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旋转导弹横向喷流干扰特性数值模拟

兵工学报 2024年第1期45卷 105-121页

作者：雷娟棉高毅勇政北京理工大学宇航学院北京100081 空间物理重点实验室北京100076

为研究超声速来流条件下旋转导弹横向喷流干扰流场结构及喷流干扰对导弹气动特性的影响和机理,使用基于雷诺平均非定常N-S方程和滑移网格技术的非定常数值方法对旋转导弹横向喷流干扰流场进行模拟。研究旋转对导弹横向喷流控制效果的影... 详细信息

为研究超声速来流条件下旋转导弹横向喷流干扰流场结构及喷流干扰对导弹气动特性的影响和机理,使用基于雷诺平均非定常N-S方程和滑移网格技术的非定常数值方法对旋转导弹横向喷流干扰流场进行模拟。研究旋转对导弹横向喷流控制效果的影响,给出不同条件下导弹的气动特性变化规律,分析了横向喷流对旋转导弹气动特性的影响。研究结果表明:旋转会导致导弹横向喷流控制力发生偏转,偏转方向与旋转方向相反,偏转角度随着转速增加而增加;在小攻角下,喷流干扰效应产生的附加侧向力和偏航力矩系数的瞬时值比旋转马格努斯效应产生的侧向力和偏航力矩系数的瞬时值大一个数量级,随着攻角增大,旋转马格努斯效应引起的侧向力和偏航力矩系数占全弹的比例增大,喷流引起的附加侧向力和偏航力矩量值减小;旋转导弹横向喷流控制扇面内气动系数随滚转角变化具有很强的非定常性,当喷流控制扇面角度不大时,时均侧向气动特性与对称面处滚转角下的瞬时值侧向气动特性比较接近,不同扇面角度内有喷流的时均侧向力系数和偏航力矩系数远大于无喷流时。

关键词：旋转导弹横向喷流喷流干扰侧向力数值模拟

面向空间分布式计算的动态任务分解及长时保障机制

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计算机科学与探索 2024年第6期18卷 1648-1660页

作者：锁啸天杨雅婷嵩天北京理工大学网络空间安全学院北京100081

低轨卫星具有覆盖范围广、离地面近等优势,随着在轨处理能力的不断增强,未来将成为地面网络的重要补充。然而,随着用户对网络服务实时性的需求日益增长,如何在资源有限的条件下,基于低轨卫星为用户提供计算密集型服务,已成为一个急需解... 详细信息

低轨卫星具有覆盖范围广、离地面近等优势,随着在轨处理能力的不断增强,未来将成为地面网络的重要补充。然而,随着用户对网络服务实时性的需求日益增长,如何在资源有限的条件下,基于低轨卫星为用户提供计算密集型服务,已成为一个急需解决的问题。尤其是在低轨卫星高速移动、星间链路动态切换的情况下,如何保证空间计算能力能持续稳定地驻留在用户区域并提供稳定可靠的服务,无疑是一项巨大的挑战。为了解决上述问题,提出一种动态任务分解聚合的分布式计算策略,通过卫星分布式计算解决单星算力不足的问题。在进行任务分解与调度时,充分考虑卫星网络的资源占用情况以及子任务之间的关联关系,对任务进行灵活的分解聚合。此外,为将低轨卫星算力驻留在用户区域,解决低轨卫星服务周期短的问题,研究并设计了一种长时保障机制。根据实时卫星网络拓扑及任务分解调度图,结合任务间的关联关系进行迁移决策,对卫星迁移过程进行模块化设计,根据实时网络状况调整迁移过程中的数据压缩率以及服务切换方式,降低迁移过程中服务的中断时间。仿真实验结果表明,提出的策略可保障长时分布式计算,能提供服务的平均时长延长了110%,用户满意度提高了约20%,迁移开销以及任务间的传输开销均降低了约15%。

关键词：卫星迁移算力驻留分布式计算任务分解

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倾斜射流撞壁形成液膜的铺展形态及波动特征

力学学报 2024年第7期56卷 1992-2003页

作者：陈晓东蔡国辉吴二军王博苏煜北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学医学技术学院北京100081

为了深入理解倾斜射流撞壁液膜表面波的形成演变机理和液膜不同的铺展形态,开展了倾斜射流撞壁的实验观测和数值模拟.使用高速相机记录了不同射流速度和倾角的液膜铺展形态,并通过数值模拟结合实验观测揭示了液膜表面波的形成和演变过程... 详细信息

为了深入理解倾斜射流撞壁液膜表面波的形成演变机理和液膜不同的铺展形态,开展了倾斜射流撞壁的实验观测和数值模拟.使用高速相机记录了不同射流速度和倾角的液膜铺展形态,并通过数值模拟结合实验观测揭示了液膜表面波的形成和演变过程.结果表明随着射流速度的增加,液膜的铺展形态将经历平滑液膜-闭合边缘、波动液膜-闭合边缘和波动液膜-开放边缘3种状态.液膜的铺展高度和宽度与射流速度近似正比关系,但随着液膜边缘的破碎,将会体现非线性变化.随着射流倾角的增加,液膜铺展将从窄变宽,并且液膜边缘形态可由闭合变为开放.射流速度和射流倾角的增加,都会使撞击点上方的区域趋向失稳破碎,导致液膜边缘出现指状结构.射流内的湍流扰动会在撞击壁面后激励起液膜的二维表面波,撞击点附近初始的表面波在下游发展过程中会发生展向演变,出现三维特征.射流速度越快,射流表面扰动越强,液膜表面形成的表面波也越复杂,三维表面波与撞击点越接近.表面波的形成会影响液膜的流动和厚度分布,在波峰处,液膜的流动速度较快,随着下游的发展,波峰的速度将会逐渐减小,在液膜表面还会出现两个波之间追赶的现象.

关键词：倾斜射流撞壁液膜铺展形态表面波动实验观测数值模拟

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最优字典选择多频段雷达信号宽带融合

电子与信息学报 2024年第5期46卷 2076-2086页

作者：陆睿民李卫东王锐张帆李沐阳胡程北京理工大学雷达技术研究院北京100081 北京理工大学前沿技术研究院济南250300 北京理工大学嵌入式实时信息处理技术北京市重点实验室北京100081

多频段雷达带宽融合外推是一种提升雷达带宽、解决小目标高分辨成像的有效手段。然而,现有多频段融合算法仍面临运算慢、精度低等问题。为此,该文提出基于最优字典选择正交匹配追踪的多频段融合外推雷达超分辨距离成像方法。首先,对多... 详细信息

多频段雷达带宽融合外推是一种提升雷达带宽、解决小目标高分辨成像的有效手段。然而,现有多频段融合算法仍面临运算慢、精度低等问题。为此,该文提出基于最优字典选择正交匹配追踪的多频段融合外推雷达超分辨距离成像方法。首先,对多频段信号进行参数化建模,提出基于蛇优化的信号相参配准方法,实现多频段信号高精度相位对齐;然后,利用几何绕射模型,提出基于最优字典选择正交匹配追踪的多频段信号模型估计方法,实现多频段信号融合外推,估计未知频段频谱,获取大带宽信号;最后,通过仿真和实测数据,验证了该方法的可行性。该方法在保障高精度的前提下,通过简化模型粗估计与完整模型精估计结合,有效降低了运算量,实现了快速精确多频段融合外推处理。

关键词：多频段融合外推相参配准最优字典选择蛇优化算法正交匹配追踪

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面向动态场景去模糊的对偶学习生成对抗网络

控制与决策 2024年第4期39卷 1305-1314页

作者：纪野戴亚平廣田薰邵帅北京理工大学自动化学院北京100081 北京理工大学复杂系统智能控制与决策国家重点实验室北京100081

针对动态场景下的图像去模糊问题,提出一种对偶学习生成对抗网络(dual learning generative adversarial network,DLGAN),该网络可以在对偶学习的训练模式下使用非成对的模糊图像和清晰图像进行图像去模糊计算,不再要求训练图像集合必... 详细信息

针对动态场景下的图像去模糊问题,提出一种对偶学习生成对抗网络(dual learning generative adversarial network,DLGAN),该网络可以在对偶学习的训练模式下使用非成对的模糊图像和清晰图像进行图像去模糊计算,不再要求训练图像集合必须由模糊图像与其对应的清晰图像成对组合而成.DLGAN利用去模糊任务与重模糊任务之间的对偶性建立反馈信号,并使用这个信号约束去模糊任务和重模糊任务从两个不同的方向互相学习和更新,直到收敛.实验结果表明,在结构相似度和可视化评估方面,DLGAN与9种使用成对数据集训练的图像去模糊方法相比具有更好的性能.

关键词：动态场景去模糊对偶学习生成对抗网络注意力引导特征图损耗函数

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小样本驱动特征分段网络的防护材料折痕检测

兵工学报 2024年第3期45卷 963-974页

作者：刘梦真黄广炎张宏周宏元刘思宇北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心现代兵器技术实验室重庆401120 北京理工大学爆炸防护与应急处置技术教育部工程研究中心北京100081 北京工业大学城市建设学部北京100124 北京理工大学生命学院北京100081

防刺服能在恐怖袭击、医闹伤害、违法犯罪等事件中有效保护生命安全,然而在生产制造及穿着使用中易产生机械折痕。立足于防护材料折痕缺陷的快速检测需求,创新性地在图像识别方法中提出特征分段网络结构,实现了小样本驱动下防护材料折... 详细信息

防刺服能在恐怖袭击、医闹伤害、违法犯罪等事件中有效保护生命安全,然而在生产制造及穿着使用中易产生机械折痕。立足于防护材料折痕缺陷的快速检测需求,创新性地在图像识别方法中提出特征分段网络结构,实现了小样本驱动下防护材料折痕的快速、精准检测功能。通过引入注意力机制和深度可分离卷积模块,并赋予损失函数与优化器两种典型参数,全面提高了特征分段网络模型的检测精度与效率;提出几何信息标注算法,搭建防护材料缺陷可视化检测平台,实现了机械折痕自动精准定位与几何信息输出。模型训练结果表明,特征分段网络模型的准确率可达96.19%,折痕缺陷几何信息标注误差在2%以内,优异的可视化检测功能可拓展到大型工程化自动检测领域。研究工作为下一步构建含有折痕缺陷的防刺装备防护性能预测模型奠定了基础。

关键词：防护材料机械折痕检测特征分段神经网络几何信息标注

贵金属气凝胶的可控制备及其电催化与表面增强拉曼散射应用

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化学学报 2024年第7期82卷 805-818页

作者：李一翁蓓蓓赵静雯杜然北京理工大学材料学院北京100081 北京理工大学唐山研究院唐山063000

贵金属气凝胶(NMAs)是一类由纳米结构贵金属构筑的新型气凝胶,于2009年被首次报道.NMAs拥有大量的催化/光学活性位点、丰富的电子/物质传输通道以及三维多孔网络结构,在电催化、检测传感等领域表现出极优异的性能.作为一类新兴材料,NMA... 详细信息

贵金属气凝胶(NMAs)是一类由纳米结构贵金属构筑的新型气凝胶,于2009年被首次报道.NMAs拥有大量的催化/光学活性位点、丰富的电子/物质传输通道以及三维多孔网络结构,在电催化、检测传感等领域表现出极优异的性能.作为一类新兴材料,NMAs的可控制备存在很大挑战,制约了应用研究.在过去数年间,作者课题组从理论、实验两方面对贵金属体系的溶胶-凝胶原理进行了深入研究.基于此,发展了诸如特异性离子效应、过量还原剂、力场扰动、冻融诱导等多种制备策略,拓展了材料的组成与结构多样性,获得了多种高性能电催化剂.借助NMAs的光学性质,进一步开辟了其光电催化方向及其在表面增强拉曼散射(SERS)领域的应用,使其潜力得到进一步发挥.本研究评论将对NMAs的制备原理、可控制备方法及其在电催化与SERS领域的应用研究进行梳理,并对其未来研究方向进行简要展望.

关键词：气凝胶溶胶-凝胶纳米结构电催化表面增强拉曼散射

面向分体式飞行汽车自主对接的自动驾驶底盘运动规划方法研究

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机械工程学报 2024年第10期60卷 235-244页

作者：郄天琪王伟达杨超李颖项昌乐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401122

飞行汽车是引领汽车行业未来技术发展的战略新兴方向,分体式飞行汽车作为飞行汽车的主流构型之一,由自动驾驶底盘、智能操控座舱和垂直起降飞行器三部分组成,为完成各部分的自主对接和组合,自动驾驶底盘需要沿规划的路径精确行驶至起飞... 详细信息

飞行汽车是引领汽车行业未来技术发展的战略新兴方向,分体式飞行汽车作为飞行汽车的主流构型之一,由自动驾驶底盘、智能操控座舱和垂直起降飞行器三部分组成,为完成各部分的自主对接和组合,自动驾驶底盘需要沿规划的路径精确行驶至起飞行器正下方。当前运动规划方法缺乏对来自传感器、控制器和执行器等诸多不确定因素的考虑,导致路径跟踪过程中底盘行驶轨迹偏离规划轨迹,难以精确行驶至预定位置,完成对接。为解决这一问题,提出一种基于长短期记忆网络(Long short-term memory,LSTM)车辆模型的自动驾驶底盘轨迹规划方法。采用LSTM网络表征自动驾驶底盘的运动学特性,在此基础上建立车辆运动学模型。基于该模型,构建模型预测控制架构下的滚动时域优化问题。进而采用基于向量加权平均值的优化方法求解该非线性优化问题,得到符合底盘运动学特性的行驶轨迹。基于团队研制的分体式飞行汽车样机,将提出的规划方法进行试验验证。在转弯场景中,采用提出的方法的底盘平均纵向位置偏差、最大纵向位置偏差与传统模型预测控制(Model predictive control,MPC)方法相比分别下降了78.89%、79.64%和86.67%。

关键词：分体式飞行汽车自主对接运动规划模型预测控制

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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