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关键词： RV减速器   动力学模型   数值模拟   人工智能   故障诊断  

摘要： 基于机器学习对旋转矢量(Rotary vector, RV)减速器进行状态监测，对提高RV减速器的可靠性和安全性具有重要意义。然而，在工程应用中，故障样本缺失是制约人工智能诊断发展的根本原因。为解决RV减速器故障样本不足的问题，提出了基于RV减速器动力学仿真的智能诊断方法。首先，建立正常状态下的RV减速器动力学模型，采用皮尔逊相关系数修正模型，获取较为精确的动力学模型。其次，建立齿轮故障数学模型并添加至正常RV减速器动力学模型中，计算生成故障样本库作为人工智能诊断模型的训练样本，用于待诊断测试样本分类。最后，将仿真得到的故障样本作为训练样本，实验测试得到的未知故障样本作为测试样本，通过卷积神经网络进行故障分类，结果表明：基于RV减速器动力学模型的智能诊断方法可解决故障样本缺失导致分类精度低的问题。

关键词： 2219/AZ31B双金属   数值模拟   热压缩   等效应变   结合界面  

摘要： 采用ABAQUS有限元软件对2219/AZ31B双金属在不同温度、压下量和摩擦系数下进行热压缩数值模拟研究，分析双金属结合界面等效应变、温度场、等效应力和残余应力的分布规律，探讨压缩参数对界面结合效果的影响。结果表明，热压缩温度较高时，双金属界面两侧的等效应变差值减小，有利于界面结合。增大压下量可以提高界面结合程度，增大摩擦系数可以提高界面结合效果，得出2219/AZ31B双金属热压缩的最优选试验参数：温度为450 ℃，压下量为50%，双金属界面区晶粒细小、分布均匀，结合界面处硬度平均值处于较高水平，结合效果相对较好。

关键词： 压裂   块体离散元法   数值模拟   裂缝扩展  

摘要： 块体离散元法因其在处理非连续介质方面的优势而逐渐成为一种被广泛研究和应用的水力压裂裂缝扩展模拟方法，为进一步推动块体离散元法在压裂裂缝扩展模拟方面的发展，总结了基于块体离散元法的水力压裂裂缝扩展模拟研究和应用现状，讨论了当前所面临的问题和挑战，并指明了下一步研究方向。研究表明：块体离散元法能够直接刻画非连续结构面的位置、产状和数量，并且根据其在地层中的不同状况选择不同本构方程，赋予相应参数，使得水力压裂裂缝扩展模拟结果更符合实际情况；在进行压裂模拟时，需要预置初始水力裂缝和水力裂缝面，且水力裂缝只能按照预置的裂缝面进行扩展，在一定程度上影响了压裂裂缝模拟的准确性；下一步在处理天然裂缝问题上应着重开发新的天然裂缝模型，在处理层理问题上应着重采用能表征其他储层特征的本构模型进行研究，在处理断层滑移与套管变形问题上应着重开发新的跨尺度模型，开展断层滑移-套管变形一体化研究。块体离散元法的研究有利于非常规油气储层改造技术的发展，可为推动非常规油气资源的高效开发提供技术支持。

关键词： 长杆弹   应力波   侵彻响应   数值模拟  

摘要： 为明确长杆弹在侵彻过程中内部应力波传播影响，获取弹体侵彻混凝土响应特性、认识弹体内部应力波传播规律，对引信控制起爆、弹体损伤研究及结构优化提供数据支撑与技术手段，采用基于应力波传播理论结合数值模拟的分析方法进行研究。由理论方程分析得出采用刚性靶模型会出现加速度解不收敛的情况，则将JOHNSON＿COOK模型与JOHNSON＿HOLMQUIST＿CONCRETE模型分别应用于长杆弹与混凝土，数值模拟侵彻过程中应力波传播对不同位置加速度、应力的影响情况。侵彻初速为700m/s的数值模拟结果表明：应力波的传播对弹体各部位加速度、应力有扰动作用。分析长杆弹弹头、弹尾、药柱、引信结构上典型单元的响应数据得出，加速度的幅值沿弹体呈现显著分布特征。在应力分布方面，弹头部位承受的压应力最大，药柱前端会持续受到压应力作用，进而发生压缩变形。

关键词： 封闭化学爆炸   地冲击波   数值模拟   流固耦合  

摘要： 常规武器在岩体介质中爆炸会释放巨大的能量，以爆炸地冲击的形式传播至地下重要工事并对其造成毁伤。武器的毁伤效应可以通过地冲击载荷进行评估。传统数值仿真求解地冲击载荷需要耗费大量时间，难以支撑作战任务规划。因此，急需建立快速简便、准确可靠的地冲击载荷计算方法。现有研究大多采用简化计算公式的方式求解地冲击载荷，然而公式过于简化，无法反映真实荷载特征。本研究利用LS-DYNA有限元软件建立了岩体自由场封闭爆炸模型，进行了材料本构参数标定、网格敏感性分析和试验结果验证等可靠性分析，证实了模型的准确性。在此基础上，对石灰岩介质中多当量的封闭化学爆炸进行了模拟，通过模拟结果归纳了地冲击载荷波形的6个关键参数，建立了地冲击载荷时程的快速计算公式。并通过模拟结果数据确定了快速计算公式中的波形参数值与比例爆距的函数关系，实现不同距离位置处地冲击载荷的快速计算。该方法可以为岩石介质中地冲击载荷快速计算提供参考。

关键词： 蒸发-冷凝器   双侧两相流换热   传热性能   实验   数值模拟  

摘要： 采用超长重力热管与热泵相结合进行中深层地热开发用于供暖具有成本低、效率高、不破坏地下水环境等优点,而热泵系统的蒸发器与重力热管冷凝段直接换热可减少换热环节,提高系统的供热效率。鉴于此,研制了U型结构蒸发-冷凝器,并通过搭建热泵与热管相结合的实验平台,研究了蒸发-冷凝器的换热性能,发现当热泵侧工质走管程时其传热系数可达2 037.92 W/（m2·℃）。基于均相流模型,将两相流质量、能量及动量守恒方程与管外冷凝和管内沸腾传热经验公式相结合,建立一维稳态流动蒸发-冷凝器换热计算模型。利用Python编写程序,对比模拟结果与实验数据,发现蒸发-冷凝器换热量平均计算误差为18.91%,证实了计算模型的准确性,为设计高效的蒸发-冷凝器提供了理论计算方法。

关键词： 热流   计算网格   网格尺度   热化学非平衡   温度梯度   数值模拟  

摘要： 相比于气动力计算，热化学非平衡流动气动热计算对计算网格更为敏感。当前，针对热流计算的三种常用的壁面网格尺度确定准则都未充分考虑壁面条件、数值格式和热化学模型等因素的影响。因此，本文基于某高总温圆柱绕流算例，对这三种壁面网格尺度确定准则进行进一步探究，重点研究壁温比（壁温与总温之比）、无粘通量格式和热化学模型的影响。研究发现，壁面法向第一层网格高度Δnw的选取与壁温比相关，这使得三种常用的壁面网格尺度确定准则的预测结果与实际情况都存在偏差，建议实际开展热流计算时以MFP准则预测的Δnw作为参考来开展网格无关性验证；在壁温比较小的情况下，工程中常用的AUSMPW+格式易得出非物理的热流分布，且可能无法得到网格无关解；近壁面处O原子和N原子的复合放热反应使化学非平衡模型和量热完全气体模型计算的热流之间没有必然的大小关系；虽然对于热流收敛所需的Δnw，化学非平衡模型和量热完全气体模型没有显著区别，但在计算网格都未收敛的情况下，化学非平衡模型（不管是单温度模型还是双温度模型）计算所得热流与网格无关解的偏差要显著小于量热完全气体模型。

关键词： 酒窝型U形管   RP-3航空煤油   传热   数值模拟   强化传热  

摘要： 借助U形管结构及管壁表面结构优化，可进一步强化对流传热过程，但其流动传热机理和优化设计方法仍需进一步研究。为进一步提升U形管强化对流传热特性，结合酒窝表面结构优化的航空煤油空—油换热器U形管结构，提出一种航空煤油空—油换热器强化传热方案。通过数值模拟，系统分析RP-3航空煤油在高压工况（3～5 MPa）与高热流密度（500～800 kW/m2）下，酒窝型U形管的流动传热耦合机制。结果表明：酒窝结构与弯管离心力协同作用，通过诱导逆压梯度和边界层二次流发展，显著增强湍动能，并生成区别于迪恩涡的新型涡系结构；该结构使弯管段努塞尔数达直管的2.4～3.0倍，综合传热系数（PEC）为1.96～2.71，且在增大压力/热流密度或降低流量时进一步优化，展示了酒窝型U形管在强化传热方面的显著优势。

关键词： 数值模拟   药柱模具   螺压成型   复杂药型   流动平衡   挤出胀大  

摘要： 固体推进剂的螺压成型过程具有工艺流程连续、产品质量稳定、自控性强等优点，所生产制备的推进剂药柱适合大面积推广应用。为了充分提高螺压推进剂的燃烧利用率，本文针对四种等弧厚复杂药型，设计了不同的螺压挤出模具结构，基于数值模拟的方法，对固体推进剂螺压成型过程进行模拟研究，分析了药料在不同模具结构挤出成型过程中的流场特性和挤出胀大现象，并与实验结果进行对比分析，探究了影响复杂药型精密挤出成型质量的主要因素。研究结果表明：模具出口药料的流动行为很大程度由模具内的压力分布决定的，不同模具结构能够改善药料在横截面内的不均匀流动；分析药料在螺压成型过程的流动平衡系数发现，匹配车轮型药柱的模具结构使药料出口处的流动平衡系数最小，低速区流速约为最大流速的42%～56%，且挤出胀大比较小为1.095，此时药柱成型质量最佳。

关键词： 道路工程   钙质砂   广义塑性模型   循环三轴试验   颗粒破碎   累积沉降   有限元分析  

摘要： 为了准确预测行车荷载反复作用下南海岛礁压实钙质砂路基累积沉降,采用在广义塑性模型的剪胀方程、加载方向和塑性模量表达式中嵌入颗粒破碎指标的方法,构建了考虑颗粒破碎的压实钙质砂动本构模型,并将其嵌入ABAQUS有限元软件。循环三轴试验结果与模型预测结果对比分析表明:本文模型可以较为准确地预测压实钙质砂的轴向残余应变和颗粒破碎变化规律。采用ABAQUS有限元对一实体工程进行有限元建模与数值模拟分析,所得结果表明:（1）不同轴载反复作用下,压实钙质砂路基顶面单元的应力路径为具有一定倾角的螺旋上升曲线,其中竖向正应力(S33)随接地压力（p）或轴载（F）和荷载循环次数（N）增加而增加,并在N小于2万次时趋于常数;（2）当N小于2万次时,路基顶面累积沉降（U3）的变化规律与竖向正应力(S33)类似;当N小于20万次时,路基顶面累积沉降（U3）随压实度（K）增加而减小,且在不同轴载作用下路基顶面累积沉降（U3）各自趋于不同常数;（3）接地压力（p）或轴载（F）和压实度（K）是南海岛礁压实钙质砂路基长期累积沉降的决定性外部影响因素;为了防止沥青路面出现车辙病害,南海岛礁压实钙质砂路基的压实度K必须控制在95%及以上。