摘要：某火箭发动机涡轮盘在热试车中出现严重的裂纹故障,为确定故障原因,分析涡轮盘在高温及高转速下的模态特性。对比热试车涡轮泵试验数据,分析结果表明,改进前结构存在与转速6倍频耦合的涡轮盘模态,而改进后结构明显避开了耦合模态。同时,分析结果为后续结构动态响应研究提供准确的输入数据。

摘要：为了研究高速动态气流中的电子束等离子体特性,建立了一个由蒙特卡罗模型、多组分等离子体模型与计算流体力学模型组成的多阶段耦合数值模型,在临近声速气流条件下,对1.33×104 Pa空气电子束等离子体特性进行了研究。结果表明,电子束能量沉积具有极强的空间不均性,电子束激发下的风洞流场呈现不同的性质,亚声速流场下游边界区密度减小,而在超声速流场中可诱发弱激波;相比于静止气体,在动态气流中等离子体密度下降,且存在额外的输运行为,使其向气流下游输运,但在临近声速条件下,气流速度大小对气流下游等离子体分布的影响不大;电子束入射角对等离子体空间分布和大小均有影响。

摘要：以闭式循环高压补燃液氧/煤油液体火箭发动机的燃气发生器为研究对象,采用了SIM PLEC方法和非结构性网格技术对其燃烧室进行了三维燃烧流场的稳态数值模拟,其中湍流采用RNG k-ε模型,喷雾模型考虑液滴的升温、蒸发、沸腾等过程,两相流采用拉格朗日随机轨道模型,化学反应模型采用有限反应速率模型与漩涡耗散模型的混合模型。数值计算得到的燃气温度场与试验测试数据进行比较,基本相符。利用计算结果对发生器的结构设计进行了讨论,证明了这类燃气发生器采用液氧二次喷注及结构上设置绕流环是必要的。数值模拟为工程研制提供了理论依据。

摘要：火箭发动机涡轮盘工作在高温、高转速及恶劣的振动环境中 ,并承受着较大气动力作用 ,是发动机的关键组合件 ,涡轮盘的失效破坏将严重影响发动机的正常工作 ,甚至带来灾难性的后果。针对某火箭发动机涡轮盘在热试车中出现的裂纹故障 ,进行全面的分析 ,准确定位故障类型 ,以试验和计算分析给出合理的故障原因 ,重点是在疲劳分析方面所做的工作 ,包括振动模拟试验、疲劳强度计算 ,并根据疲劳强度分析结果提出改进方案。结果表明原结构圆角处应力集中明显 ,静态应力值水平高 ,在发生耦合振动后 ,涡轮盘出现疲劳裂纹 ,最终发生低周大应力破坏。试验和计算表明 ,采用改进方案可有效降低R圆角处的应力集中 ,明显提高疲劳强度。对采用改进方案后的涡轮盘发动机进行了多次热试车 ,证实改进后的结构未发生耦合振动 ,未发现疲劳裂纹 ,改进方案是可行的。

摘要：数字试验测试验证(Digital Experiment,Testing,and Validation,D-ETV)是利用“数力”和“智力”更好地了解产品或系统基本属性和性能特征的方法,是实现高质高效研制运维的重要支撑手段。然而,在物理试验测试验证(Physical Experiment,Testing,and Validation,P-ETV)向D-ETV演化的过程中,因缺乏基础共性标准参考,导致不同人员对D-ETV的理解与认识存在差异;因缺乏关键技术标准参考,导致D-ETV实现难;因缺乏通用支撑、安全、行业应用等标准参考,导致D-ETV实施难。针对上述问题,首先从D-ETV有何用、如何用、何处用3个角度对D-ETV标准需求进行分析。在作者团队前期提出的D-ETV通用流程“D”模型及关键技术基础上,进一步建立并完善“析-定-建-测-评-融”D-ETV理论体系。面向航空航天、工程机械、船舶、电子信息、汽车等领域的国家重大需求,与相关研究院所和企业共同尝试探索建立一套D-ETV标准体系,包括基础共性、关键技术、通用支撑、安全和行业应用5类标准。期望相关工作为D-ETV理论研究、标准研制、行业应用提供参考,助力我国试验测试验证向数字化、智能化、服务化方向发展,进而为我国装备高质量发展提供支撑。

摘要：轮胎力学是计算力学领域中比较复杂而新兴的一个分支。它伴随着非线性有限元法发展而产生。本文着重介绍重直载荷作用下充气轮胎的两种计算方法。一种是傅氏级数解法,把非对称的垂直载荷展成傅氏级数,从而将它简化为轴对称问题求解;另一种是几何非线性接触问题解法,把轮胎看作与地面接触的离散了的物体,采用接触体有限元法解得变形。有关算例已列于文中。结果表明,上述分析方法可行而正确,不仅可供轮胎设计工作者应用而且为类似结构分析提供了有力工具。

摘要：针对均匀点阵结构能量吸收性能低和截面梯度点阵结构刚度性能较差的问题,设计了多层尺寸梯度面心立方点阵结构,通过理论、仿真和试验方法研究了其力学性能。首先,采用SS316L不锈钢材料和选择性激光熔融(SLM)技术,制备了胞元尺寸梯度面心立方(SG-FCC)和均匀面心立方(U-FCC)两种点阵结构的试验件,并进行了准静态压缩试验;然后,在试验和有限元分析的基础上,获得了两种点阵结构在压缩过程的力学行为,基于杆梁变形理论和多层梯度点阵结构刚度组集方法,提出了两种点阵结构的等效弹性模量理论模型;最后,研究了不同梯度因子对SG-FCC点阵结构压缩性能的影响规律。试验结果表明:相比于U-FCC点阵结构,SG-FCC点阵结构的力学性能更加优异,其刚度和比刚度分别增长了17.8%和16.2%,吸能量和比吸能量分别提高了10.8%和10.36%。所提出的SG-FCC点阵结构弹性模量理论模型与试验和有限元分析结果相比吻合较好,误差小于10%,可用于SG-FCC点阵结构的刚度预测;当梯度因子为1.5时,SG-FCC点阵结构的刚度性能较好;当梯度因子为3时,SG-FCC点阵结构的吸能性能较好。该研究可为集高刚度和大吸能性能的轻质化结构设计和工程应用提供参考。

摘要：为了掌握气喷嘴和声腔对燃烧室声学特性的影响规律以及解释声学实验中出现的切向频率分化现象的内在机理,采用声学有限元方法(FEM)并在单喷嘴声学模拟实验验证的基础上,从固有频率和声压分布角度分析了气喷嘴长度、声腔长度和节流嘴直径对燃烧室声学特性的影响规律,利用声压分布成功地解释了实验中出现的频率分化现象。结果表明:当燃烧室某阶切向振型频率与喷嘴1阶纵向振型频率相等时,喷嘴由于共振将切向振型声压幅值极值点附近的能量转移到喷嘴中,改变了燃烧室原切向振型的声压分布,因此在声学实验中产生切向频率分化现象;气喷嘴长度与节流嘴直径之间存在着耦合关系,在液氧煤油补燃发动机喷嘴设计阶段可进行组合参数匹配优化。

摘要：周期性多孔结构以其轻质、高强等优异的力学性能和减振、能量吸收等多功能特性引发诸多学者越来越多的关注。该研究对近年来周期性超轻多孔结构及其填充混杂复合结构在能量吸收和振动性能方面的研究情况进行了综述。首先,概述了超轻多孔结构在减振和抗冲击性能方面优势明显的胞元及结构形式;其次,对于能量吸收方面,重点从准静态载荷、冲击载荷和应用三个角度评述了研究成果;然后,针对振动特性,介绍了振动分析、减振隔振和振动特性应用方面的研究工作;最后,展望其后续的发展方向,包括基于增材制造的多孔结构的动态力学模型研究、超轻多孔结构的疲劳及损伤容限性能研究、多孔结构在多场及多种载荷下动态力学性能研究、面向吸能和减振的多孔结构胞元设计和填充材料组集优化方法、面向工程应用的多孔结构材料功能一体化设计等。

摘要：针对应用于高超声速吸气式发动机中的复杂再生冷却结构,为了更好地对其进行传热性能评估,在充分借鉴液体火箭发动机传热分析方法的基础上,集成多种成熟高效的技术,建立了一种解耦的传热分析方法。该方法首先借助计算流体力学技术确定结构件工作的热环境,提取必要的参数后依据半经验关系式确定气侧的换热边界条件;然后,通过将冷却流动假设成一维流动,根据换热准则确定液侧的换热边界;最后,对冷却结构进行有限单元离散,计算传热过程,获得温度场特征。该方法将换热与导热过程解耦,降低了研究问题的复杂性,适用于复杂构型的热防护设计。通过后掠尖缘再生冷却支板的热防护试验,证实了传热分析方法的可靠性,且显示算法对本例的预测误差约在8%左右。