带沟槽涡轮叶片颗粒沉积特性和气膜冷却性能研究

为探究带沟槽叶片的颗粒沉积特性以及气膜冷却性能,以某型高压涡轮含有尾缘劈缝结构的涡轮叶片为原型,针对实际工况建立沉积模型,采用数值模拟方法研究了0<M≤2不同吹风比下沟槽结构对叶片表面颗粒沉积特性和叶片表面气膜冷却性能的影响规律。结果表明：沟槽结构提高了总碰撞效率,降低了总沉积效率,颗粒易沉积于气膜孔下游以外区域以及端壁两侧,沟槽导致压力面中后部颗粒沉积的区域增大;随着吹风比的增加,沟槽内部捕获效率提高,整体颗粒捕获效率降低,沟槽内部的气膜冷却性能不断下降,但沟槽下游部分区域的气膜冷却性能优于原始结构;沟槽的存在使下游附近沿展向的气膜覆盖区域变大,冷却性能提升,沿孔流向的展向平均气膜冷却效率最高可提升18%。     

月基望远镜反射镜转台的热-结构耦合分析及验证

为了提高月基望远镜反射镜转台的工作性能,对反射镜转台进行了热-结构耦合分析以及试验验证和在轨验证。根据输入条件、热载荷、热边界等建立有限元模型对反射镜转台结构及主要发热部件进行了温度场计算。将温度载荷,预紧力载荷,边界条件输入结构有限元模型进行了热-结构耦合分析,得到了半封闭U型结构、高精密运动轴系、蜗轮蜗杆热变形和热应力。推导了轴系摩擦力矩的计算公式,将分析计算中的数据代入公式中获得了轴系的摩擦力矩,并根据摩擦力矩选取了合适力矩的电机。计算结果显示,左轴系在低温工况-25℃下摩擦力矩较大,达14.163N·mm;高温工况下摩擦力矩较小,55℃时为4.796N·mm。垂直轴轴系在低温工况-25℃时摩擦力矩为16.45N·mm;高温工况下由于轴系卸载,摩擦力矩为零。结果表明反射镜转台可以在-25℃~+55℃下正常工作。文中还通过试验验证和在轨验证证明了反射镜转台热-结构耦合分析的有效性和合理性。     

空间大口径拼接反射镜磁通钉扎连接机构的力学特性

应用于空间光学系统的机械拼接机构存在润滑、热膨胀系数匹配、结构复杂、拼接偏心距小等问题,本文提出了可应用于空间大口径拼接反射镜的磁通钉扎接口方案,采用永磁体的等效电流分布模型并融合磁场法,建立了超导-永磁体磁通钉扎接口的数学模型进行仿真分析,并通过实验验证了模型的有效性。结果表明,超导体-永磁体的间隔在5mm时,垂直连接刚度ky可达7 000N/m;当磁体-超导体的间隔为10mm,二者处于中心位置时侧向刚度kx可达3 800N/m;磁通钉扎接口在偏心距Δx=4mm时的垂直刚度ky相比于Δx=0时下降约20%,刚度下降不显著。相比于传统机械接口,磁通钉扎接口在反射镜对接时具备足够的连接刚度,可以允许更大的偏心距Δx,同时接口的力特性使得拼接镜在重构过程中满足缓冲定位的要求。     

航天相机碳纤维外罩结构及模态分析和试验

采用高强度的碳纤维复合材料T300设计、制造了具有较复杂外形和多级斜挡光环的航天相机外遮光罩,并简要介绍了制造工艺过程。运用有限元法完成了模态分析,利用现有工装联接碳纤维外罩完成了模态测试,得到了其径向模态及其振型,并给出了试验频响函数图。通过比较有限元分析和试验测试数据表明,有限元分析模型与实际产品各阶模态误差均在2.3%以内。由此可见,碳纤维外罩结构合理,采用的有限元分析方法可行,该方法如扩展到大型航天相机动力学建模过程,将对设计相机整机结构具有指导意义。