声带来的影响,对气动光学效应序列图像研究具有重要价值.     

用任意拉格朗日欧拉法分析桥梁振动绕流问题

应用任意拉格朗日欧拉方法对具有典型流线型桥断面进行气弹性分析,得到升力系数以及力矩系数历程,然后用最小二乘法得到气动导数,计算气动导数与实验有较好的一致性,证明了该方法可以进行桥梁振动气动设计,为模拟流固耦合问题提供一个重要方法.     

大跨度平屋面结构的气动抗风措施及其机理分析

通过综合一些典型大跨度平屋面结构的风洞试验结果,分析了这种结构风敏感方向的风压分布特征及其产生机理.用频域相干分析法间接地证实了锥形涡的存在,并指出它是造成此类结构角区附近负压显著偏大的主要原因.针对此类结构的风压分布特征,提出了气动抗风措施.试验结果显示它可以干扰锥形涡的形成,大大削减风敏感部位的风荷载值,使平均局部体型系数降低约50%.     

气动锤铆自动铆接的工艺研究

通过对输入气压和铆接时间等工艺参数的控制,在自动铆接试验台上进行锤铆试验工艺.试验得到,当输入气压为0.5 MPa、铆接时间为2 s时,铆接效率较高且能达到铆接技术要求,但存在铆接件表面质量差、变形较大等缺陷.针对自动铆接试验台铆接工艺的这一缺陷进行研究,并提出解决方案,建立了试验台铆接系统的动力学模型,分析顶铁振动、弹簧刚性和预紧力对铆接质量的影响.