摆动频率影响扑翼推进水动力的数值仿真研究

通过建立简谐运动耦合的二自由度扑翼运动模型,基于动网格技术对水下扑翼推进水动力特性展开数值仿真研究。通过数值仿真发现：扑翼推进力和最大升力与扑翼摆动频率的平方近似成正比;摆动频率影响前沿涡和尾涡的产生和脱落,从而影响推力     

柔性扑翼水动力特性试验研究

为探究扑翼自身刚度和运动参数对其水动力特性的影响,依托仿生扑翼推进试验平台,实现扑翼的俯仰-升沉结合运动.使用六轴力/力矩传感器记录扑翼运动过程中的力学参数,同时利用高速相机记录扑翼运动情况;对力学数据进行均值化及归一化处理得出扑翼水动力特性随刚度及运动参数的变化规律;对图像进行处理,绘制出扑翼尾端点运动轨迹.试验结果表明:低刚度扑翼在低频下推力表现优异;扑翼刚度对推力稳定性起着重要作用;扑翼运动轨迹随着刚度增加,从杂乱无章演变为8字形,最终演变为弧线形.     

前置水翼对摆动翼水动力性能影响机理研究

为研究双体干扰对摆动翼水动力性能的影响机理,基于计算流体力学(CFD)方法,针对均匀来流、前置水翼刚性静止及柔性波动尾流场中摆动翼的水动力性能开展数值研究．通过改变摆动翼的平移幅值和运动频率计算推力系数、功率消耗及推进效率的变化趋势,以流场的压力分布云图、纵向速度分布云图及涡结构的演变特征分析前置水翼对摆动翼推进性能影响的机理．计算结果表明：前置水翼的存在能够提升摆动翼的推进性能,并且前置水翼进行柔性波动运动时摆动翼的推进性能最优;前置水翼的尾缘脱落的涡能够融于摆动翼表面的附着涡,提升附着涡的强度;上游的柔性波动水翼尾缘处脱落一个强度较大的尾缘涡,对摆动翼表面的附着涡产生挤压作用,提升附着涡的强度并加速附着涡的脱落．     

仿鱼类游动模式下的摆动翼水动力性能研究

以二维NACA0012水翼为计算模型,基于计算流体力学(CFD)方法,采用RNGk-ε湍流模型,利用动网格技术,数值计算了不同斯特哈尔数(St)下正弦摆动模式(SM)水翼的平均推力系数,通过与实验对比,验证了计算方法的有效性.基于鱼类身躯的柔性波动,建立了仿鱼类摆动模式(FM)水翼的动力学模型,探讨了不同侧向平移幅值下,两种模式水翼的推进性能.计算结果表明:FM水翼的平均推力始终大于SM水翼,侧向平移幅值为0.8c (c为水翼弦长)处,有最大增量7.2%.尾涡分析表明:侧向平移幅值较小时,两种模式水翼脱落涡呈反卡门涡街形式,FM水翼脱落涡强度高、耗散快;随着侧向平移幅值增大,涡系诱导作用增强,侧向射流增强.     

吊舱对螺旋桨水动力性能的影响

基于单桨式吊舱推进器定常水动力性能的理论计算方法及试验，探讨了吊舱对螺旋桨水动力性能的影响。性能理论计算中螺旋桨采用升力面理论涡格法，吊舱采用面元法，对螺旋桨与吊舱的相互影响进行了时间平均及迭代处理。通过计算分析了吊舱对桨叶载荷分布的影响，以及吊舱引起的伴流分布特性。     

非正弦俯仰运动对扑翼自主推进的影响

采用数值仿真耦合求解流体动力方程与扑翼运动方程,建立扑翼-流体耦合的自主推进计算模型,数值模拟了非正弦俯仰运动下扑翼在前进方向及侧向的自主推进,研究在静水中不同运动波形及俯仰频率对自主推进速度、自主推进效率及流场结构的影响．结果表明：非正弦波形调节参数K和俯仰频率对自主推进前进速度、前进距离影响很大,提高K或频率,可增大平均前进速度、前进距离与侧向位移,并在K=2.5的方波取得平均速度最大值,相较于正弦波运动提高70.3%;自主推进效率及能量利用率随着K的减小不断增大,高频时推进效率高,低频时能量利用率高．     

串列异步拍动翼推进性能分析

以滑波推进器为原型,基于RANS方程,采用动网格技术计算了6翼异步拍动翼串列时的水动力性能,探讨了来流、摆幅角、翼间距、运动周期和升沉幅度等对其推进性能的影响,并建造样机.计算结果表明,串列异步拍动翼不同位置翼表现出不同的性能,且任一位置翼比单片异步拍动翼产生更大的推力.尾涡分析表明,翼间涡系干扰是不同位置翼性能不同的主要原因,且其干扰对推力的产生有利,小间距时可产生更大推力.     

振荡翼改进模型的水动力性能分析

为了改善水翼的水动力性能,提高振荡翼的能量转化效率,基于传统运动模型提出了改进模型.利用Fluent建立了翼型的网格模型,并从水翼在运动过程中攻角(AOA)的变化及漩涡结构等方面分析了改进模型在不同运动参数下的水动力性能及能量转化效率.结果表明:改进模型在较长时间段内维持较大的升力系数,提高了水翼的水动力转化效率.与传统运动模型相比,在相同的最大攻角下,提出的改进模型有更好的水动力性能,且其能量转化效率超过40%.     

尾鳍形状对摆动尾鳍推进性能的影响

研究了尾鳍形状对摆动尾鳍推进性能的影响. 设计了一套摆尾仿生推进装置,实验分析了仿金枪鱼、仿海豚、仿白鲸3种尾鳍的推进性能. 同时采用数值方法对尾鳍的水动力性能进行了计算. 实验和数值结果表明,仿金枪鱼尾鳍的平均推力系数和输入功率系数最小,推进效率最高. 对尾涡的分析表明,仿金枪鱼尾鳍尾涡强度最弱,分布范围最小.     

扑翼不同的运动方式对其获能影响的数值模拟

翼型在风或水流中扑动既可以作为一种推进方式也可以在改变运动参数后从中获取能量. 通过控制波形参数得到扑翼的升沉和俯仰运动波形, 并利用非定常数值模拟来研究St数、俯仰幅值和升沉俯仰运动的波形对其获能效率的影响. 同时, 还研究了不同的扑动俯仰轴位置对扑翼获能效率的影响. 研究结果表明, 在获能参数域内俯仰运动的波形和俯仰轴位置会对扑翼获能产生较大的影响, 而升沉运动的波形对扑翼获能的影响有限, 且当St=1.332,θ₀=76.3, β_t和β_r分别为1.13 (此时的俯仰波形为接近正弦波)和0.67时, 翼型扑动获能的效率最高, 为41%.     

非正弦摆动对水翼水动力性能的影响

针对高斯特哈尔数(St)时水翼常规正弦摆动的性能不佳状况,基于CFD软件的RANS求解器和动态流体固体相互作用模块,数值研究了水翼多种非正弦的改进摆动对水翼性能的改善作用,及常规摆动性能降低的趋势和原因.计算结果表明:水翼常规摆动时,随St增大,尾涡由反卡门涡街逐渐变为单排涡列,引起了水动力迅速下降;随着最大攻角增大,性能降低的St临界点上升.在常规摆动性能大幅降低的St范围内,改进摆动可以有效提升水翼的推力和效率;改进摆动对有效攻角的调整变化越扁平,最大攻角小于20°时推力增幅越大,大于20°时越小.     

改性聚苯醚层压式高频覆铜板的研制

为了实现高频信号传输高速化,进行了低介电常数层压式高频覆铜板基材的研制.通过选择低介电常数的树脂材料和低ε的纤维作为增强材料,优化了基材的配方和成型工艺,解决了高性能低介电高频高速层压式覆铜板制备的技术关键,采用这一工艺研制的改性聚苯醚层压式高频覆铜板介电性能较理想.     

超声波对电沉积多孔铜箔的影响

采用氢气泡模板法电沉积制备三维多孔铜箔,以0. 4 mol/L CuSO_4和1. 5 mol/L H_2SO_4的溶液为基础电解液,液温20～25℃,电流密度2 A/cm~2,研究了盐酸及超声波辅助对孔壁结构的影响,经扫描电子显微镜分析表明,Cl~-的加入可改善铜箔孔壁结构,超声波辅助电沉积得到的孔壁更为致密。     

Kappel桨水动力性能模型试验研究

对已有传统螺旋桨进行改型设计得到Kappel桨.在空泡水筒中对设计的Kappel桨与传统螺旋桨进行对比试验,试验中测试了两者的敞水性能、空泡性能以及脉动压力.试验结果表明:Kappel桨的梢端弯折结构能够抑制梢部绕流;在设计点Kappel桨敞水效率比传统螺旋桨高1.44%左右.在空泡不剧烈的情况下,Kappel桨的一阶和二阶脉动压力幅值比传统螺旋桨要小.试验中的Kappel桨梢端弯折部分较早出现了局部小片状空泡,但随着空泡变强,由于受到弯折部分的阻隔,并未沿着导边发展,而是沿桨叶弦向泄出.为了提高Kappel桨的空化性能,要尽量减小梢部弯折部分叶剖面与来流作用的攻角.     

限制水域浮体水动力特性研究

处理了浮体在限制水域作振荡运动时的水动力计算问题．计算结果表明：对于在振荡浮体两侧有全反射壁面的情形下，浮体水动力性能表现出奇异现象；这种现象完全不同于带有辐射边界条件的同类问题的解．两侧刚性壁面条件取代为无穷远辐射条件时，其结果是阻尼系数在全频域内对各种运动模式均为零解；附加质量在某些频段出现负值，且在某些频率下出现陡变现象．对这种水动力性态作了分析．     

低电压下爆炸箔的电爆性能

冲击片雷管是全电子安全系统中作为起爆点火常用的执行机构,是解决全电子安全系统起爆安全性的最好途径。针对电爆炸起爆系统(electro explication system, EFIS)中冲击片雷管充电电压高的问题,对桥区尺寸为250μm×250μm×3μm的铝(Al)膜爆炸箔进行低电压适配研究。在分析爆炸箔电爆参数中的爆发电压、爆发电流及爆发时间等影响因子的基础上,通过改进的FIRESET模型中添加修正系数,利用Simulink平台建立模型进行仿真分析,结合试验研究在800、1 000、1 200 V的爆发电流、爆发电压、爆发时间的变化规律。结果表明：充电电压为1 000 V时,Al制爆炸箔的电爆炸电能量利用率更高,添加的修正参数也有一定的可行性。     

Non-detection at Venus of high-frequency radio signals characteristic of terrestrial lightning

The detection of impulsive low-frequency (10 to 80 kHz) radio signals, and separate very-low-frequency (approximately 100 Hz) radio 'whistler' signals provided the first evidence for lightning in the atmosphere of Venus. Later, a small number of impulsive high-frequency (100 kHz to 5.6 MHz) radio signals, possibly due to lightning, were also detected. The existence of lightning at Venus has, however, remained controversial. Here we report the results of a search for high-frequency (0.125 to 16 MHz) radio signals during two close fly-bys of Venus by the Cassini spacecraft. Such signals are characteristic of terrestrial lightning, and are commonly heard on AM (amplitude-modulated) radios during thunderstorms. Although the instrument easily detected signals from terrestrial lightning during a later fly-by of Earth (at a global flash rate estimated to be 70 s(-1), which is consistent with the rate expected for terrestrial lightning), no similar signals were detected from Venus. If lightning exists in the venusian atmosphere, it is either extremely rare, or very different from terrestrial lightning.     

微量Ga对高压阳极铝箔腐蚀发孔性能的影响

采用金相显微镜和扫描电镜观察腐蚀形貌,结合动电位极化曲线测试点蚀电位,研究微量Ga对高压阳极铝箔腐蚀发孔性能的影响.结果表明,含Ga铝箔经退火后,点蚀电位约为-0.85V,比退火态不含Ga铝箔的点蚀电位负移约80 mV;退火后Ga在铝箔表面发生富集,增强了铝箔在含氯离子溶液中的点蚀倾向.当Ga含量20×10-6时,铝箔腐蚀区面积比约98％,腐蚀区内蚀坑数量众多、分布均匀,扩面效果显著;Ga含量达到80×10-6时,虽然腐蚀区面积比高,但腐蚀区内局部区域形成粗大蚀坑,腐蚀均匀性有所降低.因此,添加适量Ga可显著改善铝箔在HCl-H2SO4溶液中的腐蚀发孔性能.     

桨舵系统非定常水动力性能预报方法研究

基于势流理论,提出了一种求解桨舵系统非定常水动力性能的方法.系统地研究了流场中含2个升力体的面元法理论,建立了相应的数值计算模型.模型中螺旋桨和舵同时求解,二者间的相互干扰通过时域内影响系数的变化进行考虑.以定常计算结果作为非定常计算的初始值,考虑了非定常求解时泄出涡的时间效应.计算了均匀流及非均匀流中桨舵系统非定常水...