科研学术

　　近日，在航空航天学院新概念无人系统及应用力学研究中心的赖姜研究员与李滚教授指导下，2023级本科生张嘉豪、万紫萱、宋夏在激波风洞膜片破裂分析方法上取得重要进展，研究成果“FEM-SPH Adaptive Method for Dynamic Analysis of the Diaphragm’s Fracture in Hypersonic Impulse Facilities”发表在 International Journal of Non-Linear Mechanics 上。该期刊为非线性力学经典期刊，主要发表固体、流体、结构、应用和实验力学等非线性领域的论文。张嘉豪为论文第一作者，本科生万紫萱、宋夏为合作作者，赖姜研究员为通讯作者。电子科技大学为该论文的第一作者单位和通讯作者单位。

图1　本研究模型与其他学者模型结果的对比

　　激波风洞是高超声速飞行器研究的关键实验设备，其性能依赖于驱动段与被驱动段间膜片的可控破裂。该论文创新提出将有限元-光滑粒子流体动力学自适应耦合方法运用于膜片破裂分析中，一方面实现了对激波风洞膜片临界破膜压力的准确预测，为膜片选型的预分析奠定了理论基础，另一方面有效解决了传统数值方法难以准确模拟膜片破裂时碎片产生过程的难题，为膜片“掉瓣”等问题的分析提供了新思路。

　　就这一新思路，审稿人评价为：“The current manuscript deals with numerical simulations via a FEM-SPH adaptive method for predicting diaphragm rupture under the load of a detonation. This is a very difficult problem to tackle, and the current work presents some interesting simulation results.”

图2　膜片与粒子的动力学曲线

图3　膜片破裂仿真示意图

　　该成果源自张嘉豪、万紫萱、宋夏三位本科生为期一年的“科教融合”创新实践项目。2024年12月，张嘉豪参加第四届全国流动安全与控制研讨会，作为参与该研讨会的唯一本科生报告人，其初步研究成果获得优秀论文奖。