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轻小型物流无人机起降场布局及起降策略设计

民航学报 2024年第2期8卷 31-36页

作者：沈舟郑远邹翔黄龙杨王洋李诚龙中国民用航空飞行学院中国民用航空局第二研究所浙江大学深圳市多翼创新科技有限公司北京航空航天大学

低空经济正成为推动经济发展的重要新动力。然而，现有的简易无人机起降场起降结构单一，无法满足大流量无人机物流业的使用需求，制约了低空经济的发展。针对上述问题，本文提出了一种能够根据进出场流量自动调整构型的高吞吐模块化无... 详细信息

低空经济正成为推动经济发展的重要新动力。然而，现有的简易无人机起降场起降结构单一，无法满足大流量无人机物流业的使用需求，制约了低空经济的发展。针对上述问题，本文提出了一种能够根据进出场流量自动调整构型的高吞吐模块化无人机起降场设计方案，并给出了与之相匹配的无人机起降策略。仿真实验结果表明，本文提出的设计方案及配套的调整策略可以有效依据瞬时进出场流量对起降场构型进行调整，提高起降场最大保障架次。

关键词：物流无人机起降场模块化容量评估策略

AECSC-IBM航空发动机燃烧室数值模拟软件研发与检验

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航空动力学报 2022年第10期37卷 2310-2323页

作者：王煜栋王方周佳伟金捷北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机数值仿真研究中心北京100191 北京航空航天大学成都航空动力创新研究院成都611930 北京航空航天大学江西研究院南昌330096

针对航空发动机燃烧室的高保真数值模拟需求,基于浸没边界方法(IBM)及大涡模拟-输运概率密度函数湍流燃烧模型(LES-TPDF)开发软件AECSC-IBM,用网格标记映射燃烧室真实几何结构。通过模拟双旋流燃烧室算例和Sandia射流火焰算例检验湍流... 详细信息

针对航空发动机燃烧室的高保真数值模拟需求,基于浸没边界方法(IBM)及大涡模拟-输运概率密度函数湍流燃烧模型(LES-TPDF)开发软件AECSC-IBM,用网格标记映射燃烧室真实几何结构。通过模拟双旋流燃烧室算例和Sandia射流火焰算例检验湍流流动和燃烧的模拟精度。在双旋流燃烧室模拟中,旋流器出口时均轴向、径向、切向速度平均误差分别为15.7%、23.8%和15.0%。在射流火焰的模拟中,Flame-E和Flame-F的温度、燃料质量分数平均相对误差分别为14.69%、5.22%和14.18%、5.54%。进一步将AECSC-IBM软件应用于某真实结构单头部燃烧室算例,模拟得到出口温度与实验数据相比方均根误差为11.66%。算例检验表明AECSC-IBM软件能快速精确映射几何模型,大幅减少复杂几何高质量网格生成工作量,高效准确地模拟航空发动机燃烧室内的两相湍流燃烧现象,模拟结果可为燃烧室精细化研发提供燃烧场数据参考,具有工程实用价值。

关键词： AECSC-IBM软件大涡模拟(LES) 输运概率密度函数方程(TPDF) 浸没边界方法(IBM) 燃烧室数值模拟

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基于机器学习的煤油液滴蒸发模型探索

航空动力学报 2023年第8期38卷 1956-1964页

作者：王方韩琪炜蔡江涛李典望甘甜金捷北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机数值仿真研究中心北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330096 北京航空航天大学成都航空动力创新研究院四川彭州611930

基于厚交换层液滴蒸发理论以及煤油的实验数据,通过机器学习理论中的线性回归、随机森林、支持向量机、极致梯度提升回归和全连接神经网络方法构建煤油液滴的蒸发模型,检验新构建模型的适用范围和精度。对比实验数据和传统模型、机器学... 详细信息

基于厚交换层液滴蒸发理论以及煤油的实验数据,通过机器学习理论中的线性回归、随机森林、支持向量机、极致梯度提升回归和全连接神经网络方法构建煤油液滴的蒸发模型,检验新构建模型的适用范围和精度。对比实验数据和传统模型、机器学习蒸发模型的预测结果,发现随机森林方法和极致梯度提升回归方法生成的蒸发模型不能合理外推,支持向量机方法的外推效果欠佳。线性回归的厚交换层模型和全连接神经网络模型的整体效果更好,与训练数据的均方误差分别为2.71×10^(−2)和1.81×10^(−3)。基于深度学习模型良好的预测效果,可以构建基于实验数据的、可以合理外推的“数字蒸发模型”,可能有更好的现实适应能力。机器学习液滴蒸发模型丰富了现有液滴蒸发模型,为机器学习液滴蒸发模型研究打基础。

关键词：液滴蒸发模型煤油液滴机器学习神经网络拟合能力外推能力

CO与H_(2)氧化释热对煤油V型钝体稳焰器回流特性的影响

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推进技术 2022年第12期43卷 252-261页

作者：沈硕金捷蔡江涛宋绪光王方北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机数值仿真研究中心北京100191 北京航空航天大学江西研究院江西南昌330096 北京航空航天大学成都航空动力创新研究院四川成都611930

针对高速、贫氧的加力燃烧室流动特性,应用大涡模拟-输运概率密度函数方法(LES-TPDF)结合三种航空煤油机理,在来流马赫数为0.1的条件下,对一种V型钝体稳焰器进行两相燃烧流场的计算。结果表明,不同化学机理模拟的回流特性差异大,剪切层... 详细信息

针对高速、贫氧的加力燃烧室流动特性,应用大涡模拟-输运概率密度函数方法(LES-TPDF)结合三种航空煤油机理,在来流马赫数为0.1的条件下,对一种V型钝体稳焰器进行两相燃烧流场的计算。结果表明,不同化学机理模拟的回流特性差异大,剪切层湍动能强度与回流区长度不同。由释热分析发现,钝体燃烧CO或H_(2)氧化强烈,过弱的氧化使剪切层释热率低、掺混弱,因此湍动能小,CO和H_(2)在回流区积累并缓慢反应、延长回流。本文统计不同机理的反应放热量,发现Kundu机理的CO,H_(2)氧化放热之和仅占总过程的25.30%。而反应强的骨架机理与JL4机理放热占比达到50.50%与87.16%,回流吻合实验,适用于当前工况的研究。

关键词： V型钝体稳焰器煤油化学机理回流流动释热率 LES-TPDF 两相扩散火焰

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不同反应机理的火焰面模型模拟射流火焰

航空动力学报 2022年第11期37卷 2465-2478页

作者：王方蔡江涛张健金捷北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机数值仿真研究中心北京100191 北京航空航天大学江西研究院南昌330096 北京航空航天大学成都航空动力创新研究院成都611930 清华大学航空发动机研究院北京100084

用一维火焰分析并构建火焰面数据库,基于稳态层流火焰面(SLFM)模型分析不同化学反应机理对火焰面数据库及模拟结果的影响。基于大涡模拟(LES)程序AECSC(aero engine combustor simulation code)软件,SLFM模型结合DRG(direct relation gr... 详细信息

用一维火焰分析并构建火焰面数据库,基于稳态层流火焰面(SLFM)模型分析不同化学反应机理对火焰面数据库及模拟结果的影响。基于大涡模拟(LES)程序AECSC(aero engine combustor simulation code)软件,SLFM模型结合DRG(direct relation graph)方法简化机理、Smooke机理、GRI 3.0详细机理模拟高雷诺数甲烷射流Flame D、E、F火焰,其中GRI 3.0机理的温度平均值和脉动值与实验数据最接近。相比LES-概率密度函数输运方程湍流燃烧(TPDF)模型,LES-SLFM方法计算速度快,整体精度接近TPDF计算结果。对化学机理影响火焰面数据库,从而影响模拟时间和精度的原因进行了系统分析。LES-SLFM模型结合详细机理速度快、精度合适,未来可以进一步用燃烧室算例检验,具有应用的潜力和发展价值。

关键词：高雷诺数湍流火焰层流稳态火焰面模型大涡模拟湍流射流火焰 AECSC软件

数据科学对促进网络空间安全教学改革的交叉研究

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工业和信息化教育 2024年第1期 17-20,25页

作者：杜皓华蒋燕玲彭浩江艳梅毛剑高莹郭华刘建伟北京航空航天大学网络空间安全学院北京100191 河北工业大学电气工程学院天津300401

针对高校在网络空间安全学科课程教学中存在的网络数据相关知识点交叉和概念模糊、学生学习目标泛化和动力不足、教学效果不佳等问题,根据信息学科的教学和教育目标,结合网络空间安全知识点的特色和数据科学技术的特点,提出以网络空间... 详细信息

针对高校在网络空间安全学科课程教学中存在的网络数据相关知识点交叉和概念模糊、学生学习目标泛化和动力不足、教学效果不佳等问题,根据信息学科的教学和教育目标,结合网络空间安全知识点的特色和数据科学技术的特点,提出以网络空间安全关键数据科学技术知识点为牵引的项目任务驱动式课堂实践教学模式。从课程教学目标、教学内容、实验平台、实验资源和考核方式等方面进行教学方法的构建。

关键词：网络空间安全数据科学教学改革

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压气机流动稳定性自适应控制方法研究进展

力学学报 2022年第3期54卷 559-576页

作者：许登科董旭徐瑞泽李佳孙大坤孙晓峰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 北京航空航天大学杭州创新研究院杭州310023

压气机流动稳定性自适应控制是未来智能航空发动机的一项关键技术.基础研究需要回答3个关切:如何描述系统的稳定性?如何改变系统的稳定性?如何监测系统的稳定性?为此,本团队在压气机流动稳定性通用理论、壁面阻抗边界扩稳方法和在线实... 详细信息

压气机流动稳定性自适应控制是未来智能航空发动机的一项关键技术.基础研究需要回答3个关切:如何描述系统的稳定性?如何改变系统的稳定性?如何监测系统的稳定性?为此,本团队在压气机流动稳定性通用理论、壁面阻抗边界扩稳方法和在线实时失速预警技术等3个方面开展了系统深入的研究工作.(1)所发展的叶轮机流动稳定性通用理论既能包含流动非均匀性又能考虑叶片几何,计算高效,预测精度高,为压气机气动/稳定性一体化设计提供了可靠的评估工具.(2)所发展的基于壁面阻抗边界调控策略的SPS(stall precursor-suppressed)机匣处理和泡沫金属机匣处理在扩稳、降噪和保持系统气动性能方面取得实质性进展,采用等价分布源方法建立了包含机匣处理影响的压气机失速起始预测模型,对SPS机匣处理和泡沫金属机匣处理关键结构参数进行敏感性分析,使其具有明确的理论设计准则.实验结果证实,SPS机匣处理通过抑制失速先兆波的非线性演化达到扩稳的目的,在扩稳的同时可以保持压气机的压比和效率特性;泡沫金属机匣处理可以实现扩稳和降噪的双重效果,也具有良好的工程应用前景.(3)所发展的基于气动声学原理的实时失速预警方法将压气机失速预警时间提高到秒量级以上,能够在线监测系统稳定性.综合上述理论预测方法、扩稳技术和实时失速预警技术,发展了闭环反馈自适应控制方法,为未来智能航空发动机提供了一种自适应扩稳控制技术.

关键词：智能航空发动机流动稳定性机匣处理泡沫金属失速预警

弹性环挤压油膜阻尼器支撑下的柔性转子系统动力学分析

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动力学与控制学报 2024年第1期22卷 43-51页

作者：赵先锋杨洋王子尧路宽曾劲杨翊仁西南交通大学力学与航空航天学院成都610031 中国航空发动机研究院北京101304 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

弹性环挤压油膜阻尼器(Elastic ring squeeze film damper, ERSFD)具有良好的支撑作用和减振效果,但由于其结构和流场耦合行为极为复杂,使得已有的物理模型难以完整表现出ERSFD的力学特性.为了进一步探究ERSFD的力学机理,本文借助有限... 详细信息

弹性环挤压油膜阻尼器(Elastic ring squeeze film damper, ERSFD)具有良好的支撑作用和减振效果,但由于其结构和流场耦合行为极为复杂,使得已有的物理模型难以完整表现出ERSFD的力学特性.为了进一步探究ERSFD的力学机理,本文借助有限元仿真平台,采用双向流固耦合的计算方法,剖析弹性环与油膜之间的相互作用,获取ERSFD中油膜压力的分布规律.在此基础上,利用最小二乘法进一步拟合出ERSFD等效刚度、等效阻尼与转子轴颈扰动位移的映射关系,并将其分别引入柔性转子系统动力学模型中.通过数值计算研究了ERSFD支撑下柔性转子系统的振动响应,分别给出了不同转速下转子系统的响应分岔图、轴心轨迹等.同时,通过对比分析,进一步揭示了ERSFD所诱发出的转子系统丰富的非线性动力学行为,有助于对ERSFD轴承支撑特性的理解.

关键词：弹性环挤压油膜阻尼器转子系统双向流固耦合动力学特性

基于超快自旋电子学太赫兹发射源的研究与应用

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电子学报 2022年第12期50卷 2854-2873页

作者：孙芸张帆王航天白中扬孙统彭静宜张盈刘永山王梓力李竞高凡赵兴科谢魏然田祺云张婕许涌张慧温良恭聂天晓赵巍胜北京航空航天大学集成电路科学与工程学院费尔北京研究院北京100191 北京航空航天大学杭州创新研究院浙江杭州310051 北京航空航天大学合肥创新研究院安徽合肥230012 北京航空航天大学深圳研究院广东深圳518057

太赫兹科学技术在生物传感、显微成像、无线通信、无损检测等领域展现出了巨大的研究潜力和应用价值.然而,目前制约太赫兹技术快速发展的瓶颈之一在于缺乏高效率、高集成度、低功耗以及易调制的太赫兹发射源器件.自旋太赫兹源基于铁磁层... 详细信息

太赫兹科学技术在生物传感、显微成像、无线通信、无损检测等领域展现出了巨大的研究潜力和应用价值.然而,目前制约太赫兹技术快速发展的瓶颈之一在于缺乏高效率、高集成度、低功耗以及易调制的太赫兹发射源器件.自旋太赫兹源基于铁磁层/非磁层异质结体系中的超快自旋-电荷转换产生太赫兹辐射,具有宽频带、低成本、易加工、高场强等优势,近年来吸引了许多国内外学者的研究兴趣.本文首先对基于超快自旋动力学的太赫兹发射机理进行了简要介绍,分析并综述了其效率调控与优化的可行方案;并进一步针对自旋太赫兹的新型发射机理及研究应用前景进行了重点分析,新型发射包括基于不同手性及偏振态自旋太赫兹的发射及基于新材料体系的自旋太赫兹发射源探索,应用前景包括自旋太赫兹光谱技术、自旋太赫兹成像技术及自旋太赫兹发射-调控一体化技术等;最后总结全文,并对未来基于超快自旋电子学太赫兹发射源的改善、探索及应用,以及基于太赫兹电磁脉冲研究自旋电子学的微观机理做出了展望.

关键词：太赫兹发射自旋电子学超快自旋动力学自旋太赫兹发射源太赫兹发射-调控一体化太赫兹通信