摘要：采用自由振荡法数值模拟了平头、钝头外形的超声速俯仰振荡时间历程,并应用奇异分解线性最小二乘法辨识稳定性导数,得到动导数随马赫数和攻角非线性变化的规律。平头外形在较高马赫数和中小攻角范围内存在动不稳定现象,随着再入时马赫数的降低,动不稳定的攻角范围不断缩小,直至演化为动稳定的;小钝头外形则没有动不稳定现象。蒙特卡洛弹道仿真表明,平头外形初始时刻俯仰角的扰动会经历一个先增长然后衰减的过程,最终落地时俯仰角小于1°,满足设计要求,但其落地速度有所降低,可能影响该外形对靶标的侵彻效果。

摘要：为确保地铁送风风道可以合理调节车厢内气流分布,采用流体拓扑优化理论对地铁送风风道进行结构优化设计。优化问题的控制方程需同时适应于流体区域与固体区域,考虑到送风风道内部的气流为湍流,对标准k-ε湍流模型的动量方程、湍流动能方程以及湍流耗散率方程添加惩罚项来实现拓扑演化过程,实现设计域内反渗透固体区域与流体区域的相互转化。以送风风道出口处气流均匀性偏差与进出口平均压差的加权函数最小化为优化设计目标,并采用伴随法求解灵敏度,挖掘用于送风风道优化设计的新结构。研究结果表明:优化重建后的送风风道相较初始风道送风情况改善明显,消除了送风风道出口处存在的进口侧回流现象与尖端侧风速过高的情况,出口处速度均匀性系数与法向速度均匀性系数分别提高12%与34%,进出口平均压差降低12%。

摘要：基于不锈钢材料强度高、无涂装、免维修、耐腐蚀能力强及使用寿命长,但只适宜采用点焊工艺的特点,研究了高速不锈钢车体结构设计的关键问题是骨架连接接头的设计和侧墙外板的优化。参考日本轻型不锈钢车辆的技术设计了高速不锈钢车体结构,车体骨架的连接采用通用型连接接头,侧墙外板采用双薄板,并对其进行结构静力和模态分析。

摘要：通过设计对称性算法，求解层流Navier-Stokes方程，数值模拟了细长体在低超声速情况下前体背风涡随攻角演化的规律，在此基础上，进一步研究了前缘吹气对前体涡演化和侧向力特性的控制机理。根据数值模拟结果及分析，倾向于支持在层流框架内，前体涡的非对称失稳是一种对流不稳定机制，要想根据需要产生对称或不对称的前体涡，就必须外加持续的扰动。在约16°～48°攻角区间内，前缘吹气可产生规律性较好的侧向力，有可能直接利用前体涡进行横侧向控制。为工程实用化，需提高前缘吹气的激励收益效费比。

摘要：为了研究不同碰撞条件下自行车骑行者与摩托车骑行者头部及腿部动力学响应的差异。首先,以车速(30 km/h、35 km/h、40 km/h、45 km/h和50 km/h)、车型(小轿车和越野车)和碰撞部位(两轮车前部、两轮车中部和两轮车后部)为试验变量,设计了60组自行车事故和摩托车事故仿真试验。然后,利用PC-Crash事故再现软件,对不同碰撞条件下汽车-自行车/摩托车侧面碰撞事故进行了仿真研究,并在此基础上分析了侧面碰撞事故中自行车骑行者和摩托车骑行者的动态响应参数(如头部合成加速度、头部合成速度、头部碰撞速度和撞击侧小腿撞击力等)。结果表明:与小轿车碰撞时,自行车骑行者首先会在发动机罩上滑动,然后以臀部和发动机罩的接触部位为旋转中心向着风挡玻璃旋转,而摩托车骑行者则直接以大腿和发动机罩边缘的接触部位为旋转中心向着机盖尾部或风挡玻璃旋转。并且在相同的碰撞条件下,自行车骑行者更容易遭受严重的头部损伤,而摩托车骑行者的撞击侧小腿则需承受更大的撞击力。该研究结果可为制定合适的自行车骑行者和摩托车骑行者保护策略提供参考。

摘要：连续体结构拓扑优化过程中往往存在着棋盘格和网格依赖性等数值不稳定现象,过滤算法是解决此类问题的有效手段,其实质是对单元灵敏度进行光滑处理。灵敏度过滤算法是将中心单元灵敏度用其过滤半径内单元灵敏度的加权平均值替代。在面向复杂工程结构时,由于结构网格量规模庞大,如何准确且快速确定单元的邻域是影响计算效率的关键一环。现广泛使用的是通过枚举计算单元形心间的距离,这种方法易于实现但需要消耗大量计算用时,且无法反映单元之间的连通关系,不能适应结构当中存在孔洞等非设计域的情况。为避免上述情况产生,基于双向渐近结构优化法,提出一种准确快速搜索单元邻域的新策略,通过构建的节点与单元的关联信息,建立从中心单元—从属单元—邻域单元的逐层搜寻模式。这种搜索策略可以极大节省前处理运算耗时,也能够适用于任意非规则网格以及三维模型。最后引入了存在非设计域孔洞的算例,发现使用此过滤策略能够得到性能更优的结果,得到的柔度值比使用枚举的方法低4%,同时能够有效消除“孤岛”现象。

摘要：基于串联蜂窝在方形导轨的应用,通过试验对串联蜂窝变形稳定性进行了分析。发现串联蜂窝在撞击过程中会受单块蜂窝块强度不均及撞击力偏载等影响而极易出现整体失稳,分析表明现有连接隔板因强度过低且截面尺寸小于导轨截面,很难有效预防结构整体失稳。为提升连接隔板对串联蜂窝防失稳的效果,从理论层面研究了连接隔板截面尺寸、导轨截面尺寸和隔板偏转程度三者的关系:在导轨截面尺寸一定时,连接隔板的长度越长,偏转角越小,偏转后与导轨产生的摩擦越小,对串联蜂窝变形导向性越强。基于此设计了一款新型导向隔板,试验发现其不仅提高了串联蜂窝的变形稳定性,同时解决了串联蜂窝剥离问题。

摘要：采用数值模拟技术研究了2m×2m超声速风洞设计引导试验大开角扩散段配置一个中心倒锥和两层球冠状孔板的内流场,中心倒锥和两层球状孔板的不同组合共有五套。孔板有几百至上千个开孔,是模拟的难点,发展了一种孔板流动CFD边界条件模型。另一个难点在于风洞管道内流入口和出口边界条件的准确处理。计算表明,分流锥可将流动有效抑制在大开角洞壁附近,防止洞壁附近的扩张分离,但在分流锥底部将产生大尺度的分离涡环结构,经过孔板的整流后,总压有较大损失,但流线趋于平直,可达到预期效果。

摘要：为解决铁道车辆客室空间尺寸和内部部件接触刚度优化配置问题,实现客室结构多目标多参数优化设计,以座椅-桌子结构和座椅-座椅结构2种模型为例,基于Kriging算法构造了目标参数（乘员头部性能指标CHI15,CHI36和胸部性能指标CT3ms）关于设计变量（小桌高度h、小桌与座椅距离l1、座椅间距l2、桌子接触刚度k1和座椅接触刚度k2）的代理模型,分别得到目标参数随设计参数变化的响应曲面,并采用遗传算法对建立的目标参数代理模型进行整体寻优,得到2种结构模型的最优参数配置。分析结果表明：各代理模型的遗传算法寻优结果与数值计算的模拟结果吻合较好,误差范围为-5.94%-2.23%,说明基于Kriging代理模型和遗传算法的优化结果是可靠的。研究结果可用于指导铁道车辆客室结构的布置。

摘要：为解决既有运用条件下滑动式挡车器难以满足多编组列车平稳止挡的工程难题,基于摩擦吸能原理提出一种二级滑动摩擦式挡车器,以满足不同车型的止挡吸能需求,降低列车的最大车钩力。依据二级滑动摩擦式挡车器的工作原理,该二级滑动摩擦式挡车器用两级摩擦副替代既有滑动式挡车器的一级摩擦副,通过挡车器上下部的相对滑动来缩短挡车器的滑动距离。以某型地铁列车为例,利用simpack软件建立列车撞击挡车器的仿真模型,用105号力元模拟车钩缓冲装置,对列车撞击挡车器模型进行数值仿真,得到列车撞击挡车器的动力学响应特性和挡车器参数对碰撞吸能特性的影响规律。研究结果表明:与采用既有的滑动式挡车器相比较,采用二级滑动摩擦式挡车器能够降低列车受到的最大车钩力,缩短挡车器的滑动距离,满足多编组列车的挡车需求;二级滑动摩擦式挡车器中两级摩擦副摩擦力和挡车器质量是影响列车最大车钩力和挡车器滑动距离的重要因素,其中挡车器上部质量是影响列车最大车钩力的最重要因素,第2级摩擦副摩擦力是影响挡车器滑动距离的最重要因素,通过合理调节两级摩擦副的摩擦力及挡车器上部和下部的质量能更好的发挥二级挡车器的功效。