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喷油润滑球轴承流动特性的数值研究

北京理工大学学报 2024年第5期44卷 494-500页

作者：李慎龙侯潇男张金乐吴维中国北方车辆研究所北京100072 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

基于流体体积(VOF)方法建立了喷油润滑球轴承的数值仿真模型.分别采用滑移网格法和多重参考系(MRF)方法对轴承油气两相流动进行了数值计算,得到了轴承内部流场分布和搅油力矩.搭建了轴承流场可视化试验台,对比分析了仿真流场与高速摄影... 详细信息

基于流体体积(VOF)方法建立了喷油润滑球轴承的数值仿真模型.分别采用滑移网格法和多重参考系(MRF)方法对轴承油气两相流动进行了数值计算,得到了轴承内部流场分布和搅油力矩.搭建了轴承流场可视化试验台,对比分析了仿真流场与高速摄影实测流场.结果表明:滑移网格下的轴承内部油液体积分数大于用MRF方法的计算结果,且当转速逐渐增大时,轴承内部油液体积分数均逐渐减小,且在离心力作用下,润滑油更多地分布在轴承外圈滚道.滑移网格下的轴承内部流场油液分布更接近实测流场.仿真计算的搅油力矩随转速增大而增大,MRF方法下搅油力矩大于滑移网格下的搅油力矩,平均误差约为12.3%.两种方法对搅油力矩的计算均具有较好的一致性,但MRF时间成本更低.

关键词：流体体积轴承两相流滑移网格多重参考系搅油力矩

基于转向模式切换的三轴独立转向车辆路径跟踪控制研究

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机械工程学报 2024年第2期60卷 243-251页

作者：张昊魏超胡纪滨陈泳丹北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中国北方车辆研究所北京100072

三轴独立转向车辆广泛应用于特种领域,并逐渐向无人化、智能化发展,路径跟踪控制方法是其中的重要研究内容。三轴独立转向车辆相较于传统车辆具有更加复杂的转向行为,因此在路径跟踪控制过程中需要充分的考虑其转向特性带来的影响。针... 详细信息

三轴独立转向车辆广泛应用于特种领域,并逐渐向无人化、智能化发展,路径跟踪控制方法是其中的重要研究内容。三轴独立转向车辆相较于传统车辆具有更加复杂的转向行为,因此在路径跟踪控制过程中需要充分的考虑其转向特性带来的影响。针对三轴独立转向无人车辆在路径跟踪过程中的转向控制问题,基于理论力学和轮胎魔术公式建立多自由度模型,对比不同转向模式下横向位移和横摆角变化差异。然后,以实车响应数据作为参考,采用非支配排序遗传算法II(Non-dominated sorting genetic algorithm II,NSGA-II)优化多自由度模型参数,并通过模型仿真获取数据集。通过BP神经网络(Back-propagation network)制定转向模式切换策略,最终将模式切换策略引入模型预测控制器,仿真试验和实车试验结果表明,三轴独立转向车辆在路径跟踪过程中通过转向模式切换可以有效提高跟踪精度。

关键词：三轴车辆独立转向模式切换神经网络路径跟踪

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基于知识推理的杀伤网智能设计方法

兵工学报 2024年第4期45卷 1025-1037页

作者：万斯来王国新明振军阎艳郝佳北京理工大学机械与车辆学院北京100081

针对现有杀伤网设计对人的经验依赖性强、智能化程度低的问题,提出一种基于知识推理的杀伤网智能设计方法。基于OODA循环理论构建作战任务-作战能力-武器装备多层级杀伤网本体,实现杀伤网设计静态知识建模;构建任务-能力-装备映射规则... 详细信息

针对现有杀伤网设计对人的经验依赖性强、智能化程度低的问题,提出一种基于知识推理的杀伤网智能设计方法。基于OODA循环理论构建作战任务-作战能力-武器装备多层级杀伤网本体,实现杀伤网设计静态知识建模;构建任务-能力-装备映射规则、装备协同规则和杀伤链协同规则3类杀伤网设计规则库,实现杀伤网设计动态知识建模;在静态知识和动态知识的基础上提出一个基于知识推理的杀伤网智能设计流程框架,同时定义了时间链、精度链和成本链3个杀伤链评估指标,以实现动态战场下的杀伤网快速智能设计。在某体系对抗仿真推演平台上,以防空反导作战体系执行典型防空反导任务为案例,验证了所提方法的有效性。

关键词：杀伤网本体推理 OODA循环

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履带式特种车辆精细化动力学建模与仿真

兵工学报 2024年第5期45卷 1384-1401页

作者：吴锐于会龙董昊天席军强北京理工大学机械与车辆学院北京100081

履带车辆动力学模型是车辆结构优化设计与控制算法开发、测试与标定的基础。基于商业软件所搭建模型的动力学方程及梯度信息对用户未知,极大地限制了结构参数与控制参数的优化效率。此外,现有商业软件求解效率低、实时性差,影响了控制... 详细信息

履带车辆动力学模型是车辆结构优化设计与控制算法开发、测试与标定的基础。基于商业软件所搭建模型的动力学方程及梯度信息对用户未知,极大地限制了结构参数与控制参数的优化效率。此外,现有商业软件求解效率低、实时性差,影响了控制算法开发进度。针对上述问题,基于多体动力学推导建立可同时满足纵横垂耦合运动仿真需求的履带车辆精细化动力学模型并进行仿真。建立考虑空间三维耦合运动的车体动力学模型以及精细到履带板的履带链动力学模型。通过计算履带板与各部件相互作用力,将车体模型、履带链模型以及地面相关联,最终构建190自由度的履带车辆动力学模型。在加速、刹车与转向等工况下与ATV(ADAMS Tracked Vehicle Toolkit)进行对比,结果表明自主开发的仿真模型纵横垂向运动仿真结果与商业软件高度一致,验证了新方法的准确性。

关键词：履带车辆多体动力学精细化建模履带链模型动力学建模仿真

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通气条件下带栅格翼水下航行体数值仿真研究

北京理工大学学报 2024年第5期44卷 501-511页

作者：陈泰然胡宏伟谭树林杨国欣何燕飞北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

栅格翼可通过自身受到的流体力改善水下航行体姿态,通气技术可以通过改善水下航行体表面流体载荷稳定其姿态,将通气技术应用于带栅格翼航行体有望大幅提高航行体水下垂直运动的稳定性.文中采用重叠网格技术和六自由度求解器对水下航行... 详细信息

栅格翼可通过自身受到的流体力改善水下航行体姿态,通气技术可以通过改善水下航行体表面流体载荷稳定其姿态,将通气技术应用于带栅格翼航行体有望大幅提高航行体水下垂直运动的稳定性.文中采用重叠网格技术和六自由度求解器对水下航行体运动和流场演化进行了数值模拟,通过与实验结果对比验证了所采用数值计算方法的准确性,分别探究了航行体安装栅格翼和通气以及不同通气率对带栅格翼水下航行体运动稳定性的影响.结果表明:通气和安装栅格翼可以降低航行体水下运动时的偏转角,有利于提高其运动稳定性,其中栅格翼的作用更明显.带栅格翼航行体随着通气率的增加,偏转角减小,当通气空泡长度发展到航行体质心位置以下时,产生与偏转角方向相反的回正力矩,当通气空泡将栅格翼包裹,栅格翼对航行体稳定作用失效,这对通气条件下水下航行体加装栅格翼具有重要的指导意义.

关键词：水下航行体栅格翼通气空化通气率水动力

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壁面热辐射对车内温度场影响的分析

北京理工大学学报 2024年第1期44卷 60-68页

作者：李琳睿孙晓霞王一凡康慧芳沈俊北京理工大学机械与车辆学院北京100081 中国北方车辆研究所北京100072

高原地区空气稀薄,空气导热和对流换热降低,而辐射换热增强.文中通过数值模拟的方法研究了中国高原地区夏季条件下汽车壁面热辐射对整车温度场的影响.应用整体求解法从瞬态和稳态两种角度讨论了车内热辐射对温度场的影响并与平原情况作... 详细信息

高原地区空气稀薄,空气导热和对流换热降低,而辐射换热增强.文中通过数值模拟的方法研究了中国高原地区夏季条件下汽车壁面热辐射对整车温度场的影响.应用整体求解法从瞬态和稳态两种角度讨论了车内热辐射对温度场的影响并与平原情况作对比.结果表明在高原地区,考虑壁面辐射的车内空气整体平均温度比不考虑壁面辐射的低8.93 K,稳态时车身的总传热量中的辐射传热占比为41.16%,前玻璃的辐射传热的占比为23.59%,后玻璃的占比为35.94%,发动机罩的为29.91%,椅子为61.96%.因此,在高原地区,固体壁面的辐射换热是一种重要换热形式,不可被忽略.

关键词：高原地区壁面间热辐射数值模拟温度场

基于学习型滑模预测控制的无人驾驶车辆非结构化环境轨迹跟踪及稳定性控制

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机械工程学报 2024年第10期60卷 399-412页

作者：刘聪刘辉韩立金聂士达北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学前沿技术研究院济南250000

针对高速无人驾驶车辆在复杂非结构化环境下轨迹跟踪精度和横摆稳定性之间难以协调平衡的难题,提出一种基于学习型滑模预测控制的轨迹跟踪及稳定性协调控制方法。首先,基于高斯过程回归方法构建数据学习型预测模型,以解决复杂非结构化... 详细信息

针对高速无人驾驶车辆在复杂非结构化环境下轨迹跟踪精度和横摆稳定性之间难以协调平衡的难题,提出一种基于学习型滑模预测控制的轨迹跟踪及稳定性协调控制方法。首先,基于高斯过程回归方法构建数据学习型预测模型,以解决复杂非结构化环境下无人驾驶车辆的剩余模型不确定性和环境噪声干扰问题。其次,提出一种基于高斯-滑模预测控制的轨迹跟踪及稳定性协调控制方法,将基础模型与高斯不确定性预测相结合作为控制模型,设计基于滚动预测优化的滑模控制方法,满足多约束下控制器的实时性和鲁棒性要求。此外,构建车辆未来时刻行驶风险预测模型,利用基于预测时域内相对残差的递归贝叶斯定理提前决策多目标融合型函数的权重系数,满足全局性能最优。仿真结果表明,所提方法有效提高了存在路面噪声干扰的非结构道路下高速无人驾驶车辆轨迹跟踪精度和动力学稳定性。

关键词：无人驾驶汽车轨迹跟踪及稳定性高斯过程滑模预测控制行驶风险预测

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基于知识的复杂产品装配工艺快速编制方法

兵工学报 2024年第4期45卷 1332-1343页

作者：翟思宽刘检华庄存波北京理工大学机械与车辆学院数字化制造研究所北京100081 北京理工大学长三角研究院(嘉兴) 浙江嘉兴314000

针对复杂产品装配工艺设计过程中存在的编制效率低、质量波动大、自动化和智能化程度低等问题,提出一种面向语义的知识实例检索和复用的装配工艺快速编制方法。分析复杂产品装配工艺业务流程,建立基于知识检索层和知识实例层的双层装配... 详细信息

针对复杂产品装配工艺设计过程中存在的编制效率低、质量波动大、自动化和智能化程度低等问题,提出一种面向语义的知识实例检索和复用的装配工艺快速编制方法。分析复杂产品装配工艺业务流程,建立基于知识检索层和知识实例层的双层装配工艺知识模型,从内容、类型、功能及应用方向对知识进行分类。在此基础上,针对已有的知识实例,提出基于Sentence-BERT句向量模型的工艺文档语义分析方法,结合余弦相似度算法给出了工艺知识的语义检索方法,实现知识在装配工艺设计流程中的快速复用。以某航天产品为例,开发航天产品装配工艺快速设计管理系统,构建装配工艺知识库,并在某制造企业上线运行,验证所提方法的可行性,使工艺编制效率大幅提升。

关键词：复杂产品装配知识模型句向量语义检索知识库

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基于变截面积流道的液力变矩器叶栅系统设计

北京理工大学学报 2024年第5期44卷 512-520页

作者：柯志芳刘城郭猛魏巍闫清东北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学济南前沿技术研究院山东济南250300 北京理工大学车辆传动重点实验室北京100081 北京理工大学长三角研究院浙江嘉兴314019

流道截流面积分布对液力旋转机械的液力性能具有重要影响.为了减少扩散等液力损失,变矩器流道截面积分布通常采用等截面积分布的形式,但并未充分发挥截面积分布参数在流场调节和性能优化方面的优势.因此,文中研究提出了过流截面积表征模... 详细信息

流道截流面积分布对液力旋转机械的液力性能具有重要影响.为了减少扩散等液力损失,变矩器流道截面积分布通常采用等截面积分布的形式,但并未充分发挥截面积分布参数在流场调节和性能优化方面的优势.因此,文中研究提出了过流截面积表征模型,并建立了基于可变截面积分布的变矩器循环圆及叶栅设计系统,对变截面积流道的液力变矩器循环圆设计方法进行了研究.通过设计多组不同截面积分布的实例,采用DOE方法进行比较分析,进一步研究了叶轮截面积分布形式对变矩器性能的影响.同时,通过对不同叶轮的组合设计,获得了组合型性能优化的循环圆设计结果.实验结果表明,基于变截面积流道优化设计的变矩器泵轮转矩提升了18.5%,起动变矩比也提高了3.9%.说明基于变截面积分布的液力变矩器循环圆设计方法是一种有效的优化设计方法,能够在保持外形尺寸的同时提升变矩器性能.

关键词：流体力学液力变矩器截面积分布实验设计(DOE) 叶栅系统