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热电偶非稳态测温误差特性一维分析

航空动力学报 2024年第3期39卷 30-41页

作者：郭苗昕冯青畅然樊光亚林阿强陈燕刘高文西北工业大学动力与能源学院西安710072 中国航空工业集团有限公司第一飞机设计研究院西安710089 西北工业大学深圳研究院广东深圳518057 西北工业大学陕西省航空动力系统热科学重点实验室西安710072

为揭示热电偶非稳态测温误差的影响机制,建立了热电偶测温一维非稳态计算模型,综合评估了不同安装结构、黏合材料和表面传热系数工况对热电偶非稳态测温误差的影响,深入探究了毕渥数对非稳态测温的影响规律。研究结果表明:考虑环境辐射... 详细信息

为揭示热电偶非稳态测温误差的影响机制,建立了热电偶测温一维非稳态计算模型,综合评估了不同安装结构、黏合材料和表面传热系数工况对热电偶非稳态测温误差的影响,深入探究了毕渥数对非稳态测温的影响规律。研究结果表明:考虑环境辐射是必要的,与不考虑辐射传热相比测温时间300 s时的温度相差1.48 K。不同的安装方式对测温误差的影响较大,最大测量温差1.85 K。黏合材料的导热系数越大,正规状况阶段非稳态测温误差越小,测温时间150 s后绝对误差小于0.5 K。表面传热系数对非稳态测温误差起着重要的影响,表面传热系数越大,受初始温度场影响的测温误差越大。黏合材料导热系数为2.4 W/(m·K)时,表面传热系数为50~250 W/(m^(2)·K)的范围内测温误差的变化范围为0.2~1.5 K。研究结果为发动机传热实验中壁温非稳态测量提供了参考。

关键词：热电偶接触式测温非稳态测温误差表面传热系数一维分析

航行体出水过程空化结构演变与溃灭载荷特性研究

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振动与冲击 2024年第2期43卷 306-314页

作者：高山施瑶潘光西北工业大学航海学院西安710072 无人水下运载技术工信部重点实验室西安710072

高速航行体肩部附着空泡穿越自由液面过程中发生溃灭现象,将产生巨大的冲击载荷,严重影响航行体出水姿态和结构安全性。该研究采用改进型分离涡模型,建立了水下发射非定常空化特性数值模拟方法。结果表明:航行体附着空泡出水过程自上而... 详细信息

高速航行体肩部附着空泡穿越自由液面过程中发生溃灭现象,将产生巨大的冲击载荷,严重影响航行体出水姿态和结构安全性。该研究采用改进型分离涡模型,建立了水下发射非定常空化特性数值模拟方法。结果表明:航行体附着空泡出水过程自上而下发生溃灭现象,在溃灭末期收缩为较小的孤立空泡,溃灭产生的高速射流冲击结构表面;在出水过程中,水面附近的“反向旋转涡对”导致附着空泡发生了快速溃灭现象,以发卡涡为代表的壁面涡旋结构发展明显受到附着空泡的抑制;空泡溃灭末期的孤立泡产生了巨大的冲击压力峰值,对航行体结构安全性将造成巨大破坏。初期航行体迎流侧空泡溃灭行为也会导致较大的压力峰值出现。

关键词：航行体出水空泡溃灭载荷发卡涡

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搜索域维度扩展稳健匹配场声源辐射功率估计

西北工业大学学报 2024年第1期42卷 1-10页

作者：张少东孙超西北工业大学航海学院陕西西安710072 陕西省水下信息技术重点实验室陕西西安710072 西北工业大学青岛研究院山东青岛266200

与传统声源辐射功率估计方法相比,匹配场声源辐射功率估计方法能获得更准确的估计结果,但环境失配对其性能影响较大。针对这一问题,提出一种搜索域维度扩展稳健匹配场声源辐射功率估计方法。定义环境失配影响因子,量化表示环境失配对信... 详细信息

与传统声源辐射功率估计方法相比,匹配场声源辐射功率估计方法能获得更准确的估计结果,但环境失配对其性能影响较大。针对这一问题,提出一种搜索域维度扩展稳健匹配场声源辐射功率估计方法。定义环境失配影响因子,量化表示环境失配对信道传递函数和匹配场声源辐射功率估计方法的影响,确定提升环境失配稳健性的关键在于准确估计信道传递函数。传统匹配场声源辐射功率估计方法中信道传递函数搜索域是一个距离-深度二维平面,环境失配时,其中必然不包含真实信道传递函数,因此信道传递函数估计结果与真实信道传递函数也必然存在偏差。文中提出的搜索域维度扩展稳健匹配场声源辐射功率估计方法将信道传递函数搜索域扩展为距离、深度和不确定参数组构成的三维搜索空间,将真实信道传递函数包含在搜索域中,使得最优备选信道传递函数等于真实信道传递函数。随后构造三维搜索空间的目标函数,目标函数的绝对值越小,备选信道传递函数与真实信道传递函数偏差越小。使用目标函数绝对值取最小值时对应的备选信道传递函数可以更准确地估计声源辐射功率,仿真验证了理论分析的结果。

关键词：声源辐射功率估计搜索域维度扩展环境失配稳健性

定向凝固Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金微观组织演化及单晶生长

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1616-1625页

作者：王强力钟宏李斗郑晗煜胡忠武高选乔张文李双明西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 西北有色金属研究院陕西西安710016

采用定向凝固技术研究了Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金微观组织的演化规律,以自然竞争生长法制备出胞状和树枝状亚结构单晶体,并研究了亚结构和取向对高熵合金单晶体纳米力学性能的影响。结果表明,Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金... 详细信息

采用定向凝固技术研究了Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金微观组织的演化规律,以自然竞争生长法制备出胞状和树枝状亚结构单晶体,并研究了亚结构和取向对高熵合金单晶体纳米力学性能的影响。结果表明,Al_(7)(CoCrFeMnNi)_(93)高熵合金在定向凝固过程中界面更容易失稳,其平-胞界面转变速率小于1μm/s,胞-枝界面转变速率范围约为2~5μm/s。合金的一次、二次枝晶间距均随着定向凝固速率增加而逐渐减小,并分别与抽拉速率满足指数关系。定向凝固后,该合金枝晶干区域富集Co、Cr和Fe元素,而熔点较低的Mn、Ni和Al元素倾向于富集枝晶间区域。以自然竞争法获得的胞状、树枝状亚结构单晶的取向分别为[214]和[213]。纳米力学性能数据表明偏析行为造成的亚结构对单晶体的弹性模量和硬度影响较小,而晶体取向对单晶体的弹性模量影响较大,对硬度值影响较小。

关键词：定向凝固高熵合金微观组织演化亚结构单晶生长

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非对称微沟槽表面液滴各向异性润湿行为研究

力学学报 2024年第3期56卷 715-722页

作者：胡海豹丁海艳曹刚李明升西北工业大学深圳研究院广东深圳518063 西北工业大学航海学院西安710072 中车艾森迪海洋装备有限公司工程技术部上海201306

液滴在各向异性表面的润湿行为对于液滴操作和运动控制具有重要的科研与工程价值.采用重力式测试系统对非对称沟槽表面上液滴各向异性润湿行为进行表征,分析了沟槽几何结构非对称性、沟槽高度和宽度以及浸油处理对液滴静润湿与动润湿行... 详细信息

液滴在各向异性表面的润湿行为对于液滴操作和运动控制具有重要的科研与工程价值.采用重力式测试系统对非对称沟槽表面上液滴各向异性润湿行为进行表征,分析了沟槽几何结构非对称性、沟槽高度和宽度以及浸油处理对液滴静润湿与动润湿行为的影响规律.结果表明,沟槽几何结构不对称性会影响液滴润湿状态,液滴在非对称沟槽表面不同方向上接触角差异比对称沟槽更大,使得各向异性更显著;浸油处理会减小沟槽表面液滴接触角,从而表现出更明显的各向异性;非对称沟槽表面的接触角随沟槽高度增大而减小,随宽度增大而增大,表面浸油处理会缩小试件间接触角的差异,高度和宽度对浸油处理后的非对称表面的调控作用基本失效;当沟槽宽度增加时,浸油处理后的非对称沟槽表面滑动角减小,同时液滴沿非对称沟槽大顶角向小顶角方向运动时的滑动角大于沿反方向运动时的滑动角,且液滴体积越大,滑动角越小.最后,对上述规律进行了接触线理论分析,并从表面能模型角度推导出滑动角理论公式,与实验结果基本吻合.

关键词：非对称微沟槽各向异性润湿浸油接触角滑动角

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旋转环境下的磁耦合双稳态能量俘获机理研究

振动工程学报 2024年第6期37卷 964-975页

作者：伍芷娴王锁李支援梅旭涛周生喜西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学深圳研究院广东深圳518057 东京大学工学院日本东京153-8505

环境中存在大量的旋转运动能量,可以使用能量俘获技术将其转换为可用的电能,进而为嵌入式设备和无线传感器提供持续稳定的电能,以解决传统化学电池供电带来的环境污染和维护成本高等问题。为了提高能量俘获系统在超低频(低于3 Hz)旋转... 详细信息

环境中存在大量的旋转运动能量,可以使用能量俘获技术将其转换为可用的电能,进而为嵌入式设备和无线传感器提供持续稳定的电能,以解决传统化学电池供电带来的环境污染和维护成本高等问题。为了提高能量俘获系统在超低频(低于3 Hz)旋转环境中的能量俘获性能,本文提出一种具有低势垒特性的时变势阱磁耦合双稳态能量俘获系统。在充分考虑了离心效应影响的前提下,基于能量法和拉格朗日方程在旋转坐标系下推导了该系统的分布式参数机电耦合方程。通过建立该系统的磁力计算模型以分析磁间距和离心效应对系统势能阱及能量俘获特性的影响。数值仿真结果和实验结果均验证了与传统线性能量俘获系统相比,本文提出的时变势阱磁耦合双稳态能量俘获系统具有更宽的工作频率范围(0~2.67 Hz)和更高的输出电压(大于2 V)。

关键词：旋转能量俘获超低频双稳态时变势阱低势垒

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滚动轴承波纹度对齿轮动态传递误差的影响

振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 142-146,203页

作者：刘静李军张立欣冉贞德张显银西北工业大学航海学院西安710072 西北工业大学无人水下运载技术重点实验室西安710072 重庆齿轮箱有限责任公司重庆402263

为了研究轴承波纹度制造误差对轴承-齿轮传动系统中齿轮动态传递误差的影响,构建了轴承滚道表面时变波纹度误差表征模型,建立了考虑轴承内外圈滚道表面波纹度幅值、波数以及时变齿轮啮合刚度的轴承-轴-齿轮系统耦合动力学模型,研究了齿... 详细信息

为了研究轴承波纹度制造误差对轴承-齿轮传动系统中齿轮动态传递误差的影响,构建了轴承滚道表面时变波纹度误差表征模型,建立了考虑轴承内外圈滚道表面波纹度幅值、波数以及时变齿轮啮合刚度的轴承-轴-齿轮系统耦合动力学模型,研究了齿轮传动系统支撑轴承内外圈滚道表面波纹度幅值和波数对齿轮动态传递误差的影响规律。仿真结果表明:输入轴支撑轴承存在波纹度误差时,其外圈滚道波纹度对齿轮动态传递误差的影响大于内圈滚道;输出轴非负载端支撑轴承存在波纹度误差时,其内外圈滚道波纹度对齿轮动态传递误差的影响相似;输出轴负载端支撑轴承存在波纹度误差时,其外圈滚道波纹度对齿轮动态传递误差的影响大于内圈滚道。

关键词：波纹度误差滚动轴承齿轮啮合动力学模型

间隙原子及颗粒对激光增材制造高熵合金微观结构与力学性能影响的研究进展

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航空制造技术 2024年第8期67卷 54-63,75页

作者：高宏亮苏海军郭一诺杨培鑫夏乐张卓郭敏西北工业大学深圳研究院深圳518057 西北工业大学材料学院西安710072

近年来,高熵合金(HEAs)由于其独特的多主元设计理念和优异的性能获得了研究者的广泛关注。激光增材制造能够获得具有超细晶和多尺度结构的高熵合金,使其具有优异的力学性能。同时间隙原子的掺杂及增强颗粒的添加有助于进一步改善合金的... 详细信息

近年来,高熵合金(HEAs)由于其独特的多主元设计理念和优异的性能获得了研究者的广泛关注。激光增材制造能够获得具有超细晶和多尺度结构的高熵合金,使其具有优异的力学性能。同时间隙原子的掺杂及增强颗粒的添加有助于进一步改善合金的强塑性,在航空航天高性能结构材料等领域应用前景开阔。基于此,首先介绍了选区激光熔化技术和激光定向能量沉积技术的原理和特点;然后,总结了间隙原子(C、B、N)及增强颗粒对激光增材制造高熵合金微观组织及力学性能的影响,并分析了各个间隙原子及增强颗粒对合金的强塑化机理;最后对激光增材制造高强塑性高熵合金的发展前景做了展望。

关键词：激光增材制造高熵合金间隙原子增强颗粒微观组织力学性能

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深度学习在边界层流动稳定性分析中的应用

空气动力学学报 2024年第3期42卷 30-46页

作者：樊佳坤姚方舟黄江涛徐家宽乔磊白俊强西北工业大学航空学院西安710072 西安航天动力技术研究所西安710025 中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所绵阳621000 西北工业大学无人系统技术研究院西安710072

基于线性稳定性理论(linear stability theory,LST)的e^(N)方法是边界层转捩预测中比较可靠的方法之一。为了将传统LST特征值问题的求解过程大幅度简化和自动化,使用卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)在边界层相似性解的... 详细信息

基于线性稳定性理论(linear stability theory,LST)的e^(N)方法是边界层转捩预测中比较可靠的方法之一。为了将传统LST特征值问题的求解过程大幅度简化和自动化,使用卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)在边界层相似性解的LST分析样本集上进行训练,针对流向和横流不稳定性,分别在自然层流翼型和无限展长后掠翼上预测扰动的当地增长率、N因子和转捩位置,结果与标准LST一致性良好;验证了CNN可以将边界层剖面速度型导数信息编码为满足伽利略不变性的标量特征,在翼型边界层中起到了表征压力梯度的作用,在后掠翼边界层中起到了表征横流强度的作用;在CNN对LST特征值预测的基础上,以LST控制方程、边界条件和平凡解惩罚项构造总损失函数来训练内嵌物理信息神经网络(physics-informed neural network,PINN),实现了在不依赖样本的情况下对LST特征函数的准确预测,结果表明PINN可以为LST的特征函数问题提供有效的建模方法。

关键词：线性稳定性理论 e^(N)方法卷积神经网络内嵌物理信息神经网络流向不稳定性横流不稳定性