典型护卫舰飞行甲板空气流场数值模拟

为研究护卫舰飞行甲板气流场特性,获得较高精度的流场数据用于飞行仿真,利用FLUENT对孤立简化护卫舰进行数值模拟.通过合理的网格划分以及对求解方法的验证,讨论了不同网格形式及雷诺数对计算结果的影响,分析了不同湍流模型对于舰船流场计算适用性,准确捕捉了飞行甲板处涡脱落频谱特征,提高了舰船气流场计算数据精确度.研究结果表明,对于一些精确度要求较高的舰船流场计算,ILES模型较为合适.     

电弧增材制造金属点阵结构研究进展

金属点阵结构是一种轻质多功能结构,具有高比强度、高比刚度、抗爆吸能、减振降噪等优势,在飞行器、船舶、车辆、建筑等领域具有广泛的应用前景。然而,迄今为止点阵结构件的应用规模仍然十分有限,主要原因是受到制造技术的严重制约。电弧增材制造技术因其离散堆积的成形特点有望实现点阵复杂结构的一体化高效低成本制造。综合分析了电弧增材制造金属空间杆结构与点阵结构的研究现状,从制造原理、成形工艺与方法、制造特点等方面进行论述,并归纳了现阶段各研究机构对于金属点阵电弧增材制造的研究进展。最后介绍了电弧增材造金属点阵结构存在的掣肘,重点分析了现有电弧增材制造在点阵制造与成形控制方面的研究进展与不足,指出了未来电弧增材制造金属点阵结构的主要发展方向。     

脉冲频率和热输入对电弧增材制造TC4形貌和组织的影响

粗大β柱状晶导致的各项异性是电弧增材制造TC4合金面临的主要问题。为解决上述问题,采用不同的脉冲频率和热输入成形了多组试样,并结合有限元分析,重点研究了热输入和脉冲频率对成形TC4合金形貌和组织的影响。结果表明:随着脉冲频率增加,试样宽度先快速减小,随后略有增加,β晶粒由柱状晶转变为等轴晶,并且得到细化,但α相没有显著变化;提高热输入有利于获得等轴晶,但会增加试样的宽度,还会导致α相变得粗大。试样的宽度由熔池的尺寸决定,主要与平均热输入和峰值阶段输入的热量相关。提高脉冲频率能破碎树枝晶,降低温度梯度,有利于增加形核率,提高热输入也能降低温度梯度,因此能够获得等轴晶。α相形貌主要与相变时的冷却速度相关,降低热输入能增大冷却速度,细化α相。     

典型TC4框类结构TIG电弧增材制造工艺研究

电弧增材制造技术以其成形效率高、成本低的优势为钛合金薄壁框类结构件提供了新的成形方法。采用TIG电弧增材制造技术,研究典型TC4框类结构件的成形。首先,通过控制变量法研究工艺参数对单道宏观形貌的影响规律,获得了单道稳定成形的工艺参数范围。在此基础上,成形方框结构时,将焊枪和送丝杆整体旋转10°,实现了各向同性的稳定成形。之后,对典型"田"字形框类结构进行了路径规划,十字交叉位置采用圆弧搭接的路径,获得了表面质量良好的框类零件。     

热丝辅助电弧增材Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金组织与性能研究

电弧增材制造技术可以缩短生产周期,降低成本,实现铝合金的快速成形,但存在结构内部含有较多气孔及晶粒粗大的问题。热丝辅助电弧增材制造(HWAAM)可以有效降低气孔率和细化晶粒,进一步提高电弧增材制造Al-Cu-Mg-Ag合金的性能。采用热丝电弧增材制造技术制备了Al-Cu-Mg-Ag耐热铝合金,利用拉伸试验、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等实验方法,研究了电弧增材制造Al-Cu-Mg-Ag铝合金的气孔缺陷、显微组织和力学性能。结果表明,与冷丝成形合金相比,热丝辅助电弧增材制造Al-Cu-Mg-Ag合金气孔率降低25%,气孔球形度增加,空间分布较为均匀;同时晶粒尺寸降低30%,晶粒形貌趋于等轴晶化。冷丝结构件抗拉强度为218 MPa,屈服强度为134 MPa,延伸率为3.2%,使用热丝电弧增材制造后,力学性能提高,其抗拉强度提升至242 MPa,屈服强度提高至148 MPa,延伸率4.2%。最后,分别采用固溶+时效和人工时效热处理工艺,进一步改善了热丝辅助成形Al-Cu-Mg-Ag合金的力学性能。固溶与时效热处理后抗拉强度达到368 MPa,延伸率下降至0.5%,时效热...     

热处理对激光熔化沉积TC17钛合金显微组织及力学性能的影响

激光熔化沉积(LMD)TC17钛合金在航空航天领域具有广阔的应用前景,其沉积态试样强度较高但塑性较差,为了改善其综合力学性能,首先对LMD TC17钛合金进行退火处理,结果表明随退火温度升高α相含量逐渐减小,α片层粗化,塑性升高而强度下降,且退火后LMD TC17钛合金拉伸性能未达到盘件技术标准。进一步研究固溶时效对其组织性能的影响,固溶温度升高将使初生α相(αP)相含量降低、αP片层粗化;时效温度升高使次生α相(αS)粗化。拉伸性能受αP、αS相含量、α片层厚度等因素影响,β基体上均匀弥散析出细小αS的组织将有利于提高强度,αP含量增加、组织粗化有利于提高塑性,通过800℃/4h固溶处理后水淬以及630℃/8h空冷热处理可以使LMD TC17钛合金获得较优的强塑性匹配,拉伸性能达到盘件技术标准。     

面向装备应急保障的金属增材制造技术

若能将金属增材制造技术应用于装备的现场制造和维修,将有效提高部队的应急保障能力。介绍常见的金属增材制造技术及其基本原理,对几种典型技术的成形速度、精度、最大成形尺寸及成形件的力学性能进行对比分析。结合金属增材制造技术在国内外军事领域应用现状及装备应急保障的特点,从成形效率、质量、能力和设备的机动性、抗干扰能力、成本几方面展开分析。结果表明,电弧增材制造和激光近净成形技术在装备应急保障中具有较大的应用潜力。     

建筑物表面压力分布预测仿真研究

研究高层建筑物表面压力分布的准确预测问题。针对工程的实际应用,由于建筑物与风之间的相互作用加在建筑物上,使建立压力分布的准确预测模型较为困难。为得到准确预测建筑物表面压力分布的模型,采用风场给定的大气边界层入口条件,使用不同湍流模型和粗化网格,对立方体建筑物表面压力分布进行计算。分析发现,与测试结果相比雷诺平均和分离涡模型在立方体建筑物表面压力系数计算偏差较大,而大涡仿真计算结果吻合度较好。仿真结果表明,给定合适边界条件和计算方法,使用粗化网格的大涡模拟计算能够得到准确的压力系数计算结果,可以为更加复杂的工程实际计算提供参考和应用依据。     

激光增材制造TA2/TA15梯度结构材料的显微组织(英文)

利用激光增材制造技术制备TA2/TA15梯度结构材料,研究该梯度结构材料的化学成分、显微组织和显微硬度的变化。结果表明:TA2部分宏观组织为近等轴晶组织,显微组织为魏氏α片层组织。TA15部分宏观组织是粗大的柱状晶,显微组织是细小的网篮组织。过渡区的厚度为3000μm,分成4层。随着距离TA2部分距离的增加,合金元素和β相含量逐渐增加,α相含量逐渐减少,显微组织从魏氏α片层向网篮α片层逐渐演化。固溶强化和相界面强化使得显微组织从TA2部分到TA15部分逐渐增加。     

舰载风速仪测量误差与安装位置的关系研究

船体的运动姿态以及观测点位置的差别等均会对舰载风速仪的测量精度产生一定程度的影响,因此研究舰载风速仪测量误差与其安装位置之间的关系具有重要意义。以大型CFD计算软件FLUENT13.0为平台,合理简化物理模型,建立恰当的数学模型,划分高质量网格,赋予模型合适的边界条件对不同工况下风速仪周围的气流场进行了计算分析。研究表明风速仪在现有安装位置测量误差较大,低风速高船速时风速仪的测量误差明显较高。还给出了风向角及风速值测量误差随安装位置的变化规律,以及船体本身对风速仪测量精度的影响程度,为更加合理地确定风速仪安装位置提高风速仪测量精度提供了重要依据。