摘要：To design effective and easy-to-manufacture conductive heat channels, a heuristic method by emulating the natural branch systems is suggested. The design process of the method is divided into two steps, which are the principal channel design and the lateral channel design. During the process, the width of each channel is controlled by the bifurcation law, and the end point of the channel is located at the point with the maximum temperature while the start points of the principal channel and the lateral channel are respectively determined by the location of the heat sink and the law of the minimum thermal resistance. Four design examples with different boundary conditions are studied by the suggested method, and the design results are compared with that of the traditional structural topology optimization method. Not only lower maximum temperature and relatively uniform distribution of temperature are obtained by the suggested method, but also straight channels are achieved without gray element, which is easy to manufacture. The suggested method inspired by the natural branch systems can provide an effective solution for heat channel design in the heat dissipation structures.

摘要：为了有效设计小空间高热流密度电子元器件的传热结构,需要合理分布其散热通道。针对现有传热结构拓扑优化设计结果形态过于复杂、加工制造困难等局限,基于自然界叶脉分支系统的分层生长特征,提出一种层次生长树状分支散热通道的优化设计方法。主通道和次通道分别采用不同的生长控制策略,依次生长形成传热结构,由基于温度信息的空间殖民算法控制主通道的生长,由最小热阻原理控制次通道的生长。对典型的二维和三维散热通道设计问题展开研究,并与SIMP方法设计结果进行对比。研究结果表明,所得到的散热通道形态简单、清晰,无细小分支和灰度单元,具有较好的散热性能和可制造性。

摘要：基于自然界分支系统机理的自适应成长法能获得结构简单且传热效果好的设计结果,该方法在复杂热边界条件下得到的传热通道布局中存在一定数量的平行通道。针对这一问题,提出了一种两层顺序优化的生长新策略。第一层优化采用加入敏度过滤的自适应成长法,优化迭代所得的结果作为第二层优化的初始解;第二层优化采用无过滤的成长法继续生长直至结果收敛。研究结果表明,该方法得到的设计结果不仅拓扑形态简单清晰,平行通道大幅减少,且热性能进一步改善。此外,加入考虑密度梯度信息的敏度过滤法获得的设计结果最好。

摘要：为了让悬浮子弹能在空中达到一段滞空悬浮时间,设计了一种多管喷气旋转悬浮装置,并应用理论计算和试验验证相结合的方法对其进行研究。结合流体运动的基本方程及雷诺输运定理,建立了旋转喷气悬浮装置的进出气分析模型,并对试验样机进行了气动分析和试验研究。通过试验验证,得到了弯管长度、弯管曲率、喷管数量、喷管口部直径及质量流率对悬浮装置驱动性能的影响规律。

摘要：为研究悬浮子弹从母弹中抛撒出以后至悬浮稳定之间的降落与悬浮过程弹道特性,在对旋翼下降过程动力学分析基础上,建立了悬浮子弹刚体弹道模型,并利用四元数替代欧拉角的方法进行解算。根据在一定的驱动能量下,使悬浮子弹更快的减速减旋、更长时间的处于悬浮阶段的原则,通过改变相关参数得到了悬浮子弹工作过程中的最佳驱动方式和驱动力矩大小。该研究为后续悬浮弹的悬浮机构设计以及控制策略的研究打下一定的基础。

摘要：设计了一种兼顾破甲对舱内仪器设备、有生力量毁伤又具有环形切割的装药结构,通过数值模拟与试验相结合的方法,对该装药结构侵彻45#钢进行了研究,结果表明:该装药结构既可以形成轴向金属射流对舰船内部目标进行毁伤,又可以形成环形射流对40 mm的45#钢进行环形切割,且孔径大小、穿深的数值模拟结果与试验结果吻合较好,孔径大小相对误差为2.42%。

摘要：利用有限元分析软件ANSYS对磨床床身模态分析,通过试验测定的模态频率与仿真值进行对比,对有限元模型进行修正,借助于ISIGHT软件对床身进行了单目标及多目标优化设计。仿真结果表明,单目标优化设计可将床身重量减少10.06%,多目标优化设计可将床身重量减少4.38%,且床身应力、导轨最大变形量、固有频率均有改善。

摘要：以建新煤矿大埋深、强矿压显现的4206孤岛工作面为研究对象,结合力学建模和数值模拟等方法,研究了大范围采空区覆岩承压拱结构演化规律。本工作面、相邻两工作面和相邻3工作面范围内扩展演化的覆岩承压拱拱脚恰好作用于区段煤柱,是孤岛工作面回采期间强矿压频现的主要原因,据此提出了断高位承压拱卸压技术。结合承压拱层位及岩性特征设计了断拱卸压参数,并优化了末采期断拱卸压参数。实践证明:卸压效果显著,有效降低了两巷维护难度,并实现了末采期15 d内装备的快速回撤,取得显著的经济和社会效益。研究成果可为彬黄矿区厚煤层强矿压工作面安全回采提供较好的工程参考。

摘要：超透镜是一种由二维亚波长阵列结构表面所设计的透镜,其对光场中振幅、相位和偏振的调控能力较灵活,同时具有低损耗、易集成、超轻薄等优点,近些年引起了科研人员广泛的研究兴趣。然而在大多数情况下,针对特定波长设计的超透镜会遭受较大的色差,从而限制了其在多波长或宽带应用中的成像作用。超透镜因其二维平面结构引入了新的自由度,在对色差的消除上体现了新的潜力。文中报道了多种不同的消色差超透镜设计及其消色差调控机理,并对现有的消色差超透镜从调制波段类型进行了分类,如对离散波长的和对连续波长的消色差超表面透镜,后者又可从工作模式上分类为透射型和反射型,最后介绍了超透镜阵列在成像上的应用以及其在大景深宽带消色差器件上的前景。

摘要：在巷道支护参数优化设计中,将模糊数学和可拓学相结合,建立起巷道支护效果模糊可拓综合评价模型,分别从技术层面和经济层面进行分析,为最优支护方案的选择提供数据依据。为确保巷道的安全性,应用锚固复合承载体稳定性判据对最优方案进行验证。将此优化方法应用到古城矿回采巷道支护参数优化中,结果表明优化方案既能保证巷道围岩控制效果,又能提高巷道掘进速度,减少支护成本。