航空航天复合材料结构健康监测技术研究进展 被引量：40

1

作者 武湛君 渠晓溪 +2 位作者 高东岳 刘科海 冯建民 《航空制造技术》 2016年第15期92-102,109,共12页

通过在线监测结构响应,实时掌握结构的健康状况,并在此基础上对可能发生的损伤和故障进行预报,以便能及时采取措施,保证复合材料结构的服役安全。综述了几种重要的结构健康监测方法的研究进展、应用场合与发展历程,包括:全局状态感知技... 通过在线监测结构响应,实时掌握结构的健康状况,并在此基础上对可能发生的损伤和故障进行预报,以便能及时采取措施,保证复合材料结构的服役安全。综述了几种重要的结构健康监测方法的研究进展、应用场合与发展历程,包括:全局状态感知技术(光纤传感监测法)、全局损伤诊断技术(波传播损伤诊断法)、局部损伤诊断方法(机电阻抗监测法、真空比较监测法、智能涂层法等),讨论了复合材料结构健康监测传感器的安装方法。结合各种技术的发展历程和优缺点展望了航空航天复合材料结构健康监测技术的发展趋势。 展开更多

关键词 航空航天结构 复合材料 结构健康监测 光纤 导波 机电阻抗 真空比较监测 智能涂层

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自由单元法及其在结构分析中的应用 被引量：15

2

作者 高效伟 徐兵兵 +1 位作者 吕军 彭海峰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期703-713,共11页

通过吸收有限元与无网格法的优点,提出了一种新的数值方法——自由单元法.此方法在离散方面,采用有限元法中的等参单元,表征几何形状和进行物理量的插值;在算法方面,采用单元配点技术,逐点产生系统方程.主要特点是,在每个配置点只需要... 通过吸收有限元与无网格法的优点,提出了一种新的数值方法——自由单元法.此方法在离散方面,采用有限元法中的等参单元,表征几何形状和进行物理量的插值;在算法方面,采用单元配点技术,逐点产生系统方程.主要特点是,在每个配置点只需要一个和周围自由选择的节点而形成的一个独立的等参单元,因而不需要考虑物理量在单元之间的相互连接关系与导数连续性问题.本文介绍强形式与弱形式两种自由单元法,前者直接由控制方程和边界条件直接产生系统方程,后者通过在自由单元上建立控制方程的加权余量式产生弱形式积分式,并通过像传统有限元法中的积分过程建立系统方程组.本文提出的方法是一种单元配点法,对于域内点为了获得较高的导数精度,需要采用至少具有一个内部点的等参单元,为此除了可使用各阶次的拉格朗日四边形单元外,还给出了七节点三角形等参单元,用于模拟较为复杂的几何形状问题. 展开更多

关键词 自由单元法 强形式自由单元法 弱形式自由单元法 单元配点法 有限单元法 无网格法

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端壁附面层抽吸对大转角扩压叶栅旋涡影响的实验研究 被引量：17

3

作者 郭爽 陆华伟 +1 位作者 宋彦萍 吴锤结 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1466-1473,共8页

为探明附面层抽吸技术对压气机叶栅气动性能的影响及其与栅内旋涡结构的关联,通过十个横截面的实验测量结果研究了高负荷压气机叶栅抽吸端壁附面层前后的主要旋涡结构以其对应损失的演变过程。研究对象为矩形低速扩压叶栅,来流马赫数约... 为探明附面层抽吸技术对压气机叶栅气动性能的影响及其与栅内旋涡结构的关联,通过十个横截面的实验测量结果研究了高负荷压气机叶栅抽吸端壁附面层前后的主要旋涡结构以其对应损失的演变过程。研究对象为矩形低速扩压叶栅,来流马赫数约为0.23。研究结果表明,端壁附面层的变化对叶栅端区的主要旋涡发展过程影响显著。在原型方案中,壁面涡、尾缘脱落涡的演变过程对应着较高的流动损失,通道涡自身产生的损失较小,主要起到向远离端壁的方向输运低能流体的作用;在流向槽吸气方案中,壁面涡和尾缘脱落涡因端壁附面层径向迁移及角区分离受到抑制而被明显削弱;而来流附面层抽吸方案则最为有效地控制了通道涡的演变过程。 展开更多

关键词 大转角扩压叶栅 附面层抽吸 二次流动 旋涡结构 流动损失 抽吸位置

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功能梯度材料动力学问题的POD模型降阶分析 被引量：16

4

作者 郑保敬 梁钰 +2 位作者 高效伟 朱强华 吴泽艳 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期787-797,共11页

为了快速分析非均质材料结构在复杂载荷作用下的动态响应,提出一种模型降阶方法,只需计算结构在简单均质材料情况下的动力学问题,进而用其计算结果对非均质材料结构进行分析.首先,采用结构内部任意一点处的材料参数值作为整个结构的材... 为了快速分析非均质材料结构在复杂载荷作用下的动态响应,提出一种模型降阶方法,只需计算结构在简单均质材料情况下的动力学问题,进而用其计算结果对非均质材料结构进行分析.首先,采用结构内部任意一点处的材料参数值作为整个结构的材料参数,利用有限元分析软件计算该均质材料结构在动态载荷作用下的位移场建立数据库,该数据库包含计算模型各个节点(自由度为N)在某时间段内L个时刻的位移;其次,对数据库中的信息按照时间离散的特定方式组集成瞬像矩阵,并利用特征正交分解方法对其进行分解,得到该模型的L个特征正交基底,选取其中能反应模型主要特征的H个(其中H<L?N)作为一组最优基底,通过这组基底建立模型的低阶离散控制方程;最后,求解低阶离散微分方程组,得到功能梯度材料结构在复杂载荷作用下的位移场.文中分别给出二维和三维算例,比较了降阶模型和全阶模型计算结果,验证了该方法的有效性,并且计算效率能提高1～2个数量级. 展开更多

关键词 特征正交分解 模型降阶 动力响应 功能梯度材料

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求解最优控制问题的混合变量变分方法及其航天控制应用 被引量：8

5

作者 彭海军 高强 +1 位作者 吴志刚 钟万勰 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第10期1248-1255,共8页

针对非线性最优控制导出的Hamiltonian系统两点边值问题,提出一种以离散区段右端状态和左端协态为混合独立变量的数值求解方法,将非线性Hamiltonian系统两点边值问题的求解通过混合独立变量变分原理转化为非线性方程组求解.所提出的算... 针对非线性最优控制导出的Hamiltonian系统两点边值问题,提出一种以离散区段右端状态和左端协态为混合独立变量的数值求解方法,将非线性Hamiltonian系统两点边值问题的求解通过混合独立变量变分原理转化为非线性方程组求解.所提出的算法综合了求解最优控制的"直接法"和"间接法"的特征,既满足最优控制理论的一阶必要条件,又不需要对协态初值的准确猜测,避免了求解大规模非线性规划问题.通过两个航天控制算例讨论了本文算法的精度和效率等问题.与近年来在航空航天控制中备受关注的高斯伪谱方法相比较,本文算法无论是在精度还是效率上都具有明显的优势. 展开更多

关键词 非线性最优控制 两点边值 对偶变量 变分原理 HAMILTONIAN系统

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集成单元边界元法及其在主动冷却热防护系统分析中的应用 被引量：4

6

作者 高效伟 刘健 彭海峰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期994-1003,共10页

随着高超声速飞行器的快速发展,飞行器及发动机所面临的热防护压力越来越大.传统的被动热防护系统已很难满足设计要求,因此主动冷却热防护系统受到了越来越多的关注.主动冷却热防护系统因为管道密布、结构复杂,传统的分析方法需要花费... 随着高超声速飞行器的快速发展,飞行器及发动机所面临的热防护压力越来越大.传统的被动热防护系统已很难满足设计要求,因此主动冷却热防护系统受到了越来越多的关注.主动冷却热防护系统因为管道密布、结构复杂,传统的分析方法需要花费大量的精力和时间来建模和计算分析.针对管道阵列排布的主动冷却系统,提出了一种用边界元法求解空间周期性结构的集成单元法,并将其用来分析具有冷却通道的热防护系统的传热与受力变形问题.此方法求解空间周期性结构问题,仅需要针对一个胞元建立边界元胞元方程,并由其形成由指定胞元数组成的集成单元,然后由集成单元组集成总体系统方程组.提出的集成单元法既有常规子结构法的消元思想,又有传统有限单元、边界单元易于组集的特征,便于大型空间周期性结构的快速分析.由于集成单元的系数矩阵只需形成一次,且最终方程只含边界节点未知量,计算效率显著提高.论文最后用功能梯度平板和主动冷却燃烧室算例验证了本文所述算法的正确性和计算效率. 展开更多

关键词 集成单元 边界元法 快速算法 主动冷却通道

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颗粒无序分布的堆积床内部流动与传热分析 被引量：4

7

作者 孙得川 曹梦成 +1 位作者 刘俊 林庆国 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期612-618,共7页

为了详细分析单组元发动机催化床内部的流动与传热,针对颗粒无序分布的堆积床,提出了一种网格生成途径,适合于对大量颗粒自然堆积的管道流动进行数值模拟。根据该方法,对不同颗粒直径、不同进口速度的管道堆积床进行了液体介质的流动与... 为了详细分析单组元发动机催化床内部的流动与传热,针对颗粒无序分布的堆积床,提出了一种网格生成途径,适合于对大量颗粒自然堆积的管道流动进行数值模拟。根据该方法,对不同颗粒直径、不同进口速度的管道堆积床进行了液体介质的流动与非定常传热模拟,并与实验结果和Ergun方程计算进行了对比。结果表明,本文提出的方法可以有效模拟颗粒无序分布的堆积床内部流动与传热,适合于大量颗粒的堆积床仿真;网格尺度小于1/20颗粒直径时,模拟结果与实验结果符合很好;在相同雷诺数下,摩擦系数随颗粒直径增大而减小,Ergun方程在高雷诺数下计算的流阻偏大;非定常传热时,壁面效应会使壁面附近温度先接近流体温度。 展开更多

关键词 堆积床 流动 传热 离散单元法 网格生成 数值模拟

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波浪上方飞行二维地效翼的非线性分析 被引量：1

8

作者 梁辉 宗智 邹丽 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2013年第9期900-907,共8页

针对二维波浪上方飞行的非定常二维地效翼进行了非线性分析.通过对二维奇点在规则波上方运动的Green函数的推导,利用离散涡方法解决了二维波浪上方飞行的非定常地效翼的升力问题.针对不同的几何参数和波浪参数对升力系数进行了研究.通... 针对二维波浪上方飞行的非定常二维地效翼进行了非线性分析.通过对二维奇点在规则波上方运动的Green函数的推导,利用离散涡方法解决了二维波浪上方飞行的非定常地效翼的升力问题.针对不同的几何参数和波浪参数对升力系数进行了研究.通过与定常情况的对比,验证了方法的有效性. 展开更多

关键词 地效翼 分层流体 波浪 GREEN函数

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微空心阴极维持放电的实验研究 被引量：4

9

作者 夏广庆 Nader Sadeghi 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期21-24,共4页

为在高气压下形成大体积均匀等离子体,将微空心阴极放电(MHCD)作为等离子体阴极,引入另一阳极而设计为微空心阴极维持放电(MCSD)的发生装置。实验研究了MCSD的产生放电条件,通过在氩气中添加少量氮气,分析氮分子第一正带系发射光谱的方... 为在高气压下形成大体积均匀等离子体,将微空心阴极放电(MHCD)作为等离子体阴极,引入另一阳极而设计为微空心阴极维持放电(MCSD)的发生装置。实验研究了MCSD的产生放电条件,通过在氩气中添加少量氮气,分析氮分子第一正带系发射光谱的方法测量了MCSD中羽流区不同位置的气体温度。研究表明,当等离子体阴极电流增加到一个临界值(约为0.5～1mA)以后,在等离子体阴极与诱导阳极之间才会出现大体积辉光放电,羽流区气体温度在实验条件下约为500K。MCSD减缓了辉光向弧光的转变,在高气压下可产生稳定的大体积辉光放电。 展开更多

关键词 微空心阴极维持放电 气体温度 高气压辉光放电 光学发射光谱

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发动机引流推力矢量方案的内流场分析 被引量：2

10

作者 孙得川 由旭 《航空兵器》 2014年第5期28-31,共4页

对从发动机引流外喷进行推力矢量控制的方案进行了内流场计算与分析,比较了不同管径和引流管道喉部面积对引流效果的影响,结果表明:发动机引流对于发动机内流场的参数影响不大,燃烧室压力和温度变化不明显;引流管道的喉部面积占总喉部... 对从发动机引流外喷进行推力矢量控制的方案进行了内流场计算与分析,比较了不同管径和引流管道喉部面积对引流效果的影响,结果表明:发动机引流对于发动机内流场的参数影响不大,燃烧室压力和温度变化不明显;引流管道的喉部面积占总喉部面积的百分比是影响喷流效果的主要参数;引流流量占总流量的比例略小于引流通道喉部面积所占比例;引流形成的侧向推力所占比例与引流流量所占比例相当,均略小于引流通道喉部面积所占比例;引流造成主动量推力下降幅度明显。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 喷流 推力矢量 数值模拟

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基于特征正交分解的一类瞬态非线性热传导问题的新型快速分析方法 被引量：15

11

作者 朱强华 杨恺 +1 位作者 梁钰 高效伟 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期124-138,共15页

提出了一种基于特征正交分解(POD)和有限元法的瞬态非线性热传导问题的模型降阶快速分析方法,建立了导热系数随温度变化的一类瞬态非线性热传导问题有限元格式的POD降阶模型.在隐式时间推进方法的基础上有效结合单元预转换方法和多级线... 提出了一种基于特征正交分解(POD)和有限元法的瞬态非线性热传导问题的模型降阶快速分析方法,建立了导热系数随温度变化的一类瞬态非线性热传导问题有限元格式的POD降阶模型.在隐式时间推进方法的基础上有效结合单元预转换方法和多级线性化方法发展了一种加速求解瞬态非线性热传导降阶模型的新型计算方法,并通过二维和三维算例验证了该方法的准确性和高效性.研究结果表明:(1)降阶模型解的均方根误差在经过初始时段轻微的脉动后稳定于0.01%以下,而其计算效率比有限元全阶模型提高2~3个数量级,并且自由度数量(DOFs)愈大提高的幅度也愈加显著;(2)新型算法解决了常规算法在计算非线性降阶模型时加速性能差的问题,即使是在DOFs比较小的时候也能够明显提高计算效率;(3)常数边界条件下得到的POD模态可以用来建立相同求解域在各种复杂时变边界条件下的瞬态非线性热传导降阶模型,并对其传热过程和温度场进行快速准确的分析与预测,具有很好的工程应用价值. 展开更多

关键词 瞬态非线性热传导 特征正交分解 有限元法 降阶模型

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晶粒互锁结构与短切碳纤维增韧ZrB2-SiC复合材料的制备与力学性能 被引量：3

12

作者 张兆甫 沙建军 +1 位作者 祖宇飞 代吉祥 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期918-924,共7页

ZrB2-SiC基复合材料具有比单体ZrB2更优异的抗氧化性能及力学性能,但其相对较低的韧性限制了其实际工程应用,采用微结构设计或引入增韧相是改善陶瓷材料韧性的两个有效途径。本研究采用反应热压烧结工艺,分别制备了具有独特片状ZrB2晶... ZrB2-SiC基复合材料具有比单体ZrB2更优异的抗氧化性能及力学性能,但其相对较低的韧性限制了其实际工程应用,采用微结构设计或引入增韧相是改善陶瓷材料韧性的两个有效途径。本研究采用反应热压烧结工艺,分别制备了具有独特片状ZrB2晶粒互锁结构的ZrB2-SiC复合材料和以短切碳纤维(Csf)为增韧相的Csf/ZrB2-SiC复合材料。对比研究发现,晶粒互锁结构展现出优异的自强韧化效果,使ZrB2-SiC复合材料具有较高的弯曲强度及断裂韧性,但材料表现出典型的脆性断裂特征;Csf/ZrB2-SiC复合材料弯曲强度下降,但Csf具有显著的增韧作用,不仅使材料具有较高的断裂韧性,而且临界裂纹尺寸及断裂功都得到显著提高,从而表现出非灾难性破坏模式。 展开更多

关键词 超高温陶瓷 晶粒互锁结构 短切碳纤维 ZRB2-SIC 断裂性能

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非结构网格催化壁面的隐式处理方法 被引量：1

13

作者 原志超 黄世璋 高效伟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期251-260,共10页

为了解决格点型非结构有限体积法隐式处理完全催化壁面时边界上出现非物理解的情况,提出了壁面边界隐式矩阵"松弛"处理方法,使得格点型非结构有限体积法可以用于高超声速非平衡条件下气动热的预测。提出了考虑等温壁面和辐射... 为了解决格点型非结构有限体积法隐式处理完全催化壁面时边界上出现非物理解的情况,提出了壁面边界隐式矩阵"松弛"处理方法,使得格点型非结构有限体积法可以用于高超声速非平衡条件下气动热的预测。提出了考虑等温壁面和辐射平衡壁面下,处理完全催化壁面的"松弛"方法,并给出了边界控制体上隐式矩阵的具体形式。针对高超声速化学非平衡流动,使用非结构网格对典型的圆柱绕流以及球头绕流问题进行模拟,并与结构网格计算结果进行比较分析。验证了所提出的强制边界条件的"松弛"格式可以正确模拟完全催化壁面边界条件。在此基础上,针对不同质量分数配比的自由来流进行计算,分析壁面处组元的质量分数以及热流,计算结果显示即使在自由来流中两个组元质量分数各占50%的情况下,被"松弛"的组元质量方程的残差仍然能够到10^(-8)量级,壁面上热流计算正确并且组元质量分数与自由来流保持一致。这表明本文方法在自由来流中质量分数最大组元不占优的情况下仍然有效。 展开更多

关键词 非结构网格 高超声速 化学非平衡 壁面催化 隐式处理方法

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多体系统轨迹跟踪的瞬时最优控制保辛方法 被引量：6

14

作者 彭海军 李飞 +3 位作者 高强 陈飙松 吴志刚 钟万勰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期784-791,共8页

随着近年来机器人在各行业领域的广泛应用,对机器人的动力学与控制性能不断提出新的要求,特别是对设计越来越复杂、操作越来越灵巧的智能机器人,要求其能够对目标轨迹实现高精度跟踪以满足实际工作需求.因此,针对机器人多体系统对目标... 随着近年来机器人在各行业领域的广泛应用,对机器人的动力学与控制性能不断提出新的要求,特别是对设计越来越复杂、操作越来越灵巧的智能机器人,要求其能够对目标轨迹实现高精度跟踪以满足实际工作需求.因此,针对机器人多体系统对目标轨迹跟踪的任务需求,基于微分代数方程提出瞬时最优控制保辛方法.首先,采用多体动力学绝对坐标建模方法建立机器人系统的普适动力学方程,即微分代数方程;然后,采用保辛方法将连续时间域内的微分代数方程进行离散化,进而得到以当前位置、速度和拉式乘子为未知量的非线性代数方程组;其次,通过引入对目标轨迹跟踪以及对控制加权的瞬时最优性能指标,根据瞬时最优控制理论获得当前最优控制输入;最后,通过离散时间步的更新完成对目标轨迹的跟踪任务.为了验证本文方法的有效性,以双摆轨迹跟踪控制为例进行了数值仿真,结果表明:针对机器人轨迹跟踪任务所提出的瞬时最优控制保辛方法能够实现对目标轨迹的高精度跟踪,且瞬时最优控制由受控微分代数方程推导获得,更具一般性,能够适应其他复杂多体系统的轨迹跟踪控制问题. 展开更多

关键词 机器人 多体系统 微分代数方程 轨迹跟踪 瞬时最优控制 保辛方法

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预拉伸法降低异种钢焊接残余应力的作用研究 被引量：7

15

作者 赵东升 吴国强 +2 位作者 刘玉君 孙敏科 纪卓尚 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第8期920-924,共5页

采用热弹塑性有限元法计算了Q235钢与304不锈钢平板对接焊在不同预拉伸应力作用下的焊接残余应力场,计算结果表明,焊接残余应力呈现非对称式分布,纵向残余应力的峰值均出现在304不锈钢一侧且高于其屈服强度。预置纵向拉伸应力能显著降... 采用热弹塑性有限元法计算了Q235钢与304不锈钢平板对接焊在不同预拉伸应力作用下的焊接残余应力场,计算结果表明,焊接残余应力呈现非对称式分布,纵向残余应力的峰值均出现在304不锈钢一侧且高于其屈服强度。预置纵向拉伸应力能显著降低纵向焊接残余应力,而且当预置拉伸应力越大时(低于屈服强度),降低焊接残余应力的效果越明显。采用红外热像仪测量了焊接过程中焊接材料表面的温度变化情况,有限元计算的结果与其符合较好。 展开更多

关键词 预拉伸 Q235钢 不锈钢 温度场 焊接残余应力

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高超声速热化学非平衡钝体绕流数值模拟 被引量：9

16

作者 杨恺 原志超 +1 位作者 朱强华 高效伟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1585-1591,共7页

对高超声速热化学非平衡钝体绕流进行研究,发展了高温热化学非平衡条件下的高超声速气动热数值模拟方法。采用二阶精度迎风TVD格式的N-S方程有限体积法多块结构网格求解器,考虑了空气5组分及化学非平衡效应的影响,对组分生成源项及振动... 对高超声速热化学非平衡钝体绕流进行研究,发展了高温热化学非平衡条件下的高超声速气动热数值模拟方法。采用二阶精度迎风TVD格式的N-S方程有限体积法多块结构网格求解器,考虑了空气5组分及化学非平衡效应的影响,对组分生成源项及振动能源项采用了点隐式的处理,提高了计算效率。对球锥模型和RAM-CII飞行实验等算例进行了数值气动热模拟,分析了不同非平衡模型在热化学非平衡条件下流场的影响。计算结果表明建立的数值模拟方法具有较高的精度。 展开更多

关键词 高超声速 热化学非平衡 TVD格式 数值模拟

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肋开孔高度对大宽高比矩形通道流动传热的影响 被引量：6

17

作者 朱强华 崔苗 高效伟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1630-1638,共9页

为了获得大宽高比矩形通道内开孔肋的流动与传热特性,采用数值模拟的方法在开孔肋的肋高e/Dh=0.188、开孔率β=0.131时研究了通道的摩擦系数、努塞尔数等参数随孔排高度和雷诺数的变化规律。结果表明:与实体肋相比,开孔肋能够减小通道... 为了获得大宽高比矩形通道内开孔肋的流动与传热特性,采用数值模拟的方法在开孔肋的肋高e/Dh=0.188、开孔率β=0.131时研究了通道的摩擦系数、努塞尔数等参数随孔排高度和雷诺数的变化规律。结果表明:与实体肋相比,开孔肋能够减小通道的摩擦系数并提高其壁面温度分布的均匀性,但是传热增强因子有所减小;随着孔排高度的提升,通道的摩擦系数单调减小,壁面温度分布的不均匀度增大,而传热增强因子则先增大后减小,因此存在一最优孔排高度(h/e)opt=0.65使开孔肋的强化传热综合指标达到最大值;随着雷诺数的增大,开孔肋通道的摩擦系数缓慢减小、换热逐渐增强,这与实体肋的变化规律是类似的。 展开更多

关键词 燃气轮机 矩形通道 实体肋 开孔肋 强化传热

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超声波实时测量技术在固体火箭发动机中的应用 被引量：13

18

作者 孙得川 权恩 曹梦成 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1969-1975,共7页

利用超声波对固体推进剂燃速进行实时测量是先进的燃速测量方法之一。针对超声波技术在固体火箭发动机试车中的应用,对典型固体火箭发动机材料进行测试研究,获得了发动机材料的超声波信号特征。将超声波探头直接安装在发动机壳体外侧部... 利用超声波对固体推进剂燃速进行实时测量是先进的燃速测量方法之一。针对超声波技术在固体火箭发动机试车中的应用,对典型固体火箭发动机材料进行测试研究,获得了发动机材料的超声波信号特征。将超声波探头直接安装在发动机壳体外侧部位,测量了固体推进剂在常压燃烧时的厚度变化。针对动态燃速测试,提出了超声波数据处理方法,对固体装药在常压燃烧下的回波进行处理,获得了装药的厚度变化过程和燃速,并分析了燃面附近温度分布对燃速测量的影响。结果表明:用超声波测量金属壳体固体发动机的燃速必须在壳体上开窗使超声波透过壳体和绝热层界面,而对复合材料壳体发动机可将超声波探头直接安装在壳体外侧;燃烧引起的装药表面温度变化对测量的影响可以忽略;该数据处理方法可以有效获得装药厚度变化。 展开更多

关键词 兵器科学与技术 固体火箭发动机 燃速 超声波 数据处理 温度

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非线性最优控制问题的保辛多层次求解方法 被引量：4

19

作者 彭海军 高强 +1 位作者 吴志刚 钟万勰 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2010年第10期1191-1200,共10页

将非线性系统的最优控制问题导向Hamilton系统,提出了求解非线性最优控制问题的保辛多层次方法.首先,以时间区段两端状态为独立变量并在区段内采用Lagrange插值近似状态和协态变量,通过对偶变量变分原理将非线性最优控制问题转化为非线... 将非线性系统的最优控制问题导向Hamilton系统,提出了求解非线性最优控制问题的保辛多层次方法.首先,以时间区段两端状态为独立变量并在区段内采用Lagrange插值近似状态和协态变量,通过对偶变量变分原理将非线性最优控制问题转化为非线性方程组的求解.然后,在保辛算法的具体实施过程中提出了多层次求解思想,以2N类算法为基础由低层次到高层次加密离散时间区段,利用Lagrange插值得到网格加密后的初始状态与协态变量作为求解非线性方程组的初值,可提高计算效率.数值算例验证了算法在求解效率与求解精度上的有效性. 展开更多

关键词 非线性最优控制 对偶变量 变分原理 多层次迭代 保辛

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基于对偶变量变分原理和两端位移独立变量的保辛方法 被引量：3

20

作者 高强 谭述君 +2 位作者 张洪武 林家浩 钟万勰 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期745-751,共7页

将广义位移和动量同时用拉格朗日多项式近似,并选择积分区间两端位移为独立变量,然后基于对偶变量变分原理导出了哈密顿系统的离散正则变换和对应的数值积分保辛算法。当位移和动量的拉格朗日多项式近似阶数满足一定条件时,可以自然导... 将广义位移和动量同时用拉格朗日多项式近似,并选择积分区间两端位移为独立变量,然后基于对偶变量变分原理导出了哈密顿系统的离散正则变换和对应的数值积分保辛算法。当位移和动量的拉格朗日多项式近似阶数满足一定条件时,可以自然导出保辛算法的不动点格式。通过数值算例分析了位移和动量采用不同阶次插值所需最少Gauss积分点个数,并讨论了位移插值阶数、动量插值阶数以及Gauss积分点个数对保辛算法精度的影响,说明了上述不动点格式恰好是一种最优格式。 展开更多

关键词 变分原理 保辛方法 哈密顿系统 对偶

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