针对低真空管道磁浮系统结构参数设计存在的问题和不足,提出了一种基于正交理论和流体力学仿真相结合的参数设计方法,采用多因素正交试验方法,以列车气动阻力为评价指标,研究阻塞比、管道压力和运行速度对列车气动阻力的影响趋势,并采用极差分析和方差分析,确定各因素影响的主次顺序以及不同因素对列车气动阻力影响的显著性,获得最佳参数方案。试验结果表明:阻塞比对列车气动阻力的影响程度最大,管道压力的影响程度最小,且阻塞比和运行速度对列车气动阻力的影响最显著,管道压力不显著,获得较优的方案为阻塞比取0.1、运行速度取600 km/h、管道压力取700 Pa,优化结果将为低真空管道磁浮系统设计提供理论依据。

为了探究真空管道高速列车气动噪声随着列车运行马赫数变化的分布规律,本文对真空管道交通(VTT)系统内高速列车气动噪声的研究主要采用理论研究和数值模拟相结合的方法。采用基于Lighthill声学分析法,建立高速列车的二维模型。运用流体软件FLUENT进行数值模拟,数值计算并分析了低压环境下真空管道内高速列车远场气动噪声的分布规律、频谱特性以及声压等声学指标;然后通过对数值模计算结果的后处理,对气动噪声数值规律总结。结果表明气流流速快、扰动作用强、脉动压力大、湍流活动剧烈的流线型车头为高速列车主要的噪声声源,即列车的气动噪声取决于列车表面脉动压力,脉动压力越强,声压值越大。

本文建立了真空制冷的数学模型，对绝热和有热交换情况下的真空制冷过程进行了理论分析，推导了两种情况下液体温度随时间的变化函数；讨论了影响液体温度变化的各种参数，其中系统压强ps、液体初始温度Tf0、汽液交界面面积A和外界热源Q是影响液体温度变化的主要因素。在理论计算基础上，进行了实验验证，并对二者进行了分析比较。实验数据和理论计算结果非常吻合，理论计算能够很好地预测水温的变化趋势。

本文研制一种用于超高密度数据存储的硅基纳机电探针阵列器件.简要介绍了器件结构及其工作原理,并通过理论计算和有限元模拟相结合的方法实现器件的结构设计.并运用先进的微纳加工工艺技术制造出相应的器件,具体包括先进的纳米硅尖制造技术、高电隔离性的加热电阻制作技术及其纳机电探针上加热电阻与压阻传感器集成技术等.室温下,测得该器件加热电阻器的阻值为(500～600) Ω,压阻传感器的阻值为(6～8) KΩ,在2×10-7 N预力作用于针尖处时,悬臂梁上的压阻器件灵敏度(电阻相对变化)达到了3.12×10-4,满足纳米数据坑读出对于灵敏度要求;纳米针尖曲率半径小于40 nm,满足器件高密度存储对于硅尖要求.建立一套适用于该纳机电探针的电热理论模型,利用该模型计算的结果与器件电热测试结果相吻合.

目前,高速铁路提速面临着轮轨粘着、空气阻力、气动噪声和横风失稳等挑战,将磁悬浮与封闭的低真空管道结合可以极大的突破地面轨道交通的速度极限。然而磁浮列车运行在管道内部,类似活塞运动,会使管道内部的流场更为复杂,气动热问题会更加显著。本文基于三维、定常、可压缩的雷诺平均Navier-Stokes方程和SST k-ω两方程湍流模型以及风洞模型中气流相对于列车运动的原理模拟了高速磁浮列车在管道中的运动。通过数值计算,探究了磁浮列车以1000 km/h速度运行在初始气压为0.1 atm的管道内,不同阻塞比对管道内气动热环境、列车气动力以及流场结构的影响。分析结果随着阻塞比增加,总阻力增加,列车车身表面温升逐渐增大;在列车头部驻点处出现较高的温度,且头部的温度变化较大,列车尾部处于低温区,其表面的温度较低,列车表面的最低温度出现在尾...

滑阀真空泵在许多行业得到广泛应用。但滑阀真空泵的振动平衡问题一直是国际上未解决的技术难点。本文建立了滑阀真空泵动态仿真模型,并以改变内置平衡块的结构来改变各构件重心位置的方式进行了动态仿真,探讨了滑阀真空泵的优化设计问题。仿真测试结果表明,通过调整泵的内部结构可以明显地改善滑阀泵惯性力引起的振动。

为了实现对低真空管道中运行列车的最大阻力预测研究,本文采用数值仿真和神经网络结合的方法。选取不同阻塞比、运行速度和管道压力,利用流体仿真软件计算100种运行工况下列车的最大阻力;以96组仿真数据作为网络模型训练样本,选取RBF和BP两种三层神经网络,经多次调试确定最佳隐层神经元数目,利用训练函数训练两种预测模型;利用随机选取的4组验证样本验证两种网络模型。研究表明:RBF和BP神经网络模型能较好的预测列车在真空管道中运行的最大阻力,其中RBF神经网络预测值的最大误差不高于5%,相比BP神经网络,RBF预测精度更优。

载人航天器对密封性能要求极为严苛,密封结构的泄漏特性与温度相关。本文研究了一种典型的硅橡胶密封结构的泄漏方式,通过对低温下橡胶材料的透气性能的测试,结果表明:从50℃下降到5℃时、气体通过材料的渗透量降低约一个数量级。本文还通过实测材料在低温下的应力-应变关系、低温下材料的收缩特性,借助ABAQUS分析软件建立了该结构的压缩状态的有限元模型,得到了低温下密封应力变化情况,并据此计算了界面泄漏结果:低温下,密封结构的界面泄漏量略有所增大。本文研究的某典型橡胶密封结构在低温下的气体渗透泄漏和界面泄漏的量化数据,为产品在低温下的使用可靠性评估打下基础,也为类似结构设计提供参考。

嫦娥五号探测器的月球样品封装装置采用了一种金属密封技术,嫦娥五号也证明了这种密封技术的正确性,但这种金属密封的参数是通过大量的实验得到的,为此,本文通过对大量实验数据的分析,为这种金属密封结构提出了一种计算方法和相应的参数模型,计算值和实验测试结果的误差不大于5%,该算法符合了设计偏差的要求。研究成果对嫦娥五号月球样品封装技术应用的推广具有重要的参考价值。

在回顾国内外地外天体样品采样密封技术发展状况的基础上,详细论述了地外天体特性与采样方式和密封容器的适配性设计,着重分析了样品密封技术的特点以及能够实现的漏率指标,深入剖析了包括防尘设计和生物灭菌在内的样品密封过程中的关键问题。最后展望了地外天体密封技术的发展趋势以及需要研究解决的技术问题,旨在为中国地外天体采样密封技术的发展提供参考。