第六章飞机总体参数优化 6.1飞机总体参数的多学科设计优化 6.1.1多学科设计优化的基本概念 飞机总体设计是一个复杂的系统工程,覆盖了多个学科的内容,例如空气动力学、结构 学,推进理论,控制论等。对某一个学科领域,进行计算分析和优化设计,可以建立起数学 模型和计算软件,对于复杂的工程系统,目前很难建立起统一的分析和优化的数学模型,只 能是各子系统模型和计算软件的“总装配”,这种装配式的设计必将是低效耗时和昂贵的, 它包括了大量的设计变量,性能状态变量,约束方程,各个系统模型相互交叉影响,各个设 计目标对设计变量的要求相互矛盾,子系统的构成可能是由不同领域的专家甚至在不同地点 来操作运行的

用分截面组合测力辊测量了无润滑、无张力条件下冷轧合金铝带的法向应力p与切向应力τ。试验结果表明按比值τ/p定义的\摩擦系数\f的值与分布形态不仅取决于轧辊轧件的接触表面条件,还与塑性变形的条件(如l/$\\bar h$、ε等)有关。在其他条件不变时,f、fmax、f值随l/$\\bar h$增加而增大。为了深入认识影响f变化的原因,引入了界面摩擦水平f*。f与f*之差反映了变形几何条件等因素的影响。沿接触弧上f的分布具有由入、出口的较高值下降到中性点为零的总趋势,而且下降的速率是变化的。一般具有\快速下降——平缓变化——快速下降\的形式,其中平缓变化段随l/$\\bar h$增加而增大。在统计分析试验结果的基础上给出了接触弧上f分布的模型,将它用于压力分布与轧制力的计算,可以提高计算精度,使理论更加严密。轧件与轧辊接触界面上的正应力p、切向摩擦力τ以及摩擦系数f(由f=τ/p所定义)的分布规律是重要的边界条件。在冷轧薄板的条件下,由于变形一般比较均匀,数学力学的初等解析解的假设条件与实际情况比较接近,这时所取用的边界条件对轧制压力P、应力状态系数n;以及前滑Sh等项理论解的精度有很大的影响。尽管已经进行了很多关于边界条件的研究工作,但关于界面上摩擦规律的认识还不很清楚。因此迄今为止的理沦计算仍基于一些简化的边界条件假设上,使计算的结果与实际的偏离较大。本工作的重点是对冷带轧制接触界面上的摩擦规律作一些探讨

为了改善露天矿边坡钻机穿孔作业粉尘质量浓度超标的现状,依据气固两相流动及梯度输送理论,对粉尘在风流中运动、扩散及沉降过程进行分析,建立粉尘在空气中的运动、扩散及沉降方程.以某铁矿S03#采场为例,运用计算流体力学的Fluent软件对边坡钻机粉尘质量浓度分布进行数值模拟,并与现场实测数据对比分析,模拟结果与实测数据基本吻合.研究结果表明:采场内粉尘质量浓度沿测点线方向先急剧上升,达到最大值后迅速下降至一个较小值,后逐步缓慢下降;穿孔开始后,粉尘质量浓度随时间推移逐步升高,至一定值时保持恒定.当采场风速为3.5 m·s-1、供气压力为1 MPa、钻孔深度为12 m及钻具转速为84 r·min-1时,粉尘质量浓度较低

基于原子和分子共存理论建立计算Al-Ti二元合金系结构单元质量作用浓度的热力学模型.利用文献报道的2073、2173和2273 K下Al-Ti二元系的活度计算了生成Al3Ti、AlTi和Al11Ti5反应的平衡常数,并进一步得到其标准摩尔吉布斯自由能的表达式.使用文献报道的不同温度下Al-Ti二元合金系全浓度范围内组元Al和Ti的活度aAl和aTi与原子和分子共存理论定义的质量作用浓度NAl和NTi进行比较.结果表明:在Al-Ti二元合金熔体全浓度范围内计算得到的质量作用浓度NAl和NTi与文献报道的活度符合很好.同时,计算得到的Al-Ti二元合金系中结构单元Al3Ti和Al11Ti5的平衡物质的量与其质量作用浓度的关系呈\棒状\,而结构单元AlTi的平衡物质的量与其质量作用浓度的关系呈\纺锤\形

为研究煤层深孔聚能爆破致裂增透机理,构建聚能爆破分析模型,运用理论分析与数值模拟相结合的方法探讨聚能爆破时聚能射流的成型机理、爆炸应力波的传播特点、煤体力学特征和裂隙扩展机理.结果表明：聚能槽集聚爆轰能量形成聚能射流并产生聚能效应,聚能效应显著改变了爆炸应力波的传播特性和煤体的力学性质,在聚能方向煤体所受压应力峰值是非聚能方向的1.10~1.29倍,有效地促进了裂隙的扩展;且主聚能方向煤体所受压应力峰值由次聚能方向的0.85倍增大到1.06倍,放缓了煤体所受应力的衰减速度.此外,煤层深孔聚能爆破工程应用实验表明,聚能爆破后抽采孔平均瓦斯含量是聚能爆破前的1.58倍,有效地提高了煤层透气性和瓦斯抽采率

基于炉渣离子-分子共存理论（IMCT）建立了CaO-MgO-FeO-Fe2O3-SiO2渣系的磷分配比预报模型，即IMCT-LP模型.比较了该渣系在1823-1873 K时实测的磷分配比、IMCT-LP模型预报的磷分配比及其他6种磷分配比模型的计算结果.与实测值和其他磷分配比模型预报结果相比，由IMCT-LP模型预报的CaO-MgO-FeO-Fe2O3-SiO2渣系的磷分配比更精确.本文建立的IMCT-LP模型不仅可计算该渣系的磷分配比，而且可计算该渣系中碱性离子对（Ca2++O2-）、（Mg2++O2-）和（Fe2++O2-）各自的磷分配比

利用氧气吹炼镍锍直接得金属镍,其关键在于去锍保镍。本文利用选择性氧化原理,提出氧化转化温度的概念。热力学分析指出,去硫保镍的条件是:1、镍锍熔体用O2开吹的温度必须超过该组成硫、镍氧化的转化温度;对含硅20-25%的镍硫,其开吹温度不能低于1350-1400℃。2、随着熔体中硫含量的减少,相应地硫、镍氧化的转化温度随之增高。吹炼操作必须迅速进行,以保证熔池温度上升的速度永远高于转化温度增高的速度。硫、镍氧化的转化温度可用一步法按下列反应[S]+2NiO（s）=2[Ni]+SO2进行计算。热力学分析又指出:1.镍锍内含铜全部留在熔体之内,在吹炼过程中不被氧化。2.镍锍中的铁最易被氧化,但当降低到0.8—1.0%后即不能被氧化而以残铁留在熔体之内。3.镍铳含钴如小于1%也将留在熔体之内。通过在卡尔多斜吹旋转炉进行的半工业吹炼实验,在采用上列热力学推论得出的去硫保镍条件下,硫能顺利地降到1—2%,充分地证明了理论成功地指导了实践,克服在初期探索性试验中遇到大量镍氧化的困难。在吹炼末期,由于熔体中硫的扩散速度减减慢,熔池表面逐渐有NiO层累积。采用不吹氧空转还原,可进一步去硫而提高镍的回收率。镍的直接回收率大于90%,而总回收率大于95%。镍的主要损失来自高温下镍及其氧化物的挥发熔体中残铜、残铁及残钻的存在也通过实验予以证实。动力学分析指出，熔体中硫的扩散是脱硫反应的控制性环节。硫的传质系数β及扩散系数D与温度T的关系式分别为：\\[\\begin{array}{l}{\\rm{\\beta = 8}}{\\rm{.30e \\times p(}}\\frac{{{\\rm{ - 25000}}}}{{{\\rm{RT}}}}{\\rm{)}}\\\\{\\rm{D = 8}}{\\rm{.30 \\times 1}}{{\\rm{0}}^{{\\rm{ - 2}}}}{\\rm{e \\times P(}}\\frac{{{\\rm{ - 25000}}}}{{{\\rm{RT}}}}{\\rm{)}}\\end{array}\\]镍锍是火法冶金提镍的中间产物。从镍锍提制金属镍通常采用两种方法:(1)直接电解;(2)

基于颗粒元理论和PFC3D程序,构建具有矿石散体细观力学性质的放矿模型,开展崩落法采矿中放出体流动特性影响因素研究.运用统计学知识确定对放出体流动特性有显著影响的主要因素及其敏感性,得出其与放出体流动特性的关系,并通过已有研究结论与模拟结果的对比分析,验证了基于PFC3D程序的放矿模型在放出体流动特性影响因素研究中的适宜性与可靠性.研究表明:放出体颗粒形状、摩擦系数及放矿口尺寸三种因素是显著影响崩落矿岩流动特性的重要参数.在放矿初始阶段,放矿口尺寸对放出体形态影响最大,其次为摩擦系数,颗粒形状对其影响最小;在之后的放矿过程中,颗粒形状对放出体形态影响最大,其次为放矿口尺寸和摩擦系数.散体颗粒形状越不规则、散体内摩擦角越大以及放矿口尺寸越小则放矿越困难

以河砂、水泥和盐为原料制作类砂岩型矿石试件,采用水浸的方式对不同品位矿石进行浸矿试验,对浸出液质量浓度进行监测.考察了浸出液质量浓度和浸出率随浸矿时间演变规律;将浸出液质量浓度时间序列进行相空间重构,用混沌理论揭示了不同品位矿石浸出液质量浓度在相空间中相点距演化规律;利用灰色理论,建立了浸出液质量浓度相点距演化预测模型,确定合理的浸矿周期.研究发现:浸出液质量浓度表现出混沌特性,对其进行相空间重构处理后,细微变化特征得以放大,内部规律得以充分展现;不同品位矿石表现出不同的非线性动力学行为;利用基于相空间重构的残差修正灰色模型预测了浸矿周期,为溶浸采矿理论与技术提供了一种新的研究和探讨方法

㶲平衡是㶲分析方法的基本手段,本文介绍了工业炉（窑）㶲平衡所用的重要概念和基本思想,以及可能遇到的主要理论性问题,并给出进行连续加热㶲平衡所采用的实用计算公式。 本文针对工业炉（窑）内部㶲损分布的计算问题,对于内部存在燃烧与传热两大环节的炉型,将能质引入㶲平衡计算,提出了可逆传热物理模型。该模型运用㶲分析方法基本原理,结合炉子热工特点,利用热力学状态函数方法,建立衡量实际传热不可逆程度的可逆传热样板。模型的物理意义明确,可求得传热不可逆㶲损的分配。最后,作者根据在热平衡与㶲平衡计算中所遇到的问题,提出将热平衡计算基准温度统一于㶲平衡基准的建议