为了实现鸟类翅膀扑动过程中的复杂运动,设计了一套能够实现挥拍-折叠运动的扑动机构,首次采用了ADAMS-XFlow联合仿真的方法进行气动特性研究,分别研究扑动频率与来流速度对其气动特性的影响,得到了在不同条件下的升力系数和推力系数曲线、速度云图及展向压力云图,结果表明:增加扑动频率可以大幅度提高仿生扑翼飞行器的气动特性;增加空气来流速度将降低仿生扑翼飞行器的气动特性;增加扑动频率和来流速度都将减小扑翼的速度波动对气动特性的影响。

为了获得组合结构在高过载环境中的加速度响应规律,进行了气锤过载冲击实验,得到带螺栓连接组合结构不同位置的加速度响应,并使用ABAQUS有限元软件对实验动态冲击过程进行仿真研究,验证了数值仿真的可靠性。利用验证的有限元模型对高过载环境中螺栓预紧力、气锤冲击速度对组合结构不同位置加速度的影响进行仿真分析。结果表明螺栓预紧力较小时,组合结构对加速度"削弱"明显,当1#和2#位置螺栓预紧力达到10 k N和15 k N时,组合结构对加速度"削弱"作用减小并趋于稳定;初始冲击速度增加,相邻位置加速度差值增加,差值基本呈线性关系,斜率分别为0.025 66和0.013 57。以上结论为实际工程应用抗过载设计提供参考依据。

研究了载机与航弹分离的非定常流场,分析了航弹发射过程中机弹气动干扰力以及分离过程中弹的气动特性及气动干扰机理。采用动网格技术和三维非定常数值模拟方法,对内埋式航弹与载机分离的非定常过程进行了数值模拟,研究了不同初始下抛速度对机弹分离的影响,分析了载机内埋弹舱和航弹之间的气动干扰及分离过程中航弹的空气动力特性。

在不改变迫击炮弹弹丸引信气动外形的基础上考虑了一种兼顾稳定性和修正能力的气动布局方案。研究对象是由可动舵修正引信和低旋迫击炮弹弹体构成的双旋体结构,引信体不跟随弹丸旋转,修正机构采用两对外形相同的可动鸭舵。通过计算流体力学分析,发现当舵片与弹身距离较近时产生的气流扰动在高马赫数下可以提高弹丸的静稳定性,在过弹道顶点后的低马赫数飞行条件下也能提供足够升力满足修正需要。通过6D弹道仿真求得该弹道修正引信的修正能力。

采用计算流体力学方法对超音速条件下不同马赫数的船尾外形模型进行数值分析。对比弹箭船尾部流场、船尾表面以及弹底的压力系数分布结果表明,弹箭尾阻随尾锥角增加线性增大;弹箭底阻受弹底面积和尾锥角影响,并且随着收缩比增大线性增大;弹箭整体阻力系数与底阻和尾阻有关,尾部长度一定时,存在使阻力系数最小的尾锥角,其大小与弹箭飞行速度有关。

在对空心弹结构进行设计时,基于有限体积法和重叠网格技术,对不同马赫数条件下空心弹弹体和弹托的分离过程进行了仿真。仿真结果表明:弹托完全分离后,空心弹的马赫数Ma=2.0时,出现阻塞状态,而Ma≥2.5时,空心弹稳定飞行时为非阻塞状态;在Ma=2.5时,由于接近阻塞临界马赫数,脱壳时流场变化较为复杂,弹体空腔内气体经历时间较长的压缩过程,弹体阻力呈先减后增再减的变化趋势;在其他不同马赫数时的空心弹弹托分离过程中,弹体阻力整体上呈先减后增,最终达到稳定。随着马赫数的增大,流场能更快的达到稳定状态,弹体受到的扰动更少。

对不同气象条件下的尾翼弹进行气动特性数值仿真,由Matlab拟合得到阻力系数随海拔高度、马赫数变化的公式并进行了各海拔高度处的外弹道计算。结果表明:在全声速范围内,相同马赫数处,阻力系数随着海拔高度的增加而增大,且基本为线性关系;在同一海拔高度处,阻力系数随着马赫数的变化规律相同;在相同射角,相同初速下,不同海拔高度处发射的尾翼弹的弹道轨迹、存速、弹道倾角变化较大,弹体存速随着海拔高度的增加而增加,弹道高,弹道倾角随着海拔高度的增加而下降,因此需考虑海拔高度对弹道参数的影响。

为实现液压伺服阀辅助控制火炮反后坐装置中控制阀体的实时反馈,提出基于CAN总线同步控制两个伺服阀的控制方法。在传统阀控反后坐装置的基础上建立数学模型,利用CAN总线可挂载多个主机设备的优势,将两个伺服阀进行连接,完成系统的搭建;将模糊PID算法引入到仿真中,得到阀体开度和后座阻力的关系曲线,分别加入此装置和传统阀控装置时的后坐阻力曲线。结果表明:加入双伺服同步阀控系统的曲线,在达到峰值后更平稳,消除峰顶效果更好。

为研究某新型阀控式制退机的缓冲性能,用等效运动方法,在Fluent中建立制退机内部流场模型,分析了流液孔的面积a_(x)对液压阻力系数K值的影响,在一定范围内,随a_(x)的减小,K值不断增大,取值范围在1.1~1.8。以模拟后坐试验平台为背景,构建了模拟后坐过程的动力学模型,采用Simulink进行动力学仿真,对比仿真与试验结果,验证了该阀控式制退机的缓冲性能和调节能力,为该制退机在火炮上应用奠定了基础。

为解决停车难问题,提出了一种小型无避让立体停车装置设计方法,采用PLC控制液压驱动对停车装置进行控制。对停车装置总体方案、主要运动部件进行设计,利用Solidworks软件构建停车装置三维模型,并进行运动仿真。设计了液压原理图和控制流程图,确定了输入输出节点及PLC型号。仿真结果表明该停车装置能够实现两车位车辆的无避让自动存取,提高了车辆存取效率,降低了停车难度。