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目标气动特性下动力翼参数影响分析与优化

航空学报 2023年

作者：孙蓬勃周洲李旭王科雷西北工业大学航空学院

本文基于一种以弦向环量分布为目标的分布式动力翼（Distribution-Propulsion-Wing,DPW）二维反设计方法，对比分析了在保持升力和俯仰力矩不变的条件下，动力翼涵道壁弦长和弦向位置对设计结果的影响；进一步以壁面阻力、桨盘入流总压... 详细信息

本文基于一种以弦向环量分布为目标的分布式动力翼（Distribution-Propulsion-Wing,DPW）二维反设计方法，对比分析了在保持升力和俯仰力矩不变的条件下，动力翼涵道壁弦长和弦向位置对设计结果的影响；进一步以壁面阻力、桨盘入流总压损失和速度分布畸变最小为目标，开展了分布式动力翼二维外形优化设计。结果表明，本文反设计示例结果的弦向环量分布与目标值的平均相对误差为0.0587；在涵道壁参数影响分析中，将同一弦向总环量分布作为反设计目标以保持相同的设计升力和俯仰力矩，当固定涵道壁弦长并使其弦向位置前移，或当固定涵道壁后缘位置并使其弦长增加时，动力翼的壁面阻力较低，升力系数随迎角变化斜率较高，俯仰力矩随迎角变化斜率由负变正；在优化分析中，优化后的二维动力翼涵道壁位置前移，壁面阻力系数下降了2.6倍，同时桨盘入流总压基本没有损失，速度分布均匀性则进一步提高。

关键词：环量分布分布式动力翼反设计参数影响优化

输电线路铁塔面内预应力拉索抗风加固及设计参数影响研究

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工业建筑 2022年第8期52卷 48-56页

作者：曹枚根张若愚朱云祥王瑜孔凡坊潘益伟北方工业大学土木工程学院北京100144 上海大学力学与工程科学学院上海200444 国网浙江省电力有限公司杭州310007 国网温州供电公司浙江温州332500

结合输电塔的结构特征、风致响应特点及荷载特性,提出了一种自立式输电塔塔身平面内预应力拉索加固技术和设计方法。以2020年“黑格比”台风中倒塌的330ZM3-40塔为研究对象,首先开展了拉索预应力对铁塔构件的内力影响及风振响应分析,随... 详细信息

结合输电塔的结构特征、风致响应特点及荷载特性,提出了一种自立式输电塔塔身平面内预应力拉索加固技术和设计方法。以2020年“黑格比”台风中倒塌的330ZM3-40塔为研究对象,首先开展了拉索预应力对铁塔构件的内力影响及风振响应分析,随后开展了拉索预应力、截面面积、阻尼系数及倾角等设计参数对铁塔风振响应的影响分析。研究表明,经合理设计,在塔身增设多层平面内交叉拉索,可有效降低铁塔在风荷载作用下位移响应及铁塔内力;拉索截面是确保输电塔风振响应效果的关键因素,拉索截面一般应大于100 mm~2;拉索预应力不宜大于150 MPa,确保铁塔构件内力增屈比不超过5%;拉索安装倾角按40°~60°布置较为合适;为了更好地控制输电塔的风振响应,应额外增加拉索体系的阻尼,计算表明阻尼比合理取值范围为5%~20%。

关键词：输电塔预应力拉索风振响应抗风加固参数影响

钢纤维混凝土水力冲击破碎机理及参数影响研究

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钢纤维混凝土水力冲击破碎机理及参数影响研究

作者：陈阅龙重庆交通大学

学位级别：硕士

水力破碎钢纤维混凝土技术在钢纤维混凝土路面维修和钢纤维混凝土结构物应急破拆等方面具有广阔的应用前景,但由于该技术涉及的物理过程复杂,钢纤维混凝土在水力冲击作用下的破碎机理以及冲击过程中钢纤维混凝土损伤规律尚未明确,阻碍... 详细信息

水力破碎钢纤维混凝土技术在钢纤维混凝土路面维修和钢纤维混凝土结构物应急破拆等方面具有广阔的应用前景,但由于该技术涉及的物理过程复杂,钢纤维混凝土在水力冲击作用下的破碎机理以及冲击过程中钢纤维混凝土损伤规律尚未明确,阻碍了该技术的应用与发展,因此,为提升水力破碎钢纤维混凝土路面技术水平、提高事故应急破拆效能,本文采用试验验证、数值模拟分析等方式对水力冲击作用下钢纤维混凝土破碎机理及破碎过程中钢纤维混凝土损伤演化规律进行了研究,并探索了不同水力参数对钢纤维混凝土破碎程度的影响,得出了以下结论:(1)进行水力冲击钢纤维混凝土试验和计算机断层扫描(CT)试验,研究结果表明钢纤维混凝土受冲击表面产生类似“碗状”的不规则破碎坑,破碎坑周围会产生裂纹,裂纹多衍生于钢纤维端部及钢纤维与混凝土接触区域,并在钢纤维端部之间以及沿着钢纤维方向发育、传播,破碎坑内裸漏的钢纤维两侧混凝土破碎程度差距明显,受水力冲击侧破碎损伤程度较大,另一侧破碎损伤程度较小,钢纤维混凝土整体破碎维度有限,破碎范围多集中于试件上部。(2)基于光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法建立了水力冲击钢纤维混凝土数值模型,研究结果表明,钢纤维未影响区域混凝土首先受到压剪应力共同作用产生破碎;在钢纤维影响区域,钢纤维与混凝土接触区域由拉伸应力造成混凝土破坏,形成沿钢纤维的微裂纹,并不断扩展最终衍生为沿钢纤维传播裂纹,同时,钢纤维阻碍了破碎体的发展,使得钢纤维两侧出现损伤发展隔断现象,最后,液固冲击中心应力波强辐射区内钢纤维在持续的水力冲击作用下发生断裂,两侧损伤演化区域产生融合;钢纤维混凝土内部损伤程度均随着所在区域与冲击中心距离的增加急剧降低,在轴向方向由区域Ⅰ至区域Ⅱ,钢纤维混凝土综合损伤因子平均值衰减幅度超过90%,在径向方向由区域(1)至两侧区域(2),综合损伤因子平均值衰减幅度超过50%,由区域(2)至区域(3),综合损伤因子平均值衰减幅度超过90%,与普通混凝土相比,钢纤维混凝土损伤程度要低于普通混凝土,但损伤衰减速度要超过普通混凝土损伤衰减速度。(3)基于水力冲击钢纤维混凝土数值模型,探索不同水力参数对钢纤维混凝土破碎损伤程度的影响规律,研究结果表明,射流速度是对钢纤维混凝土在水力冲击作用下的破碎损伤程度影响最大的水力参数,其次为射流直径,最后为靶距,钢纤维混凝土破碎损伤程度随着射流速度从300.0m/s增加到700.0m/s而逐渐增大,随着射流直径从0.75mm增加到2.0mm,破碎损伤程度表现出先增大后下降的趋势,在直径为1.5mm时达到最大,随着靶距从0.0mm增加到20.0mm,破碎损伤程度逐渐降低,本文工况下最优水力参数组合为d=1.5 mm、v=700.0m/s、H=0.0mm。

关键词：水力冲击钢纤维混凝土破碎机理损伤规律参数影响

考虑动态施工超长管棚预支护力学特性及参数影响分析

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中国安全生产科学技术 2022年第6期18卷 98-104页

作者：曹成威石钰锋詹涛范军琳阳军生徐腾飞华东交通大学江西省岩土工程基础设施安全与控制重点实验室江西南昌330013 南昌轨道交通集团有限公司江西南昌330038 中铁上海设计院集团有限公司上海200070 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为研究复杂地层超长管棚随动态施工的力学特性和管棚合理化参数,依托某下穿高速公路浅埋暗挖隧道工程,采用数值法进行三维动态建模分析。研究结果表明:管棚挠度曲线呈鱼腹形,拱顶部和拱腰管棚最终稳定在10.7,2.9 mm;管棚各测点轴力经历... 详细信息

为研究复杂地层超长管棚随动态施工的力学特性和管棚合理化参数,依托某下穿高速公路浅埋暗挖隧道工程,采用数值法进行三维动态建模分析。研究结果表明:管棚挠度曲线呈鱼腹形,拱顶部和拱腰管棚最终稳定在10.7,2.9 mm;管棚各测点轴力经历由受拉到受压的变化过程,通过各测点后受压区轴力逐渐减小,拱顶部动态响应更明显;管棚弯矩集中于掌子面前后方区域,随开挖面推进,弯矩作用范围逐渐向前扩张,最大弯矩发生在洞口套拱处;通过参数影响分析,当采用短进尺开挖时,管棚直径取129~159 mm、间距为0.4~0.5 m、注浆区厚度为0.4~0.5 m时可确保上方高速公路安全。研究结果可为类似工程施工和设计提供参考。

关键词：隧道工程超长管棚动态施工数值分析参数影响

水力联合机械破碎混凝土参数影响及损伤机理研究

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水力联合机械破碎混凝土参数影响及损伤机理研究

作者：朱斌重庆交通大学

学位级别：硕士

随着工程建设要求的提高,公路养护维修任务日益加重。对于混凝土路面而言,首要任务就是将原病害混凝土清除,以便重新浇筑。通常采用传统机械破碎方式在质量、安全和环境保护等方面存在一定的弊端。水力破碎技术作为一种新兴的柔性破碎技... 详细信息

随着工程建设要求的提高,公路养护维修任务日益加重。对于混凝土路面而言,首要任务就是将原病害混凝土清除,以便重新浇筑。通常采用传统机械破碎方式在质量、安全和环境保护等方面存在一定的弊端。水力破碎技术作为一种新兴的柔性破碎技术,可在很大程度上改进机械破碎方式的不足。基于此,本文提出了水力联合机械破碎混凝土的新方法,即首先利用水力对混凝土进行预破碎,其次利用机械贯入破碎混凝土。但水力联合机械破碎混凝土技术涉及的参数较多,且混凝土损伤过程复杂,仍存在参数影响和混凝土损伤机理不明晰等问题,限制了水力联合机械破碎混凝土技术的进一步发展,因此,本文采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法,对水力联合机械破碎混凝土的参数影响和混凝土损伤机理进行研究,主要得出以下成果:(1)通过正交试验方法,得出利用水力联合机械方式破碎混凝土,机械滚刀推进压力峰值降低范围为15.67%-31.67%;混凝土破碎体积可增加3.97-6.94倍。仅机械贯入混凝土后,混凝土表面产生较小破碎坑,并由破碎坑的两侧衍生出两条近似对称且延伸到混凝土边界的裂纹;水力联合机械破碎混凝土后,混凝土表面形成较大破碎坑,破碎坑周围衍生出多条随机分布的裂纹,最终延伸到混凝土边界。微观电镜扫描(SEM)试验得出,机械贯入试验后混凝土试件产生微小裂纹,且裂纹大多呈贯穿趋势发展;而水力联合机械破碎试验后混凝土试件破碎部位出现切削痕迹,产生明显裂纹。(2)对参数影响进行分析,得出以推进压力峰值为评价指标,喷嘴直径对水力联合机械破碎混凝土性能的影响最大;以混凝土破碎体积为评价指标,射流泵压的影响最大;综合考虑得到影响混凝土破碎性能的最优水平组合为射流泵压为360 MPa,冲击时间为100 s,射流靶距为6 mm,射流入射角为60°,喷嘴直径为1.02 mm。在最佳参数组合基础上进行混凝土破碎性能的单因素试验,得出推进压力峰值随射流泵压和冲击时间的增大而减小,随射流靶距的增大呈现减-增-减三个阶段变化,随射流入射角的增大而增大,随喷嘴直径的增大先减小后增加;混凝土破碎体积随射流泵压和冲击时间的增大而增大,随射流靶距和射流入射角的增大呈现增-减-增三个阶段变化,随喷嘴直径的增大先增加后减小。(3)基于建立的水力联合机械破碎混凝土数值模型,得出混凝土轴向损伤降低过程经历较急-缓-急-较缓四个阶段,分别降低0.092、0.043、0.103、0.054,径向损伤过程降低经历急-较急-缓三个阶段,分别降低0.228、0.112、0.024。混凝土全程致裂机理可表述为四个阶段,阶段Ⅰ:混凝土受到压剪应力共同作用产生“碗状”破碎坑;阶段Ⅱ:“碗状”破碎坑轴向演化为“V”形破碎坑,拉伸应力使得混凝土内部出现初始裂纹;阶段Ⅲ:混凝土主要受到压剪应力共同作用使得“V”形破碎坑径向演化成“U”形破碎坑;阶段Ⅳ:压剪应力共同作用使得混凝土内部产生贯穿裂纹,导致混凝土被完全破坏。

关键词：混凝土水力冲击机械破碎参数影响损伤机理

船用柴油机超高压共轨系统特性及参数影响分析

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船海工程 2023年第6期52卷 94-100页

作者：杨昆周磊王银聂涛熊彪海军工程大学动力工程学院武汉430033

针对常规高压共轨系统在喷射过程内喷油压力较低、无法灵活实现喷油速率改变等问题,设计立足国内加工能力和技术工艺的船用柴油机超高压共轨系统,建立系统的仿真模型,通过模型分析系统的压力和喷油控制特性,以及增压装置的关键结构参数... 详细信息

针对常规高压共轨系统在喷射过程内喷油压力较低、无法灵活实现喷油速率改变等问题,设计立足国内加工能力和技术工艺的船用柴油机超高压共轨系统,建立系统的仿真模型,通过模型分析系统的压力和喷油控制特性,以及增压装置的关键结构参数对系统性能的影响,结果表明,相比于增压室容积,出油孔直径和阀芯位移对系统特性的影响较大,随着出油孔直径和阀芯位移的增加,增压压力和喷油速率峰值增大,而燃油泄漏率先上升后下降。

关键词：超高压共轨系统增压装置特性参数影响

气室加载式先导减压阀动态特性分析与参数影响研究

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液压与气动 2022年第12期46卷 160-167页

作者：姜一通赵玲费一尘赵俊杰田宁北京航天长征飞行器研究所北京100076 清华大学航空发动机研究院北京100084 山西江淮重工有限责任公司山西晋城048026

针对在航空航天领域广泛应用的气室加载式先导减压阀,建立了能够模拟其动态工作过程的数学模型。在模型有效性校验的基础上,对该类型减压阀在不同使用场景、不同结构参数下的动态输出特性进行了计算仿真。根据已有使用经验,结合仿真计... 详细信息

针对在航空航天领域广泛应用的气室加载式先导减压阀,建立了能够模拟其动态工作过程的数学模型。在模型有效性校验的基础上,对该类型减压阀在不同使用场景、不同结构参数下的动态输出特性进行了计算仿真。根据已有使用经验,结合仿真计算结果表明:采用“分级加载”模式能够提升气室加载式减压阀使用寿命,长时间大流量的连续供应将使阀出口压力逐步抬升,阀座处密封填料倒角将显著影响阀门输出特性。此外,对于既定结构减压阀,可通过优化弹簧腔及控制腔阻尼孔直径来快速调节其动态特性。

关键词：大流量气体供应先导减压阀参数影响动态特性地面试验技术

基于正交实验的汽车-两轮车碰撞事故再现的参数影响研究

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汽车工程 2016年第5期38卷 567-573页

作者：胡林方胜勇陈强长沙理工大学公路工程教育部重点实验室长沙410114 长沙理工大学汽车与机械工程学院长沙410114 长沙理工大学工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室长沙410114 中国汽车技术研究中心天津300162

汽车-两轮车碰撞事故再现的关键是确定碰撞速度。本文在动力学分析的基础上建立了汽车与两轮车相互侧面碰撞的模型,得到了两车碰撞速度的表达式;筛选出影响汽车、两轮车碰撞速度推算和事故再现结果准确性的主要参数;通过具体的事故案例... 详细信息

汽车-两轮车碰撞事故再现的关键是确定碰撞速度。本文在动力学分析的基础上建立了汽车与两轮车相互侧面碰撞的模型,得到了两车碰撞速度的表达式;筛选出影响汽车、两轮车碰撞速度推算和事故再现结果准确性的主要参数;通过具体的事故案例设定正交实验,分别获得了对汽车、两轮车的参数影响权重顺序;据此指导PC-Crash对一起真实的汽车-两轮车碰撞案例进行模拟重建。结果表明,按参数权重顺序辅助汽车-两轮车碰撞事故的再现仿真,可用较短时间再现与实际事故情况相吻合的结果。

关键词：汽车-两轮车碰撞事故再现碰撞模型正交实验参数影响

带鼓包的背负式大S弯进气道流场特性及参数影响规律

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西北工业大学学报 2019年第3期37卷 572-579页

作者：贾洪印周桂宇唐静吴晓军马明生中国空气动力研究与发展中心计算空气动力研究所

背负式进气口结合大S弯内管道的进气系统设计方案,由于其良好的隐身特性,在各类作战飞机上得到了广泛应用。利用自主开发的大规模并行流场解算器,对某带鼓包的背负式大S弯进气道流场特性及参数影响规律进行了一体化数值模拟研究。首先... 详细信息

背负式进气口结合大S弯内管道的进气系统设计方案,由于其良好的隐身特性,在各类作战飞机上得到了广泛应用。利用自主开发的大规模并行流场解算器,对某带鼓包的背负式大S弯进气道流场特性及参数影响规律进行了一体化数值模拟研究。首先介绍了采用的数值模拟方法,通过大S弯进气道模型,验证了程序对进气道内分离流动预测的可靠性;在此基础上,对带鼓包背负式大S弯进气道在超声速来流情况下入口激波分布、进气道内部流动情况以及出口流场的气流品质进行了分析,对比分析了不同鼓包高度和唇缘后掠角对进气道性能的影响,结果显示:进气道内独特的S弯设计,会导致流动分离和二次流,造成总压损失;不同外部几何参数对进气道性能影响很大,在一定范围内,适当降低鼓包高度或减小唇缘后掠角,有利于进气道性能改善。

关键词：背负式大S弯进气道鼓包总压恢复二次流参数影响