提出将通用的插值补充格子Boltzmann方法(GILBM)应用于非均匀网格进行计算气动声学研究.通过顶盖驱动方腔流、低雷诺数圆柱绕流算例验证GILBM数值模拟方法的正确性.在此基础上,将该方法应用于高斯脉冲传播、周期性声源传播、二维圆柱绕流的气动噪声计算.研究结果表明,GILBM方法可以在非均匀网格上较好地模拟高斯脉冲及周期性声源声波的传播过程,计算结果与解析解较吻合.GILBM方法能够模拟非均匀贴体网格下的圆柱曲面边界由于涡脱落造成的气动噪声的产生和传播过程,可以较好地捕捉到近场及远场的声压传播.圆柱绕流声学特性呈现出偶极子现象,计算结果与参考文献较吻合,证明采用GILBM方法在非均匀网格中模拟声传播问题的正确性及求解气动声学问题的可行性.

提出由气动自折叠机械臂和气动关节构成的全软体空间捕获机器人方案.基于折纸理论设计气动自折叠机械臂结构初始构型,研究气动自折叠机械臂的驱动特性和负载性能;进行气动机械臂的充气驱动试验,得到气压-伸长量关系曲线;基于非线性有限元法,分析气动机械臂驱动过程的大变形和应力应变分布.结果表明,充气段和排气段的曲线均呈非线性变化,整个驱动过程的滞回曲线明显,验证了其充气驱动-排气自折叠的驱动特性.通过负载能力试验和仿真分析,评估气动机械臂的负载能力.随着设计气压不断变大,拉伸负载能力变小,滞回环变大,而抗压负载能力变大,滞回环变小.所研究的气动自折叠机械臂为实现全软体空间捕获机器人提供技术支撑.

为了满足吸气式高超声速运载器在初步设计阶段的宽速域模型需求,基于流线追踪和高超声速气动理论建立独立于构型的宽速域压力和摩擦力壁面分布气动模型;以准一维流理论为基础,建立包含边界层和跨声速特性的宽速域双模态超燃冲压发动机模型.对于典型工况,2种模型的仿真结果与试验结果误差分别不大于2%、3%.在所建立模型的基础上,提出前体/进气道和后体/尾喷管力系的解耦/耦合策略,建立气动和推进学科的宽速域一体化耦合模型及仿真平台.针对某吸气式高超声速运载器的分析发现一体化设计的吸气式高超声速运载器存在严重的非线性气动/推进强耦合,认为所建立的耦合模型在精度满足一定要求的条件下能够定量/定性地评估气动/推进的耦合效应,有助于吸气式高超声速运载器的构型设计、地面仿真和控制研究.

为了研究狂风暴雨环境中大型风力机在复杂工况下的流场特性和气动性能,以南京航空航天大学自主研发的5 MW风力机塔架-叶片体系为例,采用计算流体动力学(CFD)技术开展最不利叶片停机位置下考虑6个偏航角(0°、5°、10°、20°、30°和45°)影响的风力机风场模拟,添加离散相模型(DPM)开展风-雨耦合同步迭代计算,对比研究不同偏航角对风力机周围风场和雨场特性的影响规律.建立不同偏航角下的风-雨等效压力系数新模型,给出相应的公式,针对风雨作用下的不同偏航角工况塔架和叶片表面等效压力系数进行系统分析.研究结果表明,附加雨荷载效应对该类风力机叶片迎风面和塔架迎风面两侧各40°区域内压力的影响不容忽视.

针对单柱塞泵普遍采用的单向阀配流方式无法满足高转速的问题,提出新型的阀芯旋转式三通换向阀配流机构,可以满足单柱塞泵在高转速情况下的配流要求.通过建立单向阀配流和转阀配流单柱塞泵的AMESim模型,对比分析表明,单向阀在转速为2 000r/min时已难以实现正常配流;转阀在12 000r/min转速下仍能正常配流.加工样机对单柱塞泵和转阀的性能进行测试.试验表明,柱塞腔内的压力测试结果与仿真结果一致,可以基于该转阀配流机构设计高速单柱塞泵,对柱塞腔内的压力特性进行研究.

针对飞机翼身对接过程中,叉耳式交点接头因装配变形而发生干涉的问题,提出基于关键点距离检测的装配干涉判断方法.根据对接前叉耳接头上的现场实测数据,计算接头在装配坐标系下的位姿并建立耳型接头和叉型接头的坐标变换关系,通过投影方法计算并归纳出接头的距离极值点,求出叉耳接头间最小距离.综合考察各个叉耳接头处的最小距离,判断干涉情况,提出在多种叉耳接头布局方式下的机翼位姿调整方案.该方法将三维距离问题转化为有限个点的检测问题,能够快速实现在任意机翼位姿下的翼身对接干涉检测和机翼位姿修正.仿真验证结果表明该方法的有效性.

对不同负载、不同流速下圆柱振子所受流体升力、振动位移及发电机输出电压进行测试,分析能量传递和转换过程中的流体升力和动力响应特征,以及升力系数、位移幅值、转换功率及效率随流速的变化.结果表明,位移幅值和响应频率受负载电阻的影响较小,发电机输出电压、输出功率及能量转换效率受负载电阻的影响较明显,随负载电阻的变化为非单调;当负载电阻增加到一定值时,其对升力的影响变得非常小.升力特征随约化速度的变化而变化.当约化速度小于5.0时,升力频率成分较为单一,频谱只有一个谱峰,其脉动曲线的正负幅值较对称;当约化速度大于5.0后,出现了倍频成分,使正幅值明显大于负幅值.

针对产品选择性拆卸序列规划问题,提出一种基于遗传蝙蝠算法的产品拆卸序列规划方法.利用Python语言对传统蝙蝠算法进行离散化处理,并在种群更新过程中引入遗传算法的交叉与变异机制,生成遗传蝙蝠算法,以增强解搜索的多样性;在构建适应度函数模型时以拆卸工具的变化次数与拆卸方向的重新定位次数作为评价指标,同时加入零部件的回收收益指标,使适应度函数更加完善.以工业机械臂为实例,利用所提方法进行产品拆卸序列规划求解,对比传统蝙蝠算法以及遗传算法的求解结果,发现在一定的种群数目下,所提方法收敛时间较短;在不同种群数目下,所提方法得到的适应度函数最优值质量较高,从而验证了遗传蝙蝠算法的搜索优越性.

基于有限元分析和试验测试相结合的方法，研究机床结构件优化设计.以某型号拉床结构3大件之一的床台为例，建立床台实际几何形状的有限元模型，分析床台在实际工况下的变形情况和模态参数.利用LMSSCADASIII-305振动测试设备和PolyMAX方法，得到床台在0~512Hz频率下的自然频率、阻尼比和振型等实验模态参数.获得实验模态与分析模态振型向量的置信准则矩阵，表明有限元分析和实验结果具有较好的相关性.利用经过验证的有限元模型开展拓扑优化，根据优化结果进行床台结构的二次设计.结果表明，通过二次设计得到轻量化的床台结构，切削点处变形更小，第一阶固有频率更大，实现了更好的动态性能.

为了监控飞机液压系统的工作状况与液压油的性能,设计飞机液压含气量检测系统,介绍检测原理和组成.利用误差传播法,逐一分析影响测量精度的关键因素,得到系统的综合测量误差,满足设计要求;为了模拟含气量检测系统的工作条件,搭建测试试验台,通过Hypermesh仿真分析试验台结构的可靠性.通过密闭性能试验与气体状态试验,验证系统理论设计的正确性.重复性试验的数据表明,含气量检测系统的原理正确性、测试精度与理论分析相符,满足要求.通过温度实验,探究温度对航空液压油含气量的影响.完成应用在C919型号铁鸟台的飞机液压系统的试验,样机成功通过上海飞机设计研究院的验收.