MHD控制超声速边界层的理论研究和数值分析

对MHD(mechanisms of magnetohy drodynamics)控制超声速平板湍流边界层的机理进行了理论研究和数值模拟. 理论上,采用等离子体低频近似碰撞频率模型,建立等离子体中电子和离子的力平衡方程,得到等离子体速度、极化电场以及边界层速度. 数值上,通过空间HLLE格式、LU--SGS时间推进求解时均磁流体动力学湍流方程,其中湍流模型采用sst--k\omega双方程模型. 研究结果表明:(1)边界层速度的理论结果和数值结果误差在7%范围内;(2)只有磁场而电场为零时,洛仑兹力起到减小摩阻的作用. 施加电场后,洛仑兹力能够加速边界层低速区流体;(3) 在边界层外层,越靠近壁面,作用参数越小;而在边界层近壁区黏性底层,虽然惯性力减小, 但黏性力却迅速增加,因此越靠近壁面,作用参数反而越大,加速低速流的代价增加.      

Landing gear noise control using perforated fairings

Landing gears of commercial aircraft make an important contribution to total aircraft noise in the approach configuration. Using fairings to shield components from high speed impingement reduces noise. Furthermore, perforating these fairings has been confirmed by flight tests to further enable noise reduction. Following an earlier fundamental study of the application of perforated fairings, a study has been performed to investigate and optimize the benefits of bleeding air through landing gear fairings. By means of wind tunnel tests, an aerodynamic and acoustic survey has been performed on a simplified generic main landing gear to explore the influence of （perforated） fairings on the lower part of the gear. The results show that for this specific case, the application of impermeable fairings reduces noise in the mid- and high frequency range by shielding sharp edged components from high velocity impingement. However, below 1 kHz the noise is shown to increase significantly. Application of the perforations is shown to diminish this low frequency increase whilst maintaining the reduction in the mid- and high frequency range. The aerodynamic and acoustic measurements point in the direction of the separated flow of the fairings interacting with the downstream gear components responsible for the low frequency noise increase. Bleeding of the air through the fairings reduces the large scale turbulence in the proximity of these components and hence diminishes the low frequency noise increase.     

柱形贮液器的一种非线性振动机理

本文利用非线性振动理论建立了柱形贮液器的流固耦合振动方程,解释了高频激励下产生低频大幅重力波的现象。理论结果与实验观测基本吻合。     

Low frequency effects of surface states on 4H—SiC metal—semiconductor field effect transistor

The process-related surface state effect is investigated the fabrication of SiC devices, and a nonllnear model for 4H-SiC power metal-semiconductor field effect transistor (MESFET) is propose, which takes into account the surface related parameters. The frequency-and temperature-dependent transconductance dispersion is readily demonstrated in terms of the improved model. Simulation results show that larger dispersion and higher transition frequency occur in 4H-SiC MESFET than in GaAs MESFET. The advantage of this analytical model over the two-dimensional numerical simulation is the simplicity of calculations, therefore it is suitable for the processing improvement of SiC devices     

弹性转子实验台的响应分析

建立了考虑轴承和隔振垫弹性的非对称支承转子实验台系统的非线性动力学碰摩模型, 应用数值分析的方法对其进行研究. 以转速为分叉参数,结合Poincar\'{e}截面和自相关函数图等, 分析隔振垫刚度对系统分叉与混沌动力学行为的影响. 分析结果表明, 隔振垫刚度对系统动力学行为有较大影响, 系统通向混沌的道路主要是阵发性分叉和倍周期分叉. 实验分析所得到的系统运动性质与数值模拟结果一致.     

HDPE氧化交联与动态流变行为

研究了高密度聚乙烯(HDPE)熔体在200℃的动态流变行为,比较了空气、氮气及加入抗氧剂B215情况下体系动态粘弹行为的差异.研究表明,在空气环境中,HDPE在低频区域出现特征粘弹行为.随着测试前热处理时间的延长,动态储能模量(G')明显增加,在低频率(ω)区域lgG'～lgω关系呈现平台特征.同时损耗角tanδ变小并出现极大值.在氮气环境中,上述特征粘弹行为存在但不明显.在加入抗氧剂的条件下,特征粘弹行为完全消失.这些现象归因于高温下HDPE的氧化导致其发生交联.     

从物联网时代的高熵能源到迈向碳中和的蓝色大能源——接触起电的物理机理与摩擦纳米发电机的科学构架

能源,人类活动的重要物质基础。人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。然而,随着人们进入物联网、人工智能时代,传统的从发电厂传输到公共事业单位等固定站点的"有序"电力供给方式已难以满足无处不在的物联网分布式电子设备"随机、高熵"性的能源需求。摩擦纳米发电机,以麦克斯韦位移电流为内在驱动力,可以有效地将不规则、低频和分布式的机械能转化为电能,它利用接触起电和静电感应的耦合效应,具有重量轻、成本效益高且易于扩展的显著特点。与通常的机械能收集技术,即电磁发电机相比,摩擦纳米发电机在低频(通常为0.1—3 Hz)下具有比电磁发电机更高的效率和输出性能。此外,摩擦纳米发电机还可用作自供电传感器,使用其电输出信号主动检测由机械扰动引起的动态过程。这些优势使得摩擦纳米发电机在低频环境能量收集上具有广阔的应用前景,例如它可以收集人体运动的能量为小型电子设备供电,还可以收集大范围海洋波浪能等可再生的蓝色能源,助力实现碳中和的伟大目标。     

变压器准零刚度隔振平台非共振响应

为了降低变压器低频振动噪声对小区居民生活的不利影响,基于准零刚度技术和并联机构设计了可用于变压器减振降噪的准零刚度隔振平台。该平台由上下平台、防摇套筒和六个相同的准零刚度支腿构成。其中,准零刚度支腿由磁性负刚度弹簧与折叠梁并联组成。根据分析电流假说分析了磁性负刚度弹簧的磁力和负刚度性能,并利用有限元循环加载研究了折叠梁的力学特性。考虑防摇套筒引入的摩擦,采用谐波平衡法分析了平台在力激励下的宽频隔振性能。结果表明:磁性负刚度弹簧可降低平台共振频率,拓宽隔振频带,高效抑制了变压器的振动和噪声传递;摩擦阻尼约束力传递率在所有频带内均小于1,避免产生共振。     

含谐振单元和弹性支承谐振单元的声子晶体低频禁带特性研究

在结构中周期性地添加谐振单元可以构造局域共振声子晶体并产生低频禁带。本文提出了一种具有谐振单元和弹性支承谐振单元的声子晶体结构,通过声子晶体理论和振动理论对该结构的禁带特性和禁带调控特性进行了计算与分析。结果表明,该结构可在0 Hz处形成禁带;禁带内对振动的衰减强度由衰减因子和有限结构周期数共同决定;结构中存在1条可调控禁带和3条不可调禁带;可调控禁带可以通过改变谐振单元和弹性支承谐振单元的结构参数加以调控;不可调禁带包括第一禁带,它们能够较为稳定地对一定频率的弹性波产生衰减作用。该结构所具有的禁带特性在管路、桥梁和汽车减振领域具有潜在应用。     

单面柱局域共振声子晶体低频带隙特性分析及结构改进研究

基于有限元法对单面柱局域共振声子晶体进行带隙特性分析,研究了结构参数对该类型声子晶体的影响。结果表明:随着散射体高度的增加,单面柱声子晶体的第一完全带隙的起始频率逐渐降低,带宽逐渐增大;随着基板厚度的增大,单面柱声子晶体的起始频率逐渐升高,截止频率先增大后减小。并且在经典单面柱声子晶体的基础上,组合了两种新型的三组元单面柱声子晶体结构:嵌入式单面柱声子晶体(以下简称结构Ⅰ)和粘接式单面柱声子晶体(以下简称结构Ⅱ)。通过对其带隙特性的分析得出:这两种新结构与经典的单面柱声子晶体相比,都具有更低频的带隙,这对于低频减振降噪是非常有利的。本文的结果将对实际的工程应用提供一定的理论指导。