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黏性牛顿流体液滴撞击干燥或预湿网面的实验研究

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力学学报 2024年第1期56卷 101-111页

作者：宗绍强徐龙郝继光北京理工大学宇航学院北京100081 西安交通大学航天航空学院西安710049

液滴撞击网面现象广泛存在于自然界和一系列应用中,液滴撞网后会穿透破碎产生二次液滴或不破碎全部附着在网面上,两种情况下都会残留液体在网面而形成预湿,影响后续撞击结果,但前人研究集中于低黏性液滴撞击干燥网面,黏性牛顿流体液滴... 详细信息

液滴撞击网面现象广泛存在于自然界和一系列应用中,液滴撞网后会穿透破碎产生二次液滴或不破碎全部附着在网面上,两种情况下都会残留液体在网面而形成预湿,影响后续撞击结果,但前人研究集中于低黏性液滴撞击干燥网面,黏性牛顿流体液滴撞击干燥或预湿网面的演化与机理仍有待探索.文章采用高速阴影成像技术,研究了黏性液滴(甘油水溶液)撞击干燥和预湿网面形成液指和破碎的演化规律,考虑了网面结构尺寸、液滴黏性及撞击前网面上预湿液膜厚度对撞击结果的影响.实验结果表明,液滴撞击干燥网面后形成液指的最大长度随网孔宽度降低、液滴黏性增加而减小;液滴黏性增加、网孔宽度减小均会抑制液滴对干燥网面的完全穿透;预湿液膜高度的增加抑制液滴对网面的完全穿透,并使不完全穿透时形成液指的最大长度减小.建立了考虑液滴黏性、网孔宽度和网面预湿的液滴撞击网面后不完全穿透时形成液指的最大长度预测模型,以及出现完全穿透时的临界参数理论预测模型,模型预测结果均与实验结果吻合良好.

关键词：黏性液滴预湿网面液指二次液滴

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相对论体系下卫星原时及星间钟差机理建模

宇航学报 2024年第3期45卷 366-375页

作者：贾前李青刘磊西北工业大学航天学院西安710072 陕西省空天飞行器设计重点实验室西安710072 清华大学航天航空学院北京100084

面向新一代导航卫星对高精度自主时间基准的需求,针对皮秒级星间钟差机理不清晰问题,在广义相对论体系下提出一种卫星原时以及星间皮秒钟差模型,该模型可基于卫星状态计算星载原子钟相对参考时钟的偏差以及星间钟差。首先从地心参考坐... 详细信息

面向新一代导航卫星对高精度自主时间基准的需求,针对皮秒级星间钟差机理不清晰问题,在广义相对论体系下提出一种卫星原时以及星间皮秒钟差模型,该模型可基于卫星状态计算星载原子钟相对参考时钟的偏差以及星间钟差。首先从地心参考坐标系的度规张量出发,利用广义相对论建立了卫星的运动模型;然后,根据时空间隔的不变性,提出考虑地球非球形J2摄动项的卫星原时模型,并进一步给出了包含J2项修正的星间钟差模型。最后以北斗卫星导航系统和GPS为研究对象对建立的模型进行了仿真分析,为新一代导航系统的时间校准和同步提供了一种可行的建模方法。仿真结果表明,卫星原时模型与星间钟差模型的精度都在皮秒量级,能够准确地计算星载原子钟在引力场中的原时偏差以及星间钟差。

关键词：导航卫星星间钟差时间校准与同步广义相对论北斗卫星导航系统

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双小行星系统内碎片演化的动力学机制研究

中国科学：技术科学 2024年第8期54卷 1446-1460页

作者：高云峰李志杰包长春呼伦呼学忠于洋内蒙古工业大学理学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学航空学院呼和浩特010051 内蒙古工业大学机械学院呼和浩特010051 北京航空航天大学航空学院北京100191

小行星表面风化层和附近空间碎片环境在撞击作用下会发生改变,部分小天体因此表现出活跃性,这为人类了解行星演化的动力学机制提供了关键线索.针对撞击作用下双小行星系统内碎片演化的动力学机制研究,本文建立了一个考虑具有不规则形状... 详细信息

小行星表面风化层和附近空间碎片环境在撞击作用下会发生改变,部分小天体因此表现出活跃性,这为人类了解行星演化的动力学机制提供了关键线索.针对撞击作用下双小行星系统内碎片演化的动力学机制研究,本文建立了一个考虑具有不规则形状和非均质内部结构的双小行星的引力以及太阳系多种作用力的碎片演化的动力学模型,用于对碎片进行动力学仿真.在该模型中,本文开发了一个非结构化表面快速碰撞检测技术,用于检测碎片与小行星表面发生的接触碰撞.模型综合考虑了太阳光压力、行星引力、碎片在小行星表面的复杂反弹过程等因素的影响.本文设计了大规模碎片在双小行星系统内演化的仿真实验,分析了直径从0.01 mm到10 m的碎片的演化过程及其动力学机制.

关键词：双小行星系统空间碎片动力学

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航天电静液伺服系统复合自适应跟踪控制

航空学报 2024年第15期45卷 26-37页

作者：窦振华国凯黄晓明孙杰左哲清赵守军山东大学机械工程学院济南250061 山东航空学院机电工程学院滨州256600 北京精密机电控制设备研究所北京100076

针对电静液伺服系统自适应控制过程中存在参数收敛速度慢、跟踪性能差、参数辨识过程中持续激励条件苛刻的问题,进行了复合学习自适应位置跟踪控制算法研究。依据电静液伺服系统的动力学模型,采用反步控制和复合学习的方式设计自适应跟... 详细信息

针对电静液伺服系统自适应控制过程中存在参数收敛速度慢、跟踪性能差、参数辨识过程中持续激励条件苛刻的问题,进行了复合学习自适应位置跟踪控制算法研究。依据电静液伺服系统的动力学模型,采用反步控制和复合学习的方式设计自适应跟踪控制器,由跟踪误差和预测误差同时驱动参数估计,从而在间歇激励的条件下保证跟踪误差和参数估计误差的收敛性,通过李雅普诺夫理论证明了控制器的一致稳定性。仿真及实验结果表明,相比于传统自适应控制,该方法不需要油缸加速度信号,且表现出更好的轨迹跟踪效果,经过复合学习,系统跟踪误差下降了50%,并且表现出更高的鲁棒性。

关键词：自适应控制电静液伺服系统复合学习轨迹跟踪参数收敛

地震作用下桩-土-核电结构相互作用的异步分析方法

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振动工程学报 2024年第6期37卷 1033-1042页

作者：吕昊陈少林陆新宇孙晓颖南京航空航天大学航空学院结构工程与力学系江苏南京210016 南京航空航天大学民航学院土木与机场工程系江苏南京211106 中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080 中国核电工程有限公司北京100840

为拓展核电厂的选址范围,有必要对非基岩场地桩基情形的核电结构进行地震安全性评估。在目前的桩-土-结构相互作用分析方法中,Winkler地基梁模型以及p-y法都将桩-土-结构相互作用问题进行了简化,难以反映复杂地基情形。整体有限元法可... 详细信息

为拓展核电厂的选址范围,有必要对非基岩场地桩基情形的核电结构进行地震安全性评估。在目前的桩-土-结构相互作用分析方法中,Winkler地基梁模型以及p-y法都将桩-土-结构相互作用问题进行了简化,难以反映复杂地基情形。整体有限元法可考虑复杂地基情形,但计算量较大,效率较低。本文基于高效的三维时域土-结构相互作用分区分析(Partitioned Analysis of Soil-Structure Interaction,PASSI)方法,实现桩基与土体分别采用不同时间步距的计算方法,避免土体采用桩基相对较小的时间步距而增加不必要的计算量。本文以AP1000核岛结构作为研究对象,建立了桩-土-核电结构相互作用的三维有限元模型并对其进行分析。通过输入脉冲波验证了该异步算法的有效性,并结合运动相互作用和惯性相互作用,分析了桩身最大剪力和最大弯矩的特点。分析了桩-土-核电结构在地震波输入下的响应。由于桩的自由度数相对于土体的自由度数可以忽略不计,采用桩-土异步算法时,桩附加的计算量可以忽略,这种高效方法有望用于大型核电结构的桩-土-结构动力相互作用分析中。

关键词：桩-土-结构相互作用土-结构相互作用分区分析方法运动相互作用异步算法核电抗震设计

基于牛顿-欧拉递推算法的高置信度斜铰旋翼动力学模型

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：杨毅松李建波段登燕南京航空航天大学航空学院直升机旋翼动力学国家级重点实验室

斜铰旋翼无需自动倾斜器，仅通过电机加减速变化就能实现周期变距操控，结构复杂性低。但引入斜铰后，旋翼摆振、变距相耦合，使得斜铰旋翼动力学建模更加复杂。针对现有建模方法中正、反桨叶挥舞差异揭示不充分、模型预测精度不高的问... 详细信息

斜铰旋翼无需自动倾斜器，仅通过电机加减速变化就能实现周期变距操控，结构复杂性低。但引入斜铰后，旋翼摆振、变距相耦合，使得斜铰旋翼动力学建模更加复杂。针对现有建模方法中正、反桨叶挥舞差异揭示不充分、模型预测精度不高的问题，基于改进的Denavia-Hartenberg方法建立了桨叶局部连杆坐标系，采用牛顿-欧拉递推方法，在局部连杆坐标系下对斜铰旋翼连杆系统向外递推计算各连杆的速度和加速度，向内递推计算各连杆间的相互作用力、力矩，构建了斜铰旋翼动力学模型。在此基础上，通过仿真计算进一步揭示了斜铰旋翼周期变距机理。同时，计算结果表明，本模型可以更加准确地预测正、反桨叶间挥舞差异；对于桨叶摆振运动幅值的预测精度提高了9%。

关键词：斜铰旋翼无自动倾斜器摆振-变距耦合动力学模型周期变距控制

陆战场低空多域场景下的集群目标威胁动态评估

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第8期64卷 1380-1390页

作者：董泽委清华大学自动化系北京100084 陆军航空兵学院航电和兵器工程系北京101123

未来战争的形态正随着人工智能技术的迅猛发展而加速演变,针对当前目标威胁评估研究中存在的作战场景单域化、研究对象单一化、研究分析过于侧重蓝方态势等问题,该文围绕陆战场低空多域的作战场景,提出一种基于犹豫模糊集的集群目标威... 详细信息

未来战争的形态正随着人工智能技术的迅猛发展而加速演变,针对当前目标威胁评估研究中存在的作战场景单域化、研究对象单一化、研究分析过于侧重蓝方态势等问题,该文围绕陆战场低空多域的作战场景,提出一种基于犹豫模糊集的集群目标威胁动态评估方法。首先研究了陆战场低空多域作战规律、有人或无人空地混合集群装备的作战特点,以此建立了集群目标威胁的评估指标体系;然后根据红方态势变化对指挥员心理压力的影响规律,提出了基于Weber-Fechner感知定律的动态权重策略;最后结合犹豫模糊环境下的变权方法,构建了陆战场低空多域场景下的集群目标威胁动态评估模型。案例分析结果表明,该模型的权值确定更加合理,能充分体现指挥员面对战场态势刺激时心理压力的动态变化,提供更加及时准确的威胁评估结果。

关键词：多域作战集群目标变权动态权重威胁评估

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具有执行器饱和的正线性系统的事件触发控制

控制理论与应用 2024年第7期41卷 1304-1312页

作者：杨庚佼郝飞张霖温州大学数理学院浙江温州325035 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

尽管事件触发控制策略在提升通信效率方面效果显著,但在实际运用过程中,可能会因为触发次数的减少而导致系统稳定性下降.针对这一问题,本文提出了一种新的事件触发控制策略,实现了执行器饱和正线性系统在通信效率和系统稳定性之间的平衡... 详细信息

尽管事件触发控制策略在提升通信效率方面效果显著,但在实际运用过程中,可能会因为触发次数的减少而导致系统稳定性下降.针对这一问题,本文提出了一种新的事件触发控制策略,实现了执行器饱和正线性系统在通信效率和系统稳定性之间的平衡.首先,引入权重因子构建了一种线性加权事件触发机制,并基于该机制和凸包技术设计了事件触发状态反馈饱和控制器;其次,利用线性余正Lyapunov函数方法,在事件触发机制下分别建立了一般吸引域估计和最大吸引域估计下闭环系统正性和稳定性的充分条件.这些条件可以退化为时间触发机制下的条件,从而实现通信效率和系统性能之间的平衡;再次,给出了事件间隔时间的严格正下界,从而避免了Zeno行为,即系统在有限时间内进行无限次触发;最后,通过一个仿真例子验证了所提出的事件触发控制策略的有效性和优越性.

关键词：正线性系统事件触发机制执行器饱和镇定余正Lyapunov函数 Zeno行为

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近场分布式平面光源光强测试方法

光学学报 2024年第3期44卷 147-154页

作者：胡少杰王洪远何泽浩朱巧芬曹良才河北工程大学数理科学与工程学院河北邯郸056038 清华大学精密仪器系北京100084

对近场分布式光度测量方法及测量机理进行研究,基于自主搭建的近场光源发光特性测量装置采集平面光源不同方向的亮度图像,分析了近场光度参量之间的转换关系及亮度数据处理方法,最终实现了近场分布式平面光源空间光强分布测量。通过构... 详细信息

对近场分布式光度测量方法及测量机理进行研究,基于自主搭建的近场光源发光特性测量装置采集平面光源不同方向的亮度图像,分析了近场光度参量之间的转换关系及亮度数据处理方法,最终实现了近场分布式平面光源空间光强分布测量。通过构建平面光源发光模型,基于光度学和几何光学原理分析发光平面各个方向的光线分布,完成对光源不同方向的发光状态表征。与远场测量相比,所提近场分布式测量方法结果与远场配光曲线吻合良好,在所采用成像式亮度计亮度相对误差优于6.51%的情况下,所测得的光强相对误差小于8.38%,0°配光曲线匹配指数高达98.33%,验证了所提方法在近场光度测量中的有效性。

关键词：测量分布光度计近场分布式光度测量成像式亮度计光强配光曲线