摘要：压电材料具有良好的机电耦合特性,常被用于振动系统中的能量俘获和振动抑制。在已有开关型压电分流支路的基础上,利用反激变压器的原、副边能量转换功能,提出一种力(机械)‐电能量可切换并操控的分流支路,基于正、逆压电效应分别设计支路的吸能抑振和注能控振两种功能,实现高能效且稳定的结构振动控制系统。介绍了所述压电分流支路的工作原理,推导了不同能量操控条件下结构振幅的衰减率模型,通过试验讨论了不同能量操控方法对结构振幅的影响。研究结果表明,所述能量操控型分流支路能够根据实际场景的减振需求实现高能效的结构振动抑制。

摘要：设计了一种层叠式PVDF作动器并通过理论和实验的方法对其特性进行了研究,将PVDF作动器和橡胶元件相结合设计了一种新型主被动混合隔振器。在研究了比例反馈控制理论和Bang-Bang控制理论的基础上,提出一种改进的Bang-Bang控制方法并将其应用于作动器的控制。提出了混合隔振器的力学模型并通过仿真和实验的方法研究了其传递率特性。最后利用混合隔振器搭建实验平台进行实验,实验结果表明对于幅值不太大的振动扰动,混合隔振器可以比单纯被动隔振器取得更好的隔振效果,特别是在系统自然频率附近效果尤其明显,实验结果同时表明改进的BangBang控制方法相对比例反馈控制方法更加有效。

摘要：基于传统Helmholtz共振消声器提出了一种机械耦合式共振消声器结构,以改善传统共振消声器的声学性能。该消声器的共振腔中内置附加有质量块的柔性板结构,将共振腔分隔为上下2部分腔体。入射的声波激励起柔性板结构的振动,与上下腔体相互耦合形成新的2自由度系统,从而将传统Helmholtz共振器的共振峰一分为二。基于理论分析柔性板附加质量块,以使其振动特性更具有可调性。同时,借助有限元软件分析其结构参数对消声器声学特性的影响规律,并通过实验验证结构的有效性。

摘要：超临界翼型在来流速度超过临界马赫速时会出现激波,导致激波阻力迅速增加,为了减小不同飞行条件下的波阻,本文对激波控制鼓包进行了研究。通过集成NURBS曲线建模和CFD仿真模块搭建了鼓包仿真优化平台,对不同流场状态下的鼓包构型优化。以RAE2822翼型为例进行计算,结果表明在非设计状态下,优化得到的鼓包构型可以大幅度降低翼型激波阻力,提高非设计点的气动效率。为了克服单点优化鼓包减阻有效范围小的问题,提出了一种基于形状记忆合金的二维自适应鼓包设计概念.自适应鼓包能够根据温度调节自身构型,对不同流场状态下的激波进行控制。

摘要：针对具有深度亚波长厚度的声学超构吸声板,研究了其声学特性和物理吸声机制,以及进一步提高其低频声学特性的可能性。该吸声板单元通过将带有小孔的分隔板内置于以阿基米德螺旋形成的共面腔体中形成双层穿孔吸声体结构。研究表明,通过调整分隔板在腔体中的位置,可以在较宽的频带范围内改变吸声板的共振频率,而不改变其近似完美吸声的声学性能。对该吸声板建立了完整的用于描述其声学特性的理论模型,并通过数值模拟的方法揭示了其物理吸声机制。同时,研究并分析了吸声板结构参数对其声学特性的影响,为进一步改善其低频声学性能提供了基础。为了验证研究结论的有效性,采用3D打印技术对所设计的样品进行打印,测量结果与理论计算和数值模拟得到的结果具有很好的一致性。与未加入分隔板的吸声结构相比,该吸声板可以在更低的频率下获得近全吸声的效果。

摘要：在工程中通常采用大面积敷设均匀阻尼材料的方式实现结构振动抑制,但是大量阻尼耗材的使用导致结构重量增加,而且振动抑制效率不高。声学黑洞(Acoustic black hole,ABH)作为一种新型轻质阻尼,通过结构厚度剪裁实现以高效波能量聚焦与耗散,近年来受到广泛关注。该研究提出“桥式”声学黑洞阻尼结构(Bridge-ABH,B-ABH)设计,将声学黑洞结构内嵌于阻尼层材料中,提升结构的振动能量耗散效率的同时减轻结构重量。通过有限元仿真建立B-ABH结构数值模型,研究了具有高损耗特征的B-ABH阻尼材料结构波能量传播特性。同时通过对B-ABH阻尼结构振动机械能流分析,探究了B-ABH结构特性对高阻尼材料中的能量耗散效率影响,揭示了B-ABH阻尼结构振动抑制机理。此外,采用附加质量进一步提升结构低频振动效果。研究结果表明,附加质量B-ABH阻尼结构相比较均匀阻尼层质量减少30%的同时,结构振动抑制在10~1 000 Hz频率范围内平均降低了4.6 dB。

摘要：为提高超临界翼型不同飞行条件下的气动性能,提出了一种能够连续变弯度的自适应机翼后缘设计概念:主动柔性后缘(Active Compliant Trailing Edge,ACTE)。ACTE采用了分布式柔顺机构设计概念,利用高强度玻璃纤维层合板作为蒙皮,既能满足结构承载要求,又能实现后缘弯度连续变化。仿真结果表明,通过改变后缘的偏转模式可以优化不同飞行状态下翼型的气动特性。在速度小于阻力发散马赫数时(Ma=0.6),应用主动柔性后缘,最大升阻比提高了7.96%,大幅改善了高升力系数下的气动性能。在阻力发散马赫数附近(Ma=0.73),由于波阻的增加,主动柔性后缘效率降低。为减小波阻,利用自适应激波控制鼓包(Adaptive Shock Control Bump, ASCB)对激波进行控制,改善翼型高亚音速气动特性,最大升阻比提高约10%。

摘要：双层加筋板在现代交通运输工具中被广泛应用,这类结构的声振抑制问题一直是难点。声学黑洞(ABH:Acoustic BlackHole)作为一种新型的波操纵技术,为结构振动噪声控制提供了新思路。提出将ABH应用于双层加筋板中,开发有良好机械特性,特别是能实现减振降噪的结构。设计含有ABH的双层加筋板⁃腔系统,搭建实验平台并在点载荷激励下进行效果测试。结果表明截止频率以上腔体的宽频噪声可降低1.5~8 dB。基于有限元方法建立耦合数值模型,多角度量化了系统的动力学特性,分析揭示了ABH在腔室降噪中具有增加系统阻尼和降低内壁板和声腔的耦合强度的双重物理机制。针对降噪效果欠佳的低频段,提供优化设计方案,拓宽有效频率,实现了全频带的控制。进一步验证了复杂载荷作用下ABH双层加筋板⁃腔声振系统的减噪普适性。

摘要：激波控制鼓包SCB是一种减小激波阻力的流动控制技术。为了解决固定挠度鼓包工作范围较窄的问题,提出了一种具有双向记忆效应的形状记忆合金SMA鼓包,通过控制SMA鼓包的温度来改变其挠度。SMA鼓包最大可回复位移为6.1mm,为鼓包变形区域的2.65%。针对迟滞现象对鼓包挠度控制的影响,基于(Krasnosel′skii-Pokrovskii,KP)模型对SMA鼓包的温度/挠度迟滞特性进行了建模研究。采用粒子群算法来辨识模型参数,辨识得到的迟滞模型最大误差为0.107mm。设计了2种基于KP模型的PID控制方案,一种为无迟滞补偿的单目标PID控制,一种为迟滞逆模型前馈补偿的双目标PID控制。仿真与实验结果表明,迟滞逆模型前馈补偿的双目标PID控制时域性能优于无迟滞补偿的单目标PID控制。

摘要：提出了一种新型的压电能量回收器件,通过一个开关功率变换器的辅助,系统的能量转换效率可提高400%。该功率变换器原型为Buck-Boost变压器,本项研究通过低功耗的控制电路对其进行了优化。利用Pspice软件对整个系统电路进行了建模和仿真,仿真结果显示,优化后的能量回收器件输出功率提高了3.4倍。