吸尘盘作为洗扫车的关键组成部件,降低吸尘盘的气动噪声可极大提升产品性能.基于FLUENT软件和FW-H声比拟模型,对吸尘盘的气动噪声强度进行了计算,设计了一种带有肩部结构和倾斜壁面的新型吸尘盘结构,重点研究了肩部夹角和上壁面倾角对吸尘盘气动噪声产生的综合影响,基于MATLAB软件,采用多项式拟合方法分别建立了两参数与吸尘盘全压以及总声压级之间的函数关系,并结合多目标优化遗传算法对目标函数进行了优化分析.数值结果表明:肩部夹角对气动噪声的影响较为显著,在0°~20°范围内,夹角每增加1°,噪声可以降低0.4dB;合理地增大肩部夹角,可以在降低能量损失的同时有效降低吸尘盘的气动噪声,最大降幅为6.2dB.

为研究Π型主梁断面的涡振特性及预测其响应,以某大跨钢混Π型梁斜拉桥为背景,在风洞中测试了不同质量与不同阻尼比的主梁涡振特性,通过自由振动试验识别了主梁的动力参数,并提取了不同风速下主梁的幅变阻尼比及幅变频率.进一步,基于幅变气动导数建立了主梁的涡激力模型,同时通过涡激力模型实现了不同阻尼比下主梁涡振振幅及涡振区间的预测.研究结果表明,钢混Π型主梁在不同风速范围内竖向模态参数呈现不同的发展规律,可划分为5个风速区间;基于Scanlan自激力模型建立了只包含H1和H4两个气动导数的涡激力模型,通过与风洞试验的涡振振幅和涡振区间结果进行对比,验证了涡激力模型及其涡振气动导数方法的正确性,同时与不同阻尼比下的风洞试验结果对比,验证了该涡激力模型具有普适性.研究结论可为Π型主梁断面的涡振机理与涡激力模型的建立

准确的气动伺服弹性分析模型对飞行器控制稳定性设计至关重要,本文提出了以飞行器地面伺服弹性试验数据为基准,采用遗传优化算法修正伺服弹性数学模型的方法,工程实际算例表明,该方法能够提高伺服弹性分析精度,可以为气动伺服弹性建模提供可靠基础.

针对民机气动弹性问题,进行概念设计阶段的气动弹性优化设计,尽量避免因气动弹性导致后续的设计更改甚至重新设计.以某大展弦比机翼为例,参照同类飞机初步确定结构刚度分布,并以结构重量最小化为优化目标,以颤振速度、最大变形、最大应力、发散速度的限制为约束条件,利用优化迭代方法进行气动弹性求解.结果表明,在给定的约束条件下,机翼的颤振速度满足气动弹性稳定性要求,且强度、刚度和静发散特性也都满足设计要求;同时,根据优化求解结果得到了机翼的刚度分布指标.研究结果为民机概念设计阶段的结构布局提供了依据.

本文针对石墨烯增强复合材料悬臂板的气动颤振特性及振动控制问题开展了研究.利用Halpin-Tsai及混合率计算了石墨烯增强复合材料的等效材料参数,运用经典板理论、第二类压电方程和Hamilton原理得到了结构的运动控制方程.通过Rayleigh-Ritz法计算了石墨烯增强复合材料悬臂板的固有频率,探究了XGPLs,U-GPLs和O-GPLs三种不同石墨烯分布类型以及不同石墨烯增强体质量分数对结构固有频率及无量纲临界颤振气动压力的影响.同时,通过加速度反馈控制和位移反馈控制对结构气动颤振的控制效果进行了分析.数值模拟的结果表明随着石墨烯增强体质量分数的增加,石墨烯增强复合材料板的固有频率和无量纲颤振气动压力增加,X-GPLs分布对结构刚度和气动稳定性的提升效果优于U-GPLs分布和O-GPLs分布.加速度反馈控制和位移反馈控制都可以有效地抑制结构的气动颤振,提高结构

设计了由两种尺寸气囊交替连通而成的新型软体执行器,该结构可实现两个方向固定角度摆动.首先建立双向弯曲软体执行器的非线性力学模型,得到形式为三段的分段函数,每一段表示软体执行器在相应阶段的弯曲角度和驱动气压的函数关系.其次,应用仿真软件描绘出软体执行器的摆动角度和驱动气压的线性关系,并与经典软体执行器进行了对比,发现两者不同之处在于未充气侧大小气囊之间挤压的弹性势能.最后,制作了双向固定角度摆动的软体执行器模型,通过实验验证了数值结果的可靠性.结果表明,本文提出的双向弯曲气动网格软体执行器的非线性建模和设计是可行的.

安全阀是运载火箭增压输送系统所属重要单机,用于保护推进剂贮箱免受过压,在地面测试中曾出现安全阀在启闭过程中主阀颤振现象,导致零件受损并影响产品性能.基于动网格下的N-S流动方程和非线性接触下的刚体运动控制方程的流固耦合方法,采用Realizable k-ε湍流模型和显式动力学算法分析了阀门的气动载荷,进而分析出阀门颤振产生的机理为流场压力脉动与结构频率耦合和活塞在冲击响应作用下与阀杆都产生了塑性变形,据此提出增大运动部件尺寸来改善结构频率的措施,并对改善后的产品开展抽样试验验证,测试结果表明采取的改善措施有效地解决了阀门颤振问题,具有实际的工程价值.

针对重型车的主动安全性能问题,进行重型车制动过程线控液压制动系统的动态性能研究;分析了重型车线控液压制动系统的原理架构及工作模式,对系统的关键液压部件进行数学建模,在AMESim软件环境中建立了重型车线控液压制动系统的液压模型;设计了蓄能器压力保持控制策略及基于PID算法的轮缸压力跟随控制策略;将控制策略嵌入电子控制单元,研制了HBW试验台架;模拟典型制动工况,进行了重型车轮缸压力动态特性仿真及试验验证.结果表明所建立的液压模型准确,且重型车线控液压制动系统动态响应速度快,控制精度高.

随着航空液压系统的高压、高功率化发展,液压管路的振动问题愈加不容忽视,降低液压管路的振动,对提高飞机航行过程中的安全性具有重要意义。本文将对泵源脉冲条件下航空液压管路的振动特性进行研究,建立流体压力和流速影响下液压管路振动特性的数学模型,利用有限元软件ANSYS对实际液压管路系统进行建模和流固耦合仿真,获得相应的振动响应。结果表明:液压管路在不同的流体流速和流体压力条件下,其固有频率存在一定的变化;当流体脉动频率与弯管系统的固有频率接近时,系统会发生共振,振动幅值大幅度增大.

研究了毗邻建筑在非平稳随机地震激励下的LQG控制问题.首先建立了主动液压传动装置连接的毗邻建筑在地震激励下的动力方程,然后采用复模态分析得到系统的动力特性,包括模态频率和模态阻尼比;通过引入成形滤波器来描述地震功率谱密度函数,最终利用虚拟激励法和留数定理推导出LQG控制问题的闭合解.算例结果表明:只要适当选择LQG控制器参数,LQG控制可有效地减小两栋建筑的地震响应,并且其响应达到稳态的速度比无控时要快得多.