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地形起伏湿气管道积液与清管数值模拟

地形起伏湿气管道积液与清管数值模拟

作者：孙乐园西安石油大学

学位级别：硕士

起伏湿天然气集输管道在长时间运行过程中,管内积液量经过一段时间的累积和随着输送距离的增加呈上升趋势,并逐渐积聚在管道沿线低洼处,管道内严重的积液问题,会造成管道输送效率降低、加剧管道内腐蚀等诸多问题。因此,本文开展地形起... 详细信息

起伏湿天然气集输管道在长时间运行过程中,管内积液量经过一段时间的累积和随着输送距离的增加呈上升趋势,并逐渐积聚在管道沿线低洼处,管道内严重的积液问题,会造成管道输送效率降低、加剧管道内腐蚀等诸多问题。因此,本文开展地形起伏湿气管道内积液规律和清管过程特性研究十分必要。本文为解决湿气管道内积液相关问题,通过对双流体模型进行分析,以基本微分方程为基础,利用OLGA软件分别建立了某气田实际湿气管道气液两相流积液与清管仿真模型。根据单因素控制变量法研究不同影响因素下管道内积液量的变化规律,且通过正交试验设计深入分析各个影响因素对积液量的影响程度,结果表明:不同工况条件下对积液量影响程度依次为:管径、入口气量、出口压力、气体质量含液率、管道入口温度。利用OLGA软件对初步确定的三种清管前的吹扫方案进行实时动态模拟,发现3种方案均可降低管内积液量,但先降低管道出口压力再增加管道输气量的方案3经吹扫作业后的管内剩余积液量最少。在Turner对垂直气井中临界流速预测方法的研究基础上引入了地形起伏管道中的倾角,对管内液滴进行受力分析,推导出地形起伏管道中不形成积液的临界流速计算式,并采用OLGA软件验证计算公式的准确性,模拟每组流量下的管内积液分布情况,从而验证了临界流速计算公式的准确性,可以为地形起伏湿气管道现场运行过程中的积液控制提供理论依据。对不同清管输量和旁通清管器旁通率下的清管过程进行实时动态模拟,详细分析清管过程中的清管器速度、管道特殊点压力、管道出口排液量等清管参数的变化情况,确定清管最佳参数,以达到降低清管作业风险的目的。利用MATALB软件编制BWRS方程和管输效率程序来计算管道输气效率,并结合管道上下游压降作为是否清管的依据,探寻最佳清管周期,保证现有湿气集输管道系统的安全高效运行并为以后类似的新建湿气集输管线的最优化运行提供经验指导。

关键词：湿气管道影响因素积液规律临界流量清管模拟

战术导弹滑翔段气动参数在线辨识与制导方法研究

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战术导弹滑翔段气动参数在线辨识与制导方法研究

作者：孙乐园国防科学技术大学

学位级别：硕士

助推滑翔导弹有效结合了传统弹道导弹和飞航导弹的特点,凭借其强突防能力,高打击精度成为当前国内外的研究热点。助推滑翔战术导弹作为中近程快速精确打击的重要手段,在当前反导系统的威慑下,必然向着全程可控、机动飞行,弹道灵活,任务... 详细信息

助推滑翔导弹有效结合了传统弹道导弹和飞航导弹的特点,凭借其强突防能力,高打击精度成为当前国内外的研究热点。助推滑翔战术导弹作为中近程快速精确打击的重要手段,在当前反导系统的威慑下,必然向着全程可控、机动飞行,弹道灵活,任务适应能力强等方向发展。助推滑翔战术导弹的主要射程集中在滑翔段,滑翔段飞行性能很大程度上代表了导弹的飞行性能。滑翔段飞行环境复杂,气动参数的天地差异以及大气密度的扰动都会对导弹的稳定飞行和制导精度造成影响。本文为解决战术导弹滑翔段制导的关键问题,对滑翔段气动参数在线辨识以及预测校正制导方法进行了系统研究。对大气层内助推滑翔战术导弹滑翔段弹道进行了射程优化并对弹道特性进行了仿真分析。基于射程优化仿真结果对射程覆盖区域面积进行了估算,确定了滑翔段射程覆盖能力。分析了滑翔段气动过载、热流和动压等弹道特征量的变化规律,建立了高度-速度剖面飞行走廊,总结出弹道控制量和过程约束值对飞行走廊边界的影响规律,进而确定了滑翔段的主要过程约束。研究了滑翔段气动参数建模和在线辨识方法。采用奇异值分解法对气动参数模型候选项的复共线性进行了诊断,并基于逐步回归法对候选项进行了优选,从而建立滑翔段气动模型。参数可辨识是气动参数在线辨识工作的前提,提出了基于量级的参数可辨识性分析方法,结合扩展Kalman滤波方法的辨识结果对参数可辨识性分析方法进行了验证,并确定了不可辨识参数。基于扩展增量Kalman滤波方法,在观测模型存在非随机误差的欠观测条件下,对可辨识气动参数进行了在线辨识。仿真结果表明,所建立的气动参数模型能较好地描述导弹气动参数随飞行状态的变化规律,参数可辨识性分析方法确定了不可辨识参数,欠观测条件下基于扩展增量Kalman滤波方法的参数辨识过程具有较高的收敛性和精度。研究了滑翔段数值预测校正制导方法。建立了以能量参数为自变量的无量纲化滑翔段运动模型。基于过载变化规律将滑翔段弹道分为过载增加段、过载减小段和滑翔末段,并以此设计了倾侧角幅值的分段线性模型。提出了在过载增加段基于最大过载反馈的攻角修正方法。综合考虑制导效率和弹道约束,采用分段迭代策略,在过载增加段基于射程偏差反馈进行倾侧角的一维迭代,同时利用攻角进行过载限制,滑翔末段进行攻角和倾侧角的二维迭代,限制交班点高度和射程偏差,终端速度以能量终止条件保证。横向制导设计了倾侧角逻辑翻转策略。仿真结果表明,所设计的滑翔段制导方法不依赖标准弹道,对不同任务具有较强的适应能力,对大气密度和气动参数扰动具有较强的鲁棒性。提出了基于环境参数在线辨识的滑翔段制导方法。综合考虑大气密度和气动参数的影响,引入了综合升力系数和综合阻力系数,并基于参数可辨识性分析,确定了辨识环节输出。建立了以高度为自变量的环境参数在线预示模型,并利用辨识输出结果,采用渐消记忆最小二乘方法在线进行预示模型参数拟合和逐步修正。设计了基于环境参数在线辨识的滑翔段预测校正制导策略。大气密度和气动参数扰动下的制导仿真结果表明,环境参数在线预示模型对飞行环境参数的估计误差能逐步收敛,通过在预测校正制导中引入环境参数在线辨识,对弹道预测模型进行修正,有效提高了滑翔段制导精度。本文的工作可对大气层内飞行器非随机模型误差下的气动参数在线辨识、弹道在线规划与自适应制导控制等方向的研究提供一定的参考。

关键词：助推滑翔战术导弹弹道特性分析气动参数建模气动参数在线辨识数值预测校正制导

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环境参数在线辨识及其在滑翔段制导中的应用

国防科技大学学报 2018年第2期40卷 48-54页

作者：江振宇孙乐园王晋璘黄振新赵磊国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073 北京航天自动控制研究所北京100854

针对助推滑翔导弹,提出基于飞行环境参数在线辨识的滑翔段数值预测校正制导方法。综合考虑大气密度和气动系数对导弹运动的影响,引入滑翔段综合环境参数,利用扩展Kalman滤波方法对综合参数进行在线辨识。基于在线辨识结果,利用渐消记忆... 详细信息

针对助推滑翔导弹,提出基于飞行环境参数在线辨识的滑翔段数值预测校正制导方法。综合考虑大气密度和气动系数对导弹运动的影响,引入滑翔段综合环境参数,利用扩展Kalman滤波方法对综合参数进行在线辨识。基于在线辨识结果,利用渐消记忆递推最小二乘方法在线建立环境参数预测模型,并利用最新辨识结果进行模型的在线修正。设计了纵向和横向制导律,并基于环境参数在线预测模型进行落点预测,以克服飞行环境扰动对落点预测精度的影响。进行了大气密度非定常扰动下的制导仿真,以及密度和气动参数随机扰动下的Monte Carlo仿真。仿真结果表明:环境参数在线预测模型能准确预报飞行环境参数,制导方法对飞行环境扰动具有较强的鲁棒性。

关键词：助推滑翔导弹在线辨识预测校正制导在线预测模型

北斗全球卫星导航系统境外星数据快速回传的路由优化方法

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中国空间科学技术 2018年第2期38卷 9-15页

作者：高贺王玲黄文德孙乐园湖南大学电气与信息工程学院长沙410073 国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073 中国科学院上海天文台上海200030

针对北斗全球卫星导航系统存在的全球布站不足问题,提出一种利用星间链路将境外星数据快速回传至境内的路由优化方法。首先描述地面站受限情况下的数据快速回传问题,明确传输路由的优化目标、生成规则、约束条件。然后提出基于遗传算法... 详细信息

针对北斗全球卫星导航系统存在的全球布站不足问题,提出一种利用星间链路将境外星数据快速回传至境内的路由优化方法。首先描述地面站受限情况下的数据快速回传问题,明确传输路由的优化目标、生成规则、约束条件。然后提出基于遗传算法的时延最小数据传输路由优化策略。最后,对算法进行了验证。结果表明,在2个境内站条件下,北斗系统全星座最多2跳(6s内)完成数据传输,可满足境外数据快速回传的要求。

关键词：北斗卫星导航系统星间链路数据传输路由规划遗传算法

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北斗三号卫星星载原子钟频率特性评估

武汉大学学报(信息科学版) 2022年

作者：孙乐园杨俊郭熙业黄文德国防科技大学地理信息工程国家重点实验室

随着北斗三号全球系统的全面建成，其星载原子钟逐渐进入稳定运行状态，对星载原子钟进行性能评估对提升其全球服务性能至关重要。本文建立了星载原子钟频率特性评价指标，然后基于北斗三号卫星多星精密定轨（Multi-satellite Orbit Det... 详细信息

随着北斗三号全球系统的全面建成，其星载原子钟逐渐进入稳定运行状态，对星载原子钟进行性能评估对提升其全球服务性能至关重要。本文建立了星载原子钟频率特性评价指标，然后基于北斗三号卫星多星精密定轨（Multi-satellite Orbit Determination，MPOD）和双向卫星时间频率传递（Two-way Satellite Time and Frequency Transfer，TWSTFT）钟差数据分析了钟差测定精度以及星载原子钟的频率特性。分析结果表明：TWSTFT钟差的随机噪声水平在0.2～0.25ns，MPOD钟差随机噪声水平均不大于0.02ns；TWSTFT钟差测定精度为0.35～0.42ns，MPOD钟差测定精度为0.1～0.18ns；星载原子钟频率准确度在10-12～10-11量级；氢钟频率漂移性能和长期频率稳定度整体优于铷钟，氢钟30天的频率漂移量均不超过10-13量级，天稳达到10-15量级，而铷钟普遍表现出明显的频率漂移。

关键词：北斗三号星载原子钟卫星钟差频率特性

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超音速翼型气动特性研究

科技创新导报 2013年第28期10卷 12-13页

作者：孙乐园国防科学技术大学航天科学与工程学院湖南长沙410073

该文研究方程为z=±0.3x(1-x)的翼型在马赫数为2,攻角分别为0°,2°情形下的气动特性,通过对翼型进行离散化处理来近似求解,并逐步减小空间步长来提高解的精度。在各种步长△x及攻角下,计算求得翼型头部斜激波后的流动参数,逐步循环迭... 详细信息

该文研究方程为z=±0.3x(1-x)的翼型在马赫数为2,攻角分别为0°,2°情形下的气动特性,通过对翼型进行离散化处理来近似求解,并逐步减小空间步长来提高解的精度。在各种步长△x及攻角下,计算求得翼型头部斜激波后的流动参数,逐步循环迭代或累加得到各分区相应气动参数,分析了翼型的气动特性。

关键词：翼型离散化气动特性

导航星座激光/微波星间链路协同时间同步方法研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2021年第1期51卷 149-157页

作者：刘苏洋杨宁虎郭熙业陈罡杨俊孙乐园国防科技大学智能科学学院长沙410073 国防科技大学六十三所南京210007

时间同步是卫星导航系统提供定位、导航以及授时服务的关键.星座自主运行模式下需要通过星间链路组网进行星座整网时间同步,以支持正常的导航定位服务.相比于微波链路,连续建链的激光链路可以提供时标统一的、更高精度的钟差测量结果.... 详细信息

时间同步是卫星导航系统提供定位、导航以及授时服务的关键.星座自主运行模式下需要通过星间链路组网进行星座整网时间同步,以支持正常的导航定位服务.相比于微波链路,连续建链的激光链路可以提供时标统一的、更高精度的钟差测量结果.本文提出一种星座自主运行模式下激光/微波星间链路协同时间同步方法.通过连续观测的激光星间链路建立时间比对网络,基于加权平均算法生成星间时间基准;激光比对网络外卫星通过时分体制微波链路,利用分布式卡尔曼滤波算法溯源至星间时间基准,实现星座整网时间同步.基于新一代北斗星座进行整网时间同步性能仿真,激光/微波协同时间同步方法生成的时间基准相比微波星间链路生成的时间基准,短期、中期稳定度均有明显提高,整网时间同步误差标准差优于0.05 ns.

关键词：激光星间链路微波星间链路协同时间同步分布式卡尔曼滤波

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天然气净化装置的腐蚀与防护

云南化工 2019年第5期46卷 180-181,183页

作者：孙乐园西安石油大学

由于天然气中含有H2S、CO2和有机硫化物等酸性组分,因此天然气净化装置在常规的运行中极易受到含硫天然气的影响,导致装置的某些部位(再生塔及其内部构件、贫富液换热器、重沸器以及相连管线等)易出现较为严重的腐蚀。结合国内外关于H2S... 详细信息

由于天然气中含有H2S、CO2和有机硫化物等酸性组分,因此天然气净化装置在常规的运行中极易受到含硫天然气的影响,导致装置的某些部位(再生塔及其内部构件、贫富液换热器、重沸器以及相连管线等)易出现较为严重的腐蚀。结合国内外关于H2S、CO2腐蚀行为的原因,针对性的分析了天然气净化装置腐蚀机理及其影响因素,提出了相应的脱酸气装置腐蚀防护措施,以提高管线和设备使用率和生产效率。

关键词：天然气净化装置腐蚀防护

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基于ADAMS的飞行器级间分离动力学分析

科技创新导报 2013年第24期10卷 49-50页

作者：孙乐园邱怀熊冰国防科学技术大学航天科学与工程学院湖南长沙410073

利用ADAMS软件对带串联助推器的飞行器进行级间分离动力学仿真,实现仿真过程中气动力的实时更新,计算了分离后两级的相对运动参数。仿真结果显示,飞行器分离过程迅速可靠安全。

关键词：串联助推器级间分离动力学仿真相对运动参数