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战斗机武器外挂投放与内埋投放比较

北京航空航天大学学报 2017年第6期43卷 1085-1097页

作者：张群峰闫盼盼黎军北京交通大学土木工程学院北京100044 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所沈阳110035

为了研究弹体外挂投放与内埋投放的区别,利用基于Menter SST湍流模式的改进延迟分离涡模拟(IDDES)方法以及重叠网格技术,分别对亚声速和超声速来流条件下,同一弹体外挂投放和内埋投放进行了数值模拟,得到了亚声速和超声速条件下外挂投... 详细信息

为了研究弹体外挂投放与内埋投放的区别,利用基于Menter SST湍流模式的改进延迟分离涡模拟(IDDES)方法以及重叠网格技术,分别对亚声速和超声速来流条件下,同一弹体外挂投放和内埋投放进行了数值模拟,得到了亚声速和超声速条件下外挂投放与内埋投放弹体的下落规律。通过对比分析表明:亚声速和超声速来流条件下,内埋投放由于受舱体内强非定常流场以及舱体唇口剪切层的影响,弹体受很大的抬头力矩,弹体姿态角变化较大,投放特性劣于外挂投放。进一步研究表明:在弹射时给弹体一定的低头角速度,使弹体以低头姿态穿越剪切层,则可以大幅度降低剪切层带来的不利影响,提高内埋投放弹体分离品质。

关键词：武器分离内埋武器舱剪切层分离涡模拟重叠网格法

分离涡模拟和非线性声学方法求解腔体气动噪声对比分析

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兵工学报 2016年第6期37卷 1096-1103页

作者：张群峰闫盼盼黎军北京交通大学土木工程学院北京100044 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035

超声速条件下内埋式弹舱通常存在明显的自持振荡现象并产生强烈的气动噪声。分别利用分离涡模拟(DES)方法和求解非线性脉动方程组的非线性声学方法,对来流马赫数为2.0条件下,长度与深度比为5.88的开式空腔进行了数值模拟。计算结果表明... 详细信息

超声速条件下内埋式弹舱通常存在明显的自持振荡现象并产生强烈的气动噪声。分别利用分离涡模拟(DES)方法和求解非线性脉动方程组的非线性声学方法,对来流马赫数为2.0条件下,长度与深度比为5.88的开式空腔进行了数值模拟。计算结果表明,非线性声学方法得到的各模态声压级量级与实验结果符合较好,而DES方法得到的结果偏小,幅值在5 d B左右;DES方法求得的各模态频率与实验吻合较好,而非线性声学方法求得的频率有一定偏差。产生这些差别的原因是DES方法能较为准确地捕捉噪声源,而非线性声学方法由于耗散小而能较好地模拟噪声传播过程。从两种方法所需的计算资源对比表明:DES方法要求较密的网格和较小的时间步,需要耗费较多的计算资源;非线性声学方法采用人工合成湍流的方法来模拟小尺度脉动,可以选择较粗的网格和较大的时间步从而节约计算资源。

关键词：兵器科学与技术开式腔体气动噪声声压级分离涡模拟非线性脉动方程组

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舱门对内埋武器分离特性影响分析

兵工学报 2017年第6期38卷 1120-1130页

作者：闫盼盼张群峰金明北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为了研究是否考虑舱门及舱门不同开启姿态对内埋武器分离特性的影响,利用基于Menter剪应力输运k-ω湍流模型的分离涡模拟方法,结合6自由度刚体动力学方程和重叠网格技术,对超声速来流条件下某一简化内埋弹舱-舱门-弹体模型的三维流场进... 详细信息

为了研究是否考虑舱门及舱门不同开启姿态对内埋武器分离特性的影响,利用基于Menter剪应力输运k-ω湍流模型的分离涡模拟方法,结合6自由度刚体动力学方程和重叠网格技术,对超声速来流条件下某一简化内埋弹舱-舱门-弹体模型的三维流场进行了非定常计算,得到了不同条件下的弹体下落轨迹。结果表明:超声速来流条件下,流场中存在激波相交、激波剪切层反射等复杂流动现象,考虑舱门影响会使流场波系结构发生变化,弹体下落轨迹随之改变;弹体抬头角由0.5°增加到6.5°,弹体右偏航角由0.3°增加到2.5°,下落后期弹体下落速度增速减缓;舱门不同开启姿态对弹体竖直方向位移及俯仰运动影响较小,但会对弹体偏航产生较大影响;尽可能使舱门远离弹体可以有效地降低舱门对弹体偏航的影响,减小偏航角度,提高武器分离品质。

关键词：流体力学内埋武器舱舱门武器发射重叠网格分离涡模拟

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内埋式弹舱与弹体相互影响的精细模拟

兵工学报 2016年第12期37卷 2366-2376页

作者：张群峰闫盼盼黎军北京交通大学土木工程学院北京100044 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035

为了研究内埋式武器舱弹体投放过程中下落弹体与舱体之间强烈的相互作用,利用基于Menter SST k-ω湍流模型的分离涡模拟方法,结合六自由度刚体动力学方程和重叠网格技术对某一简化开式弹舱和弹体模型的三维流场进行了非定常计算,利用非... 详细信息

为了研究内埋式武器舱弹体投放过程中下落弹体与舱体之间强烈的相互作用,利用基于Menter SST k-ω湍流模型的分离涡模拟方法,结合六自由度刚体动力学方程和重叠网格技术对某一简化开式弹舱和弹体模型的三维流场进行了非定常计算,利用非平稳信号处理方法平滑伪Wigner-Ville分布分析了舱内测点压力的时频特性。研究结果表明:在弹体出舱过程中,剪切层被破坏,导致舱体内流动状态发生较大改变,不再呈现开式舱体自持振荡特性,舱体内噪声的各阶单调声模态不明显,受弹体的影响,舱体内强度较高的涡结构主要集中于舱体后缘,使舱体后缘噪声水平升高;弹体出舱后剪切层迅速重建,自持振荡回路再次形成,舱体流动状态恢复为典型的纯空舱流动状态,但受弹体头部加速气流的影响,剪切层不稳定性增强,导致舱体内部噪声水平升高。弹体在出舱过程中由于剪切层影响受到抬头力矩的作用,使得弹体具有较大的迎角。弹体出舱后,在迎角的影响下,弹体开始受竖直向上的力和低头力矩的作用,竖直向上的力会阻碍弹体的下落。同时,弹体下落过程受舱体强非定常流场的影响,弹体受力也存在强烈的波动。研究结果为内埋武器舱优化设计和制定武器安全投放控制规律提供参考。

关键词：流体力学内埋舱武器分离重叠网格 SST分离涡模拟平滑伪Wigner-Ville分布

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尾缘控制措施对开式空腔噪声抑制效果研究

兵工学报 2018年第1期39卷 170-181页

作者：张群峰闫盼盼黎军北京交通大学土木工程学院北京100044 中国航空工业集团有限公司沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035

利用基于Menter SST k-ω湍流模型的改进延迟分离涡模拟方法,对开式空腔气动声学特性进行了数值模拟研究,在腔体尾缘采用后壁开孔板加耗能腔的方法进行流动控制。分别研究了在亚声速和超声速来流条件下,所选取的控制措施对气动噪声的抑... 详细信息

利用基于Menter SST k-ω湍流模型的改进延迟分离涡模拟方法,对开式空腔气动声学特性进行了数值模拟研究,在腔体尾缘采用后壁开孔板加耗能腔的方法进行流动控制。分别研究了在亚声速和超声速来流条件下,所选取的控制措施对气动噪声的抑制效果;利用数值纹影方法等流场分析技术对开式空腔气动噪声的控制机理进行了分析。研究结果表明:亚声速来流条件下,耗能腔尺寸的选择对噪声抑制效果存在较大影响,若耗能腔尺寸过小,不但无法有效抑制腔体内气动噪声反而会使噪声水平大幅升高,最高升幅达12 dB;耗能腔尺寸增加后,腔体内噪声得到抑制,噪声降低幅度随着耗能腔尺寸的增加而增大。超声速来流条件下,所选用的控制措施可以有效地抑制腔体内气动噪声水平,开式空腔内自持振荡循环被终止,各阶模态频率的纯音噪声消失,噪声最高降幅达到23 dB.

关键词：开式空腔气动噪声流动控制数值模拟改进延迟分离涡模拟

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边界层厚度对腔体气动声学特性影响数值模拟

航空动力学报 2016年第3期31卷 717-725页

作者：张群峰闫盼盼黎军北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所沈阳110035

为了研究来流边界层厚度对开式腔体气动声学特性的影响,基于分离涡模拟方法,计算了来流马赫数为2.0条件下,不同来流边界层厚度与腔体深度比时,长深比为5.88的腔体流动特性,得到了该腔体声压级的频谱特性.计算结果表明:随着来流边界层厚... 详细信息

为了研究来流边界层厚度对开式腔体气动声学特性的影响,基于分离涡模拟方法,计算了来流马赫数为2.0条件下,不同来流边界层厚度与腔体深度比时,长深比为5.88的腔体流动特性,得到了该腔体声压级的频谱特性.计算结果表明:随着来流边界层厚度增加,形成的剪切层稳定性增强,失稳后上下摆动幅度减少,失稳生成的大尺度涡与超声速主流的相互作用减弱,使得大尺度涡发展到腔体后缘时所具有的平动动能和转动动能降低.大尺度涡撞击腔体后缘在腔体内形成的气动噪声的声压级降低,最大减小幅度达7.5dB.同时各阶模态的频率也发生偏移,偏移值在100Hz左右.基于新的假设重新推导了Rossiter公式,明确了经验常数的物理意义,并以此解释了频率偏移现象.

关键词：边界层厚度声压级分离涡模拟腔体剪切层

碳纳米管/碳纤维/聚合物复合材料制备工艺研究

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碳纳米管/碳纤维/聚合物复合材料制备工艺研究

作者：闫盼盼河南工业大学

学位级别：硕士

本文采用熔融共混的方法，利用双螺杆挤出机挤出造粒，制备出了碳纤维增强聚酰胺6（PA6/CF）、碳纳米管/碳纤维增强聚酰胺6（PA6/CF/CNT）复合材料。分别用扫描电子显微镜（SEM）、力学性能试验机、冲击强度试验机、表面电阻仪等，研究... 详细信息

本文采用熔融共混的方法，利用双螺杆挤出机挤出造粒，制备出了碳纤维增强聚酰胺6（PA6/CF）、碳纳米管/碳纤维增强聚酰胺6（PA6/CF/CNT）复合材料。分别用扫描电子显微镜（SEM）、力学性能试验机、冲击强度试验机、表面电阻仪等，研究了复合材料的微观形貌、力学性能、导电性能等的变化。PA6属于热塑性塑料，使用碳纤维进行增强后，其脆性增大。因此，本文对如何提高PA6/CF复合材料的韧性进行了研究。研究了三种增韧剂POE、Salin8921、MN493D及其含量对PA6/CF复合材料微观形貌、力学性能、导电性能的影响。由于碳纤维增强复合材料界面结合强度较差的缺点，研究了偶联剂处理碳纤维和碳纳米管上浆剂对PA6/CF复合材料微观形貌、力学性能、导电性能的影响。同时，本文还研究了碳纤维的填充量不同，PA6/CF复合材料微观形貌、力学性能、导电性能等的变化。研究发现：通过对比三种增韧剂POE、Salin8921、MN493D的作用，发现其与PA6基体（增韧体）的相容性差别很明显。经对比发现，增韧剂MN493D与PA6基体的相容性最好，并且其对纯PA6的增韧效果很显著。加入增韧剂后，使PA6的断裂伸长率有了很大程度的提高，冲击强度也提高了10倍，同时，增韧剂MN493D的加入降低了PA6的拉伸强度和杨氏模量。加入MN493D后，PA6/CF复合材料的冲击强度在很大程度上得到提高，并且，其拉伸强度和模量、弯曲强度和模量的降低趋势都减小了。当PA6/CF复合材料中碳纤维的含量为10%时，增韧剂MN493D使复合材料得到较好的综合力学性能。此时，PA6/CF复合材料的拉伸强度为122MPa，模量为7120MPa，冲击强度为10KJ/cm2。增韧剂MN493D的加入抑制了基体的成核能力，降低了复合材料的结晶生长速率，提高了碳纤维与基体PA6的界面结合强度。碳纤维经过偶联剂处理后，在其表面形成了活性基团，与PA6基体的反应性增强。偶联剂处理后，PA6/CF复合材料的微观形貌发生很大变化，碳纤维与基体材料的界面结合性有了明显提高。由于其界面结合强度的提高，PA6/CF复合材料的力学性能有了很大提高，当偶联剂含量为0.5%时，与未经偶联剂处理的PA6/CF复合材料相比，其拉伸强度从98MPa提高到123MPa，提高了25.5%;模量从7216.4MPa提升到8344.9MPa，提高了15.6%;冲击强度从6.8KJ/cm2提升到9.7KJ/cm2，提高了42.6%。用碳纳米管上浆剂对碳纤维进行处理后，由于碳纳米管的强度、模量远高于碳纤维，碳纤维与基体的界面结合强度有了很大的提高，通过对微观结构的分析可以看出，用碳纳米管上浆剂处理碳纤维后，碳纤维与基体PA6的结合性有了很大提高，纤维的分布更均匀。同时，由于碳纳米管的力学性能远远高于碳纤维，所以用碳纳米管上浆剂处理碳纤维后，PA6/CF复合材料的力学性能有很大的提高。随着碳纤维填充量的增加，PA6/CF复合材料的的力学性能、导电性能都显著提高。由于碳纤维是增强相，其力学性能、导电性能远高于基体材料PA6，其含量的增加，对力学性能、导电性能的影响也变大。碳纤维的含量从10%增加到20%，其拉伸强度从122MPa增加到146MPa，提高了19.7%;模量从8344.9MPa提升到13208MPa，提高了58.3%;冲击强度从10KJ/cm2提升到15KJ/cm2，提高了50%;其表面电阻从105减小到104。

关键词：碳纤维碳纳米管复合材料微观形貌力学性能导电性能

虚寒证、虚热证人群线粒体呼吸链模块功能研究

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虚寒证、虚热证人群线粒体呼吸链模块功能研究

作者：闫盼盼河南中医学院

学位级别：硕士

目的通过对虚寒证、虚热证线粒体呼吸链模块功能及不同环境温度对其功能影响的研究，探索不同环境条件下虚寒证、虚热证线粒体呼吸链模块功能的变化规律，以期从能量代谢角度探讨虚寒证、虚热证证候特征的可能发生机制，为从分子水平... 详细信息

目的通过对虚寒证、虚热证线粒体呼吸链模块功能及不同环境温度对其功能影响的研究，探索不同环境条件下虚寒证、虚热证线粒体呼吸链模块功能的变化规律，以期从能量代谢角度探讨虚寒证、虚热证证候特征的可能发生机制，为从分子水平揭示虚寒证、虚热证的发生内涵奠定理论基础。方法以2012年11月在校的河南中医学院1-3年级本科生为研究对象，通过《中医体质量表》和专家诊断筛选出典型虚寒证组、虚热证组及正常对照组人群，再从筛选出的各组人群中分别随机选出20例，组成被试组。各组被试人员进入实验室后，分别处于低温（约-4℃-5℃）环境30分钟、室温（23℃‐25℃）环境20分钟，然后采集肘静脉血液，用分光光度计法检测呼吸链复合体酶活性、流式细胞仪检测线粒体膜电位。结果 1、复合体Ⅰ酶活性变化规律：○1不同证型组间的比较：两种温度下，三组证型复合体Ⅰ酶活性表现为虚热证组>正常对照组>虚寒证组。低温下，与正常对照组相比，虚寒证组复合体Ⅰ酶活性差异有统计学意义（P＜0.05），虚热证组复合体Ⅰ酶活性差异无统计学意义（P＞0.05）;虚寒证组与虚热证组复合体Ⅰ酶活性差异有统计学意义（P＜0.05）。室温下各组别结果和低温条件下一致。○2不同环境温度下同一组别复合体Ⅰ酶活性表现：与室温相比，低温下，三组复合体Ⅰ酶活性均升高，但只有正常对照组复合体Ⅰ酶活性差异有统计学意义（P＜0.05），虚热证组、虚寒证组复合体Ⅰ酶活性差异无统计学意义（P＞0.05）。○3复合体Ⅰ酶活性调节速率变化规律：低温下，与正常对照组相比，虚寒证组、虚热证组调节速率均降低，差异均无统计学意义（P＞0.05），虚热证组与虚寒证组差异也无统计学意义（P＞0.05），室温下各组别结果与低温一致;低温下，与室温相比，三组人群复合体Ⅰ活性调节速率均增高，但只有正常对照组人群线粒体复合体Ⅰ调节速率差异有统计学意义（P＜0.05）;虚寒证与虚热证组的差异均无统计学意义（P＞0.05）。 2、复合体Ⅱ酶活性变化规律：○1不同证型组间的比较：两种温度下，三组证型复合体Ⅱ酶活性表现为虚热证组>正常对照组>虚寒证组。低温下，与正常对照组相比，虚寒证组复合体Ⅱ酶活性差异有统计学意义（P＜0.05），虚热证组复合体Ⅱ酶活性差异无统计学意义（P＞0.05）;虚寒证组与虚热证组复合体Ⅱ酶活性差异有统计学意义（P＜0.05）。室温下各组别结果和低温条件下一致。○2不同环境温度下同一组别复合体Ⅱ活性表现：与室温相比，低温下，三组复合体Ⅱ酶活性均升高，但只有正常对照组复合体Ⅱ酶活性差异有统计学意义（P＜0.05），虚热证组、虚寒证组复合体Ⅱ酶活性差异无统计学意义（P＞0.05）。○3复合体Ⅱ酶活性调节速率变化规律：低温下，与正常对照组相比，虚寒证组、虚热证组调节速率均降低，差异有统计学意义（P＜0.05），虚热证组与虚寒证组差异无统计学意义（P＞0.05），室温下各组别结果与低温一致;低温下，与室温相比，三组人群复合体Ⅱ活性调节速率均增高，正常对照组、虚热证组人群线粒体复合体Ⅱ调节速率差异有统计学意义（P＜0.05）;虚寒证组差异无统计学意义（P＞0.05）。 3、复合体Ⅲ酶活性变化规律：○1不同证型组间的比较：两种温度下，三组证型复合体Ⅲ酶活性表现为虚热证组>正常对照组>虚寒证组。低温下，与正常对照组相比，虚寒证组、虚热证组复合体Ⅲ酶活性差异均无统计学意义（P＞0.05）;虚寒证组与虚热证组复合体Ⅲ酶活性差异有统计学意义（P＜0.05）。室温下各组别结果和低温条件下一致。○2不同环境温度下同一组别复合体Ⅲ活性表现：与室温相比，低温下，三组复合体Ⅲ酶活性均升高，且三组复合体Ⅲ酶活性差异均有统计学意义（P＜0.05）。○3复合体Ⅲ酶活性调节速率变化规律：低温下，与正常对照组相比，虚寒证组、虚热证组调节速率均降低，差异均无统计学意义（P＞0.05），虚热证组与虚寒证组差异也无统计学意义（P＞0.05），室温下各组别结果与低温一致;低温下，与室温相比，三组人群复合体Ⅲ酶活性调节速率均增高，正常对照组、虚热证组、虚寒证组人群线粒体复合体Ⅲ调节速率差异均有统计学意义（P＜0.05）。 4、复合体Ⅳ酶活性变化规律：○1不同证型组间的比较：两种温度下，三组证型复合体Ⅳ酶活性表现为虚热证组>正常对照组>虚寒证组。低温下，与正常对照组相比，虚寒证组复合体Ⅳ酶活性差异有统计学意义（P＜0.05），虚热证组复合体Ⅳ酶活性差异无统计学意义（P＞0.05）;虚寒证组与虚热证组复合体Ⅳ酶活性差异有统计学意义（P＜0.05）。室温下各组别结果和低温条件下一致。○2不同环境温度下同一组别复合体Ⅳ活性表现：与室温相比，低温下，三组复合体Ⅳ酶活性均升高，但只有正常对照组、虚热证组复合体Ⅳ酶活性差异有统计学意义（P＜0.05），虚寒证组复合体Ⅳ酶活性差异

关键词：虚寒证虚热证线粒体能量代谢膜电位

面向鲜红斑痣光动力治疗在体测评与光剂量定量投照系统研究

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面向鲜红斑痣光动力治疗在体测评与光剂量定量投照系统研究

作者：闫盼盼天津大学

学位级别：硕士

鲜红斑痣是一种先天性疾病,多发生于面部和颈部,严重时甚至会导致毁容,给患者带来严重的心理负担。目前治疗鲜红斑痣多采用光动力疗法,但因缺少针对不同个体或同一个体不同部位,不同病变程度的组织体光动力治疗中光剂量的定量计算及投... 详细信息

鲜红斑痣是一种先天性疾病,多发生于面部和颈部,严重时甚至会导致毁容,给患者带来严重的心理负担。目前治疗鲜红斑痣多采用光动力疗法,但因缺少针对不同个体或同一个体不同部位,不同病变程度的组织体光动力治疗中光剂量的定量计算及投照方法,治疗效果不佳且治疗周期较长。光动力治疗前对鲜红斑痣病变组织的有效测评可以得到病变组织中光学参数分布和光敏剂分布,进而为光动力治疗鲜红斑痣时光源光剂量定量投照的计算提供依据。本文研究了鲜红斑痣光动力治疗中病变组织在体测评与光剂量定量投照系统,它可以同时实现对组织体光学参数分布的测量、光敏剂分布的测量及光动力治疗中光剂量定量投照,具有非接触、无创、宽场、快速等优点,非常适合大面积鲜红斑痣的在体测评与光动力治疗过程。为获得光动力治疗中所需的光源投照分布,首先,本文建立并计算了皮肤组织光学参数分布模型。计算了全血的吸收系数与散射系数,并根据不同病变程度的鲜红斑痣病变组织中毛细血管的形态学特征,确定了不同病变程度的鲜红斑痣的光学参数分布。为光动力治疗中光剂量的计算提供了理论模型基础。其次,本文建立了光动力治疗中光剂量定量投照计算模型,并通过一系列的模拟实验对计算模型进行了验证。包括面光源与病变区域一一对应的情况、多个光源对应一个病变区域的情况。在此基础上分析了光源细化对计算结果的影响,结果表明光源细化程度越高对光剂量定量投照越有利。本文利用标准仿体采用查表法测量组织体光学参数,结果表明光学参数测量相对误差在-7%～+10%范围内。讨论了光学参数测量误差对光照分布计算的影响,其中光照度系数相对误差最大的在增厚结节区,为27.52%,其他病变等级区域光照度系数相对误差均在10%以内。最后,本文搭建了鲜红斑痣光动力治疗中病变组织在体测评与光剂量定量投照系统,主要包括光源投照模块、探测模块和机械结构,并基于QT图形界面开发工具实现了数字微镜器DMD、电子倍增电荷耦合器件EMCCD和平移台的集成化配合控制,通过实验验证了集成化程序采集光信号的正确性和有效性。本文所发展的系统能够实现基于光学参数测量、光敏剂分布检测的在体测评,进而为光动力治疗中光剂量的分布计算提供依据,最终实现了光剂量的定量投照。

关键词：鲜红斑痣光动力治疗光学参数在体测评光剂量定量投照