为了有效地避免水声换能器有限元优化设计过程中的重复操作,以及降低对设计者专业技术门槛的限制,对AN-SYS的二次开发技术进行了研究。通过APDL（ANSYS parametric design language）宏和VB封装技术的结合使用,在后台调用ANSYS批处理模式执行相应的宏文件,实现了水声换能器的交互式参数化设计。以I类凹筒型弯张换能器为例开发的软件应用情况表明,换能器交互式参数化设计有效可行,并且操作简单,显示直观,具有十分重要的工程应用价值。

利用有限元法和边界元法相结合的方式,对I类凹筒结构弯张水声换能器进行了全面的分析。具体方法是借助于网格模型数据和计算结果数据共享的思想,将有限元法的结构、振动分析优势同边界元法的声场分析优势互补起来。相关试验表明,这种相结合的分析方式更全面、准确,是对水声换能器性能分析和优化设计手段的有益完善。

溢流式嵌镶圆管水声换能器是一种有效的低频宽带发射器，一般存在2种可供利用的谐振方式，即溢流环的液腔谐振和嵌镶圆管的径向谐振。本文首先应用解析的方法获得2种谐振的频率方程，然后应用有限元法建立了一个对称结构的溢流式嵌镶圆管换能器模型，通过ANSYS软件分析换能器的振动情况和响应曲线，并与解析法进行了对比。根据设计制作了溢流环换能器样件，并通过了相应的消声水池试验，试验结果表明，有限元模型计算准确且快捷，显示直观，其谐振频率设计误差可控制在5％以内。最终制作的换能器拥有2．35kHz的液腔谐振频率和6．4kHz的径向谐振频率，最大发射电压响应级为141．97dB，其径向谐振的-6dB带宽为3．9-9．4kHz，可提供全频段的发射带宽（包括液腔谐振在内）为2．1～10kHz±4dB。

宽频带声换能器在军用及民用上都有着广泛的应用,近几年来国内外都开展了一些研究工作.利用复合棒型换能器的纵向振动基频与前辐射头弯曲振动的恰当耦合,可展宽换能器的频带,前辐射头是一关键部件.本文用有限元方法计算并分析了前辐射头在水中及空气中不同边界条件下的弯曲振动特性,结果表明并非所有几何尺寸的辐射头都能激发出弯曲振动来,两端自由时和螺栓端固定时,弯曲振动基频与辐射头厚度的关系恰恰相反.

文章研究了拥有喇叭型前辐射头的纵振Tonpilz型压电水声换能器的参数优化问题.希望可以通过合理的调整Tonpilz型换能器各部分的几何参数,得到满意的频带宽度.研究结果表明,在没有采用其它频带展宽方法的前提下,通过优化几何参数,可以降低换能器的机械品质因素Qm,从而增大带宽.

针对某液压推送机进行故障诊断,分析其整体结构和运行工况,排除了其他的可能因素后,初步推断是其不合理的机械结构导致液压推送机故障频发。在计算机虚拟仿真环境中,使用三维软件对液压推送机进行建模,模拟其工作过程,并结合有限元法分析其在工作过程中所受的应力和变形情况,得出的分析结果和推断一致,即液压推送机在工作过程中会产生有害的横向载荷,表明其机械结构是不合理的,以此可为结构改进设计提供分析依据。

为满足航空发动机旋转失速和喘振失稳信号的实时监测需求,探讨了试验测量和机载测量失稳判别信号测量方法,两种使用场景均须考虑测压管路响应频率。分析了喘振和旋转失速过程中的压力脉动特征,喘振信号频率与发动机容腔大小相关,旋转失速信号频率与转子转速及叶片构型有关。提出了失稳测量频率响应需求,建立了由管路和传感器容腔构成的测压系统单自由度二阶模型,研究了管路气动耦合频率与声速、管路长度、管路内径、传感器容腔的关系,根据工程经验给出了管路规格设计流程,提出的“四分之一波长法”对管路频率响应精度可控制在2%范围内,可在工程上实现快速估计。当管路频率响应不满能足要求时,可通过减少管路长度的方式显著提升失稳测压系统频率。

基于气体动力学理论,按照气流在气动矢量喷管内部的流动状态,构建了气动矢量喷管的数学模型,并编制了相应的计算程序,将程序仿真结果与试验和CFD数值模拟结果进行对比,结果表明所构建的气动矢量喷管程序具有较高精度,可以用来表达气动矢量喷管特性。将气动矢量喷管程序集成到航空发动机总体性能程序中,以某航空发动机为研究对象,采用三种控制模式(发动机压比不变、喷管喉部面积不变、低压转速不变),开展引气量对发动机性能影响的研究。结果表明随着二次流引气量的增加,发动机矢量角增加的同时发动机性能有较大幅度降低,配装气动矢量喷管的发动机对控制模式提出新的要求。

采用数值模拟方法计算分析了射流角度对气动矢量喷管流动结构和性能的影响。基于试验设计和近似模型方法,结合数值模拟,构建了气动矢量喷管模型。将气动矢量喷管模型集成到发动机总体性能程序中,以某航空发动机为研究对象,分析了发动机不同状态下的气动矢量喷管性能情况。研究结果表明在一定的几何与气动参数条件下,存在使气动矢量角最大的射流角度。随着发动机进口温度和引气量的增加,气动矢量角最大模式下的射流角度均逐渐减小,垂直喷射或顺流向对提升喷管推力系数有利。

半转扇翼是基于半转机构的一种新型活动性叶轮扇翼,其叶轮运动原理不同于普通扇翼的固定叶轮,为使其在工作时获得较优的气动力,需要对不同结构参数与运动参数下的半转扇翼进行具体探究。本文通过数值计算方法对半转扇翼叶轮偏角、底槽相位与叶片数目的影响做了详细的计算与剖析,并对比分析了不同来流速度与转速对半转扇翼气动特性的影响。计算结果表明叶轮偏角是影响扇翼升推力的主要因素,其在20°~40°时取得较佳气动力效果;不同底槽前后缘开口角(φ,β)下扇翼的气动特性也有所差异,使用C(φ<β)型与U(φ=β)型底槽的机翼具有较好的综合气动特性优势;叶片数目亦对扇翼的气动力有所影响,叶片数目在10~14时足以达到半转扇翼的气动力需求。与固定叶轮扇翼相比,半转扇翼在同样转速与来流速度下能产生与之相近的气动力,从而明确了半转扇翼...