无轴涵道旋翼(Shaftless ducted rotor,SDR)是一种采用涵道-旋翼-电机一体化设计的新型涵道旋翼系统,其与传统涵道旋翼(Ducted rotor,DR)气动特性有较大差异。基于非结构网格的滑移网格技术,首先分析了SDR与DR气动特性差异,然后分别考察了桨盘高度、桨叶片数、涵道扩散角、中心孔径及涵道唇口半径5个关键参数对SDR气动特性的影响。研究发现:相同尺寸SDR比DR在悬停状态能够产生更大的总拉力,但其涵道拉力占比减小。前飞状态下SDR涵道后方产生较大的低速区,前行桨叶上方涡环有向内扩散趋势。桨盘高度对SDR与DR的影响机理相似。增加桨叶片数能够有效提高SDR的总拉力值,也能提高涵道拉力占比。增大涵道扩散角将导致SDR旋翼拉力系数下降。减小中心孔径能提高总拉力,但各部分拉力系数在下降。适当增加涵道唇口半径能够提高总拉力大小,超过一定值后总拉力开...

化工塔结构水平方向刚度较小,受风荷载作用时,易产生涡激振动现象,进而产生较大横向振幅和内力。长期风致振动会影响化工塔的正常使用和耐久性能,严重危害其服役期内的安全。本文提出利用套环抑制化工塔风致振动的被动控制方法,预设吹气通道来引导绕流场的流动,从而破坏绕流场尾迹区的非定常旋涡脱落,达到流动控制的目的。本文通过加速度传感器测量化工塔模型在安装套环前后的加速度信号,再利用编程软件将其转换为位移信号数据,研究分别改变沿塔身套环布置的间距以及套环布置的位置的控制效果。试验结果表明,被动吸气套环控制方法能有效减小化工塔在风荷载下的振动幅度,从而能减小潜在风致振动。

针对CK靶机需要改型升级以提高其机动性能的工程背景,开展进气道气动性能的数值研究和分析。首先在介绍机动飞行所涉及理论知识的基础上,确定了CK靶机进气道气动性能计算所需的飞机姿态和发动机流量等参数;通过分析WP6发动机进气道畸变模拟板试验数据,提炼典型指标作为CK靶机进气道性能评判的依据。之后数值研究了CK靶机的进气道在不同机动状态下的气动特性,得到了出口截面的总压恢复系数和压力畸变指数等。经过研究形成几点结论和建议:CK靶机在正迎角飞行时,进气道具有良好的气动特性,可以满足高机动飞行时发动机的进气需求;在负迎角飞行时,进气道出口的总压损失和压力畸变都急剧增加,不能保证发动机的稳定工作;在飞机姿态满足的前提下,CK靶机可以使用"额定""修正额定"和"最大"3种发动机状态进行机动飞行。

使用陶瓷晶片作为密封件对高超声速可调进气道进行密封时,密封腔内会出现受到侧板边界层影响的空腔流动。为了研究侧板边界层厚度对密封腔内流动特性和泄漏规律的影响,对不同来流边界层厚度下的密封腔模型进行了数值模拟。结果表明,密封腔内呈现出三维非对称的空腔流动结构,泄漏通道的入口压力也会受到非对称性的影响;随着边界层厚度的增加,空腔底部和密封入口处的压力降低。最后,根据空腔底板压力分布规律和泄漏通道中的流动特性,对现有的泄漏预测模型进行了修正。

液压阀块是液压系统中重要的组成部分,传统液压阀块采用车铣、钻、镗的方式制造,导致其内部流道有较多直角弯和工艺孔封闭容腔结构,严重影响油液流动性能。基于增材制造技术所提供的新型设计空间,采用B样条曲线对阀块内部液压流道进行优化设计,并对液压流道进行了计算流体动力学分析,以确定压降最小的最优流道结构。通过对液压阀块拓扑优化进行减重,根据拓扑优化结果,采用选区激光熔融的方式,完成了液压阀块的打印。相比原始液压流道,经过优化后的液压流道的压力损失减少31.4%;与原始阀块相比经过拓扑优化并通过SLM制造的液压阀块减重33.9%。因此本文采用的流道优化和阀块轻量化方法为液压阀块内部流道性能提升和阀块整体轻量化设计提供了新的参考。

现实中理想的笔直管道是不可能存在的,由制造缺陷或者使役过程中的蠕变引起的初始位形会对液压管道系统的动力学特性产生较大影响。本文首次研究了两端固定约束下液压管道初始形状的影响,利用广义Hamilton原理建立系统动力学模型,并且基于该模型研究了管道势能随初始形状的变化。结果表明,初始形状使得系统势能曲线变得非对称,但系统依然是单稳态的,这与屈曲管道的性质不同。初始形状同样对系统的固有频率有较大影响,它硬化了一阶频率刚度。当初始形状高度超过一个临界值时,初始形状高度对该刚度不再产生影响。与此相反,二阶固有频率在初始形状高度较小时不受其影响,但是当初始形状高度超过临界值时,二阶频率开始增加。此外,由于初始形状的存在,系统动力学方程中产生了平方非线性,它使得系统响应远比理想笔直管道复杂。尽管通过...