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基于一维计算模型的斜盘式柱塞泵流动特性分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 62-73页

作者：朱志鹏汤永孙云伟杨广根巴德纯中国直升机设计研究所江西景德镇333001 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110001

斜盘式柱塞泵广泛应用在直升机疲劳试验的液压系统中,其流动特性对液压系统稳定性有着至关重要的作用。文中使用立体几何方法分析了斜盘式柱塞泵柱塞运动轨迹,基于图形解析法推导了过流面积公式,并编写相应Matlab程序实现吸排油过流面... 详细信息

斜盘式柱塞泵广泛应用在直升机疲劳试验的液压系统中,其流动特性对液压系统稳定性有着至关重要的作用。文中使用立体几何方法分析了斜盘式柱塞泵柱塞运动轨迹,基于图形解析法推导了过流面积公式,并编写相应Matlab程序实现吸排油过流面积自动化计算;构建了考虑流量倒灌及泄漏的单柱塞流动模型,结合AMESim软件实现柱塞泵三维计算模型向一维计算模型的转变;依据初始工况计算结果分析了柱塞泵的流动特性及其产生流量脉动的原因,并使用基于计算流体力学(CFD)方法的三维模型所获得的流量脉动计算结果验证了一维计算模型的准确性。在此基础上分析了不同运行工况(包含运行温度、工作压力及柱塞泵调节参数)对出口流量脉动率的影响,从降低流量脉动率进而提高直升机疲劳试验精度的角度分析了试验中柱塞泵调节控制要点。文中提出的一维计算模型可显著提高柱塞泵仿真计算速率,便于后续柱塞泵的改进设计以及将其作为子系统添加到虚拟数字试验平台中。

关键词：斜盘式柱塞泵图形解析法一维计算模型计算速率流量脉动疲劳试验

进口雷诺数和湍流度对压气机叶栅流动特性影响

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哈尔滨工程大学学报 2024年第8期45卷 1607-1615页

作者：杜文海陈珂彭旻扬王硕琨张燕峰北京石油化工学院机械工程学院北京102617 中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司北京100024 国家电投集团科学技术研究院有限公司北京100034 中国科学院工程热物理研究所北京100190

针对高空条件下,无人机发动机的压气机气动性能明显下降的问题,本文以某高亚声速压气机叶型V103为研究对象,采用数值模拟方法研究了3种雷诺数(Re=1.5×10^(5),4.5×10^(5),1.2×106)条件下,不同来流湍流度(Tu=1%,3%,5%,6%,7.5%,10%)对... 详细信息

针对高空条件下,无人机发动机的压气机气动性能明显下降的问题,本文以某高亚声速压气机叶型V103为研究对象,采用数值模拟方法研究了3种雷诺数(Re=1.5×10^(5),4.5×10^(5),1.2×106)条件下,不同来流湍流度(Tu=1%,3%,5%,6%,7.5%,10%)对压气机叶栅内部流动特性的影响,分析了流动分离和转捩之间的变化关系,以及由此引起的叶型损失变化规律。研究结果表明:当湍流度不变时,随着雷诺数减小,分离泡长度增加,但分离点位置不变;当雷诺数不变,湍流度减小,层流分离点位置会提前,并且前移现象在低雷诺数下更明显;当湍流度增加,叶片表面分离泡消失,但损失仍然呈现出随着湍流度增加而增大的趋势;在不同雷诺数条件下,都存在一个对应于最小叶型损失的来流湍流度,且该湍流度随着雷诺数的减小而略有增大。本文为修正低雷诺数条件下压气机叶型损失模型和发展预测压气机高空低雷诺数效应的数值模型提供理论指导。

关键词：低雷诺数进口湍流度流动分离边界层分离转捩叶型损失数值模拟压气机叶栅表面边界层

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某大口径火炮内膛结构对挤进过程身管内壁载荷的影响

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兵工学报 2024年

作者：李一凡付佳维杨雕李延泽南京理工大学机械工程学院重庆大学航空航天学院西北机电工程研究所

弹丸挤进阶段火炮身管内膛处于高温高压快速挤压摩擦的恶劣环境。针对大口径火炮在弹丸挤进过程中身管内壁所受载荷较大、导致膛线起始部磨损严重的问题，以某大口径浅膛线身管为对象，研究不同内膛结构对身管内壁载荷的影响规律。通过... 详细信息

弹丸挤进阶段火炮身管内膛处于高温高压快速挤压摩擦的恶劣环境。针对大口径火炮在弹丸挤进过程中身管内壁所受载荷较大、导致膛线起始部磨损严重的问题，以某大口径浅膛线身管为对象，研究不同内膛结构对身管内壁载荷的影响规律。通过分离式霍普金森压杆实验，构建弹带材料在高温高应变率下的本构关系，利用有限元计算分析了挤进过程中弹带的塑性变形情况、挤进阻力以及身管内壁载荷的变化规律，并分别建立考虑膛线宽度、膛线截面形状以及坡膛锥度等不同内膛结构下的三维热力耦合挤进有限元模型，计算得到不同内膛结构对挤进过程中身管内壁载荷的影响。研究结果表明，对于该型火炮，身管坡膛结构和膛线结构对内壁载荷均有显著影响。首先，坡膛锥度的增大会导致挤进阻力和身管内壁载荷的增大，同时挤进结束的时刻以及挤进阻力和身管内壁载荷达到峰值的时刻也会提前；其次，内壁载荷峰值会随着阳线宽度显著增大，但对导转侧顶部进行倒角可有效降低身管内壁载荷，其峰值在倒圆角后降低了9.87%，倒方角后降低了5.59%。所得研究结果有助于丰富基于身管寿命的身管内膛结构设计方法。

关键词：大口径火炮弹带挤进动态力学性能身管内壁载荷内膛结构

基于壳聚糖的搭载光源可溶性微针的制备与评价

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生物工程学报 2024年第2期40卷 562-572页

作者：刘俸溢庄俭薛庆隆许红黄尧孙靖尧张笑宁李明北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所北京100029

光动力疗法与给药微针(microneedle,MN)相结合为治疗肿瘤提供了一种安全有效的途径。本文设计了一种基于壳聚糖搭载高能光子的可控缓释型载药微针贴片(LED-losartan-HEMA/CS-MN,LLH-CSMN),重点研究了其制备工艺,并且以氯沙坦为模型药物... 详细信息

光动力疗法与给药微针(microneedle,MN)相结合为治疗肿瘤提供了一种安全有效的途径。本文设计了一种基于壳聚糖搭载高能光子的可控缓释型载药微针贴片(LED-losartan-HEMA/CS-MN,LLH-CSMN),重点研究了其制备工艺,并且以氯沙坦为模型药物对微针阵列的形貌尺寸进行了表征,探究了LLH-CSMN的力学性能、皮肤穿刺性能、缓释性能以及高能光子在长时间工作下的光热性能。结果表明,基于壳聚糖搭载高能光子的微针贴片能够有效地在皮肤表面打开通道进行药物递送,并进行光动力治疗。同时,体外透皮扩散试验表明,以氯沙坦为模型药物制备的微针在1 h内释放了约30%的药物,在1 d内总共释放了约60%的药物,随后进行缓慢释放,在6d后最终释放了93%的药物,LLH-CSMN具有可控缓释特性以及良好的长效光辅助治疗效果,为肿瘤治疗提供了一个新的安全有效途径。

关键词：光动力治疗壳聚糖微针药物缓释肿瘤

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具有高吸收性能的柔性超黑表面

光学精密工程 2024年第15期32卷 2334-2343页

作者：吴家政安阳李炜中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

超黑表面在热辐射等领域发挥着重要作用,为了制备具有宽光谱高吸收特性的超黑表面,并且简化制备流程、降低成本,提出一种基于飞秒激光和倒模技术的制造方法。实验以激光加工的铜片为母版,探究激光参数对微结构形貌尺寸的影响,选取合适... 详细信息

超黑表面在热辐射等领域发挥着重要作用,为了制备具有宽光谱高吸收特性的超黑表面,并且简化制备流程、降低成本,提出一种基于飞秒激光和倒模技术的制造方法。实验以激光加工的铜片为母版,探究激光参数对微结构形貌尺寸的影响,选取合适参数进行周期性微结构的加工。利用二次模具将周期性微结构与黑漆基底进行结合,获得一种在太阳光谱宽波段具有全向高吸收性能的柔性超黑表面。最后,利用超黑表面联合氧化铟锡(IndiumTin Oxide,ITO)透明玻璃提出一种太阳能吸收器设计方法,并进行户外实验验证。实验结果表明:超黑表面在太阳光谱波段具有高达98.3%的正入射吸收率,入射角为70°大角度时,超黑表面仍具有90%以上的吸收率。覆盖有ITO透明玻璃的太阳能吸收器最高可提升4℃的器件温度。整体工艺制备流程简单,成本低廉,超黑表面具有柔性基底且可大面积扩展。

关键词：飞秒激光加工倒模超黑表面吸收率微结构阵列

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电磁驱动高速弹丸成型模式与影响因素

爆炸与冲击 2024年第4期44卷 95-108页

作者：黄炳瑜陈学秒张旭平熊玮王桂吉张先锋税荣杰胥超谭福利南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621999

为了研究电磁驱动药型罩形成高速成型弹丸的可行性及弹丸成型特性,基于CQ-7脉冲功率装置,开展了电磁驱动线性药型罩形成弹丸技术实验。结合激光多普勒测速技术,实现了电磁驱动药型罩形成弹丸的速度测量和侵彻铝靶验证。同时,基于流体动... 详细信息

为了研究电磁驱动药型罩形成高速成型弹丸的可行性及弹丸成型特性,基于CQ-7脉冲功率装置,开展了电磁驱动线性药型罩形成弹丸技术实验。结合激光多普勒测速技术,实现了电磁驱动药型罩形成弹丸的速度测量和侵彻铝靶验证。同时,基于流体动力学软件和相应电磁仿真模块,建立了电磁驱动弹丸成型的物理模型和数值模拟方法,模拟了弹丸成型和侵彻铝靶的动力学过程,利用实验结果验证了数值模拟方法的可靠性。在此基础上,研究了等壁厚球缺型药型罩的结构参数以及加载能量对弹丸成型参数的影响规律。结果表明:外曲率半径对弹丸的头部速度影响较小,而头部速度会随壁厚的减小和加载能量的增大显著增加;弹丸的长径比随外曲率半径和壁厚的减小、加载能量的增大呈逐渐增加的趋势。最后,利用数值模拟方法预测并验证了利用电磁驱动技术获得高速度和大质量成型弹丸的可行性。

关键词：电磁驱动高速成型弹丸线性药型罩球缺型药型罩成型模式

低雷诺数下轴流压气机转子3维流动特性数值模拟

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航空发动机 2024年

作者：杜文海张思缘彭旻扬张燕峰国家电投集团科学技术研究院有限公司中国科学院工程热物理研究所北京石油化工学院机械工程学院

为了探究轴流压气机转子在低雷诺数下的性能及3维流动特性，对跨声速转子压气机R otor37在地面和高空下的气动性能和内部流场进行了数值模拟。结果表明：在2 0 k m高空下，压气机在近失速点的总压比和绝热效率分别降低了8.0%和5.3%，喘... 详细信息

为了探究轴流压气机转子在低雷诺数下的性能及3维流动特性，对跨声速转子压气机R otor37在地面和高空下的气动性能和内部流场进行了数值模拟。结果表明：在2 0 k m高空下，压气机在近失速点的总压比和绝热效率分别降低了8.0%和5.3%，喘振裕度降低了3.1%；在低雷诺数下，转子吸力面上的流动分离位置会提前掺混且更剧烈，导致分离附面层增加，同时由于吸力面附面层较厚，激波与边界层的作用加强，减小叶表附面层内低能流体向上运动的压力分量，低能流体在离心力的作用下更容易向叶顶附近迁移，这可能是触发转子工作失稳的重要因素；在低雷诺数下，叶片根部吸力面在8 4%轴向弦长处发生完全分离并形成角涡，在其向叶顶移动的过程中形成脱落涡，角涡和脱落涡面积明显增加，这是引起转子低雷诺数工作效率降低的重要原因之一。

关键词：轴流压气机二次流转子低雷诺数失稳 3维流动特性航空发动机

考虑输入时滞的舵机伺服系统自适应指令滤波输出反馈控制

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西安交通大学学报 2024年第3期58卷 149-161页

作者：郭峻秀胡健姚建勇黄玲谭天乐刘宇南京理工大学机械工程学院南京210094 上海航天控制技术研究所上海201108

针对舵机伺服系统运行过程中存在复杂非线性以及信号输入时滞、使系统的精度降低,严重时甚至造成系统失稳的问题,提出了一种考虑输入时滞的自适应指令滤波输出反馈控制策略。首先,将系统中存在的输入时滞考虑为控制器信号输入时滞,给出... 详细信息

针对舵机伺服系统运行过程中存在复杂非线性以及信号输入时滞、使系统的精度降低,严重时甚至造成系统失稳的问题,提出了一种考虑输入时滞的自适应指令滤波输出反馈控制策略。首先,将系统中存在的输入时滞考虑为控制器信号输入时滞,给出舵机伺服系统状态方程,选用梯度下降法设计时滞估计律对未知时滞进行估计;其次,将系统中存在的复杂非线性统一为扰动,选用扩展状态观测器(ESO)加以估计,将观测的系统状态值用于设计控制量实现输出反馈控制;然后,选用指令滤波将高阶求导过程转化为求积分,实现信号滤波以抑制微分噪声;最后,基于Lyapunov-Krasovskii泛函稳定性定理证明控制器实现系统有界稳定。仿真及实验表明,所提的控制方法与传统反步控制方法、自抗扰控制和比例微分积分(PID)控制方法相比,响应时间分别提升了92%、88%和51%,跟踪精度分别提升了90%、84%和26%。

关键词：舵机伺服系统输入时滞输出反馈指令滤波

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NEG泵抽气性能仿真模拟与测试系统设计

真空科学与技术学报 2024年第2期44卷 139-145页

作者：王姣龙王国栋刘霄蔡洋洋张峰陈长琦谢远来合肥工业大学机械工程学院合肥230009 中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所合肥230031

烧结型非蒸散吸气剂(NEG)泵HV400具有对氢及氢同位素有很高的亲和力,即使室温状态下也能发生吸附效应。为了适用于EAST托卡马克中性束注入器工作条件下稳定抽气,针对HV400的抽气性能开展了模拟仿真和实验研究。采用Molflow软件仿真分析... 详细信息

烧结型非蒸散吸气剂(NEG)泵HV400具有对氢及氢同位素有很高的亲和力,即使室温状态下也能发生吸附效应。为了适用于EAST托卡马克中性束注入器工作条件下稳定抽气,针对HV400的抽气性能开展了模拟仿真和实验研究。采用Molflow软件仿真分析了工作状态下不同进气量的压力分布规律与抽气性能,得到了系统平衡压力与进气量以及抽速随着平衡压力而变化的特性曲线,发现三种气体在10^(-3)~10^(-2)Pa时抽速有微小起伏,表明HV400对H_(2)、CO_(2)和N2抽气性能稳定,评估结果与实际抽速相比误差分别为1.95%、3.13%和2.09%,均在合理误差范围内。基于标准化流量计法完成了NEG泵抽速测试系统设计与平台搭建,并进行了抽速性能测试实验,实验结果与仿真模拟都验证了系统设计的可行性,且在10-3Pa量级下抽氢效果最好,为NEG泵在中性束注入器的真空系统设计提供了理论依据和技术支持。

关键词：非蒸散吸气剂泵中性束注入器抽速测试罩 Molflow