论文摘要

论文名称:磨粒流抛光介质性能表征与调控方法的研究

论文作者:大连理工大学/魏海波

指导教师:王续跃《研究领域:主要研究方向为激光精密加工技术、特种加工技术、工件快速成形制造技术。》、高 航《研究领域:高性能复合材料的高质高效加工技术与装备、软脆材料超精加工技术、复杂曲面精加工技术与装备等。》

航空发动机作为影响我国国防安全、国民经济发展的高端战略装备,其整体叶盘等复杂曲面零件高性能精加工一直是制约我国相关装备制造的关键难题。磨粒流抛光技术广泛应用于复杂曲面零件表面抛光,其抛光介质性能是决定抛光效果的关键因素,国外对抛光介质的配方和性能调控绝对保密甚至垄断,成为制约我国磨粒流抛光技术发展的主要“卡脖子”点。

为此,论文提出了抛光介质流变性能检测与表征方法,建立了复杂曲面磨粒流抛光材料去除模型,提出了针对零件特性的抛光介质性能调控新方法,研制出抛光性能优良的磨粒流抛光介质,可实现进口替代与批量应用,论文的创新性和突破性体现在如下三个方面:

(1) 建立了基于粘弹性本构的复杂曲面材料去除精准预测新模型,并进行了试验验证。

提出了抛光介质流变性能检测方法,基于Maxwell模型和C-M定律,综合考虑介质粘弹性和磨粒的影响,建立了抛光介质粘弹性本构,并进行试验验证,形成了抛光介质粘弹性表征方法。

(2) 提出了针对零件特性的磨粒流抛光介质性能调控新方法。

提出了复杂曲面磨粒流抛光一致性创成评估方法,给出了基于零件特性的抛光目标反求策略,综合考虑复杂曲面结构、材料特性等,提出了抛光介质性能调控新方法。

(3) 自主研制了一种新的高性能磨粒流抛光介质,可实现进口替代。

研制出抛光性能优良的磨粒流抛光介质,解决了介质易粘黏壁面、耐热稳定性差、性能易衰变等难题,部分性能达到国外产品先进水平,为推广高性能抛光介质国产化奠定了坚实的技术基础。

本文的研究工作及成果已在国内航空叶盘/轮、3D打印件、丝锥刀具等复杂曲面零件进行了实验或批量应用,对于发展国产化、高性能的磨粒流抛光技术具有重要的学术意义和工程应用价值。

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论文名称:大型海上浮式风机非定常空气动力学特性研究

论文作者:上海交通大学/温斌荣

指导教师:董兴建《研究领域:海上浮式风机、动力学与控制、智能材料与结构、信号分析与智能运维、微波感知技术。》、彭志科《研究领域:海上浮式风机、动力学与控制、智能材料与结构、信号分析与智能运维、微波感知技术。》

大型海上浮式风机是一种结合了现代风电技术和漂浮式结构物技术的新型风电装备,应用前景广阔,已成为世界各国竞相角逐的技术高地。充分认识浮式风机气动特性是浮式风机结构优化和可靠性设计的关键,具有重要的学术和工程意义。浮式风机气动性能的非定常特性显著,现有研究仍面临气动载荷特征认识不充分、发电性能计算不准确、缺乏有效试验研究方法等问题。针对上述问题,本文开展了系统深入研究,主要包括:

(1) 针对浮式风机服役环境和结构特征,厘清了影响浮式风机气动性能的主要非定常因素。针对浮式风机气动性能的强非定常特征,发展了基于升力线-自由涡尾迹的浮式风机气动性能分析方法。围绕典型定常/非定常工况,开展了系统的计算方法有效性测试分析,验证了所用数值方法的准确性和可靠性。

(2) 系统研究了浮式平台纵荡作用下的浮式风机气动载荷性能,揭示了平台运动影响浮式风机气动载荷的动力学作用机制,探明了平台纵荡频率和纵荡幅值对气动载荷的影响规律。建立了模型风机强迫运动试验研究方法,验证了数值模拟所得规律的准确性。

(3) 针对浮式平台纵摇运动诱导风速场的时空分布特征,提出了浮式平台纵摇运动等效风切变模型(PPI风切变)。探讨了传统风切变和PPI风切变作用下的浮式风机气动载荷和尾迹分布特征。研究了影响PPI风切变的关键参数及其对浮式风机气动性能的影响规律。

(4) 研究了平台运动影响下浮式风机瞬时功率特性,发现并揭示了瞬时功率系数过冲现象。提出了等效湍流强度指标,以定量描述平台运动对浮式风机发电性能的影响规律,建立了浮式风机功率性能三参数描述模型,得到了全工作域内的浮式风机功率性能曲线。

(5) 提出了基于展向载荷匹配的气动性能相似风轮设计方法,实现了较宽翼尖速比范围内风轮推力的良好匹配。建立了基于光纤感知的浮式风机叶片载荷监测方法,研究了不同风浪流作用下浮式风机非定常叶片载荷响应,为浮式风机服役性能评估及其优化设计提供了数据支撑。

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