为研究插座阀芯关闭过程中内部流场的瞬态演化以及阀芯所受液动力大而导致延迟关闭的问题,运用Fluent动网格技术和UDF对阀芯关闭过程中的插座内部流场进行数值模拟。建立了原始与改进阀芯的插座模型,分析了不同阀芯固定开度下的稳态液动力以及阻力水头损失情况,探讨了阀芯关闭插座的瞬态演化过程以及该过程中阀芯所受的瞬态液动力情况。分析结果表明,改进阀芯所受到的稳态液动力和阻力水头损失均比原始阀芯有所降低且在阀芯开度约为1.25mm时均出现迅速增加;在瞬态演化过程中改进阀芯所受到的瞬态液动力在6.50ms之前与原始阀芯基本相近,而在6.50ms后明显小于原始阀芯所受到的瞬态液动力且内部流场变化平缓。因此,改进后的阀芯对插座在短时间内关闭而产生的延迟问题有着良好的改善。

为解决起落架结构设计存在设计周期长、结果不合理的问题。提出一种CAE优化驱动的结构设计方法。首先,运用拓扑优化技术寻找最优传力路径,抽象出概念模型;其次,参数化概念模型危险截面几何尺寸,进行灵敏度分析,筛选对优化目标影响较大的变量,运用尺寸优化方法,寻找出变量最优值;最后,以此为基础进行模型重构,完成详细结构设计。将方法应用于某型号发射车起落架的结构设计,提高了设计效率和性能。经力学分析验证,新设计结构质量减少10.4%,最大应力降低23.6%,同时结构在稳定性、安全性等方面均有一定程度的提升。验证了方法在起落架结构设计的可行性,为同类结构设计提供一种新思路。

为选择合理的水下装备密封结构形式,对格莱圈、O形圈、X形圈组合和矩形圈在水下环境下的密封性能进行分析。采用ABAQUS软件分别建立4种密封结构的有限元分析模型,研究4种密封结构在预压缩阶段、变压缩率和变外界压力下的等效应力、接触应力和剪切应力变化规律,对比分析4种密封结构的密封性能。研究结果表明:相同的初始压缩率下,矩形圈最大等效应力最大,然后依次是X形圈组合、格莱圈、O形圈,矩形圈最大接触应力和最大剪切应力最大,然后依次是X形圈组合、O形圈、格莱圈,矩形圈在初始压缩阶段具有更好的密封性能;随着初始压缩率和外界压力的增大,格莱圈、O形圈、X形圈组合和矩形圈的最大等效应力、接触应力、剪切应力随之增大,其中矩形圈和X形圈组合的应力增长率较高。矩形圈和X形圈组合在密封能力方面较优,但其等效应力和剪切应力水平过

为了研究管路分离机构在稳态流动状态下的流阻和液动力,运用Fluent软件对分离机构内部流场进行数值模拟研究,并使用试验对模拟结果进行验证。建立管路分离机构以及考虑压缩弹簧的流域物理模型,通过分离机构的压力、速度矢量和湍动能的分布情况,分析了介质在插头与插座之间合理的流动方向;在此基础上详细研究了插头在不同入口速度下的特性流阻。分析结果表明:流体介质从插座流向插头的流动方式较为合理;插头的流阻特性随流体入口速度的增加而不断变大,且增加的速率在逐渐加快。最后对插头的流阻特性情况进行了试验,其试验值与数值模拟值的误差在5%以内,说明该数值模拟结果正确反映了管路分离机构内部的流程特性,为确定流体的入口速度以及机构的优化方案提供了参考。