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复合坐标系跨临界液滴表面Kelvin-Helmholtz不稳定增长高效预测方法

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北京航空航天大学学报 2024年第9期50卷 2835-2842页

作者：崔海港闫啸宇高岩飞陈飞杨世春北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 山东交通学院汽车工程学院济南250399

针对混合动力专用内燃机实际运行的跨临界条件,传统方法对于主导可燃混合气形成质量的液滴表面Kelvin-Helmholtz不稳定性分析方法难以实现跨临界宽范围的有效预测。采用复合坐标系方法,建立跨临界强对流环境的等效液滴不稳定性高效预测... 详细信息

针对混合动力专用内燃机实际运行的跨临界条件,传统方法对于主导可燃混合气形成质量的液滴表面Kelvin-Helmholtz不稳定性分析方法难以实现跨临界宽范围的有效预测。采用复合坐标系方法,建立跨临界强对流环境的等效液滴不稳定性高效预测模型,分别采用全局扩散动力学模型、热力学控制模型及局部液滴表面切向不稳定模型。在全局坐标系模型可以通过模态坐标变换求得解析解,局部坐标系引入势函数等,提高求解速度。而对于可实用性流体计算仿真模型,可通过无量纲物理参数描述不同跨临界条件下空气动力、惯性力、黏性力、表面张力、加速度等控制因素的变化规律,以及其对液滴表面切向和法向不稳定波增长的影响规律。结果表明:液滴表面的空气动力仍然支配着跨临界条件液滴表面切向不稳定波的发展;压力增大时,液相雷诺数控制的流动特性减小与欧尼索控制的液滴黏性力减弱基本抵消;环境温度增加时,雷诺数表征的流动特性对Kelvin-Helmholtz波增长的贡献越来越小,液滴的惯性力影响也越来越弱。

关键词：复坐标系跨临界液滴表面Kelvin-Helmholtz不稳定高效预测

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SiC界面热化学反应演化响应机理研究

空气动力学学报 2024年第4期42卷 96-104,I0002页

作者：曹盈菲叶致凡汤巨赵瑾文东升北京航空航天大学国际通用工程学院北京100191 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

超高温陶瓷是保障飞行器在极端热环境下安全服役的理想热防护材料之一,其中SiC组分由于其优异的力热性能已成为陶瓷基体或抗氧化涂层领域的研究热点。但由于目前尚未能清晰认知其在高温边界层内界面热响应演化的复杂机理,限制了其热防... 详细信息

超高温陶瓷是保障飞行器在极端热环境下安全服役的理想热防护材料之一,其中SiC组分由于其优异的力热性能已成为陶瓷基体或抗氧化涂层领域的研究热点。但由于目前尚未能清晰认知其在高温边界层内界面热响应演化的复杂机理,限制了其热防护性能设计的进一步提升。为在微观尺度上研究SiC复杂界面演化及热响应机制提供新的可能,采用基于反应力场的反应分子动力学模拟方法,模拟了SiC界面的高温演化过程,并探究了界面在温度和压强变化下的热响应机理,包括热氧化反应及升华等;计算了典型工况下SiC界面的氧化反应速率、升华速率及烧蚀速率,并将计算获得的烧蚀后退速率结果与文献实验结果进行了对比,发现误差在10%以内,进一步验证了该方法在材料界面热化学反应定量计算方面应用的可行性。

关键词：反应分子动力学高温界面 SiC 热防护材料烧蚀

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基于深度强化学习的办公流程任务分配优化

北京航空航天大学学报 2024年第2期50卷 487-498页

作者：廖晨阳于劲松乐祥立北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学高等理工学院北京100191

在办公平台中存在异构流程任务大量并行的情况,不仅需要任务执行者具有较强的能力,也对协同调度系统的性能提出了要求。采用强化学习(RL)算法,结合协作配合度、松弛度等定量分析,并基于马尔可夫博弈理论提出多智能体博弈模型,实现以总... 详细信息

在办公平台中存在异构流程任务大量并行的情况,不仅需要任务执行者具有较强的能力,也对协同调度系统的性能提出了要求。采用强化学习(RL)算法,结合协作配合度、松弛度等定量分析,并基于马尔可夫博弈理论提出多智能体博弈模型,实现以总体流程配合度和最大完工时间为优化目标的优化调度系统,提高了总体执行效率。以真实的业务系统流程作为实验场景,在相同的优化目标下,对比D3QN等3种深度强化学习(DRL)算法和基于蚁群的元启发式算法,验证了所提方法的有效性。

关键词：工作流任务调度马尔可夫博弈深度强化学习协作度

Mo元素对Al_(0.3)CrFeCoNiMo_(x)高熵合金组织结构、力学性能和腐蚀行为的影响

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材料工程 2024年第1期52卷 118-127页

作者：范世超廖振龙李柔珊逄淑杰北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

为提高Al-Cr-Fe-Co-Ni系高熵合金的力学性能和耐腐蚀性能,研究Mo元素对Al_(0.3)CrFeCoNiMo_(x)(x=0.2,0.4,0.6,0.8,摩尔比,下同)高熵合金的组织结构、力学性能及腐蚀行为的影响。结果表明:随着Mo元素含量的提高,合金由FCC相(x=0.2)转变... 详细信息

为提高Al-Cr-Fe-Co-Ni系高熵合金的力学性能和耐腐蚀性能,研究Mo元素对Al_(0.3)CrFeCoNiMo_(x)(x=0.2,0.4,0.6,0.8,摩尔比,下同)高熵合金的组织结构、力学性能及腐蚀行为的影响。结果表明:随着Mo元素含量的提高,合金由FCC相(x=0.2)转变为FCC+σ双相结构(x=0.4~0.8)。当Mo元素含量由x=0.2增加到x=0.8时,合金的压缩屈服强度和硬度分别由304 MPa和214HV提高到1192 MPa和513HV,塑性应变由>50%降低到5.2%,这主要是由于固溶强化作用和σ相含量增加。该合金系中,Al_(0.3)CrFeCoNiMo_(0.4)和Al_(0.3)CrFeCoNiMo_(0.6)合金具有较高的屈服强度(571~776 MPa)和较好的塑性(塑性应变10.3%~23.8%)。在3.5%(质量分数)NaCl溶液中,Al_(0.3)CrFeCoNiMo_(x)高熵合金发生自钝化,具有较低的腐蚀速率(3.6×10^(-4)~5.9×10^(-4)mm/a),且Mo元素的添加有效抑制了点蚀的发生。合金的耐腐蚀性能随着Mo含量的增加而提高,这与合金表面形成的钝化膜阻抗值和厚度提高有关。适当添加Mo元素可以使Al-Cr-Fe-Co-Ni系合金同时具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。

关键词：高熵合金组织结构力学性能腐蚀行为

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目标机动补偿的动能拦截器增量式制导方法

北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 831-838页

作者：陈旸方艺忠韩拓胡庆雷北京航天长征飞行器研究所北京100076 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 杭州市北京航空航天大学国际创新研究院(北京航空航天大学国际创新学院) 杭州311115 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

面向目标强机动、推力干扰、测量偏差的动能拦截器强抗扰末制导方法设计问题,提出一种目标机动补偿的大气层外动能拦截器增量式强抗扰末制导方法。通过回采推力传感信息、视线转率辅助微分信息,同时联合增量式制导方法与惯性时延的扰动... 详细信息

面向目标强机动、推力干扰、测量偏差的动能拦截器强抗扰末制导方法设计问题,提出一种目标机动补偿的大气层外动能拦截器增量式强抗扰末制导方法。通过回采推力传感信息、视线转率辅助微分信息,同时联合增量式制导方法与惯性时延的扰动估计方法,对目标机动等不确定性和内外部不确定性等带来的扰动进行实时补偿并融合至制导算法,从而实现复杂工况下拦截器对抗机动目标的制导系统扰动降级与鲁棒增强等目的。复杂工况下仿真结果表明:所提方法对强机动目标、测量偏差、推力干扰等多源扰动具有强抗扰能力,并且能够实现精确碰撞式拦截任务。

关键词：动能拦截器增量式制导鲁棒制导扰动补偿机动目标

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轴向间距对单级风扇纯音噪声的影响

航空动力学报 2024年第9期39卷 460-468页

作者：束王坚陈聪聪杜林孙晓峰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京102206 北京航空航天大学航空发动机研究院北京102206

针对单级风扇纯音噪声的远场声辐射预测,介绍了一种混合计算方法。其中,非线性谐波(NLH)方法用于转静干涉载荷声源的计算,声类比方法用以获得自由场的辐射声场,机匣的散射作用通过边界积分方法(BIEM)加以考虑。该混合方法可以同时预测... 详细信息

针对单级风扇纯音噪声的远场声辐射预测,介绍了一种混合计算方法。其中,非线性谐波(NLH)方法用于转静干涉载荷声源的计算,声类比方法用以获得自由场的辐射声场,机匣的散射作用通过边界积分方法(BIEM)加以考虑。该混合方法可以同时预测管道内的声传播和管道外的声辐射。采用NASA的Advanced Noise Control Fan(ANCF)项目中的单级风扇作为研究对象,研究了实验间距下转静交界面位置的影响,确定交界面位置取在转静间距0.5倍,此时和远场声辐射实验结果最为接近。随后研究转静轴向间距对纯音噪声的影响,随着间距的减小,静子表面非定常载荷幅值、远场噪声指向性声压级相应增加。在低频下噪声指向性形状保持一致,高频噪声的指向性形状和声压级变化明显。

关键词：转静干涉交界面轴向间距非线性谐波(NLH)方法边界积分方法(BIEM)

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GNSS-I/MR河流边界及水位测量理论与仿真

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北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 1877-1887页

作者：王峰杨鹏瑜杨东凯北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 北京航空航天大学国际创新学院杭州311115

从几何构型和理论模型2个角度探究全球导航卫星系统干涉/多径反射测量(GNSS-I/MR)技术提取河流边界和测量河流水位的可行性。基于河流/河岸介电常数的差异性和河岸相对于河流存在斜度的事实,定义对河流边界敏感的反-直比和实验变化率2... 详细信息

从几何构型和理论模型2个角度探究全球导航卫星系统干涉/多径反射测量(GNSS-I/MR)技术提取河流边界和测量河流水位的可行性。基于河流/河岸介电常数的差异性和河岸相对于河流存在斜度的事实,定义对河流边界敏感的反-直比和实验变化率2个观测量。在希尔伯特变换估计的载噪比包络和相位的基础上,提出基于一元二次方程求解反-直比和线性拟合实验变化率的估计方法,以及3-阈值最大类间方差识别河流/河岸和循环拟合提取河流边界的方法。基于河流表面的实验变化率测量河流水位,通过搭建仿真平台和设计2种河流场景,仿真验证所提方法的有效性。仿真结果表明:在设定参数下,利用介电常数检测场景1和场景2河流边界的均方根误差分别为1.47 m和1.13 m;实验变化率检测场景1和场景2河流边界的均方根误差分别为0.49 m和0.35 m;场景1和场景2的测量高度和真实值的误差分别为0.09 m和0.13 m。

关键词： GNSS-IR 河流边界河流水位希尔伯特变换最大类间方差循环拟合

GNSS线极化天线干涉信号反演土壤湿度算法测试

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北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 874-885页

作者：李杰杨东凯洪学宝王峰北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 北京航空航天大学国际创新学院杭州311115

利用全球导航卫星系统干涉信号(GNSS-IR)测量土壤湿度已成为热门的研究课题。搭载低成本线性极化天线的智能手机可以方便快捷采集干涉信号信噪比(SNR)。分别仿真垂直和水平线性极化天线采集的GNSS干涉信号,给出2种极化方式下干涉信号SN... 详细信息

利用全球导航卫星系统干涉信号(GNSS-IR)测量土壤湿度已成为热门的研究课题。搭载低成本线性极化天线的智能手机可以方便快捷采集干涉信号信噪比(SNR)。分别仿真垂直和水平线性极化天线采集的GNSS干涉信号,给出2种极化方式下干涉信号SNR波形和反射率随卫星高度角变化的结果。对于垂直极化分量,电磁波会在入射角65°~85°左右时发生全透射,导致干涉信号振荡效果消失,而水平极化不存在该现象。同时,分别仿真右旋圆极化(RHCP)直射和左旋圆极化(LHCP)反射天线采集的GNSS信号,并计算直反射信号的幅值比。在仿真基础上分别利用不同极化天线进行实验,结果表明:采用线性极化天线采集的GNSS干涉信号振荡效果几乎不受卫星高度角的限制,可以为土壤湿度反演提供更多的有效数据,并且反演得到的土壤湿度与同位数据具有良好的一致性,两者的相关性达到0.95。使用搭载圆极化天线的双通道接收机采集北斗系统卫星数据进行对比,相关性达到0.91。对于不同的设备,智能手机采集的GNSS数据占用空间相对比于双通道接收机降低1%,且反演结果相关性接近,由于干涉信号提取直反射信号需要一定的振荡周期,故反演结果的时间分辨率要低于双通道接收机。

关键词：全球导航卫星系统干涉信号线性极化信号幅值比土壤湿度圆极化

SiC_(f)/SiC陶瓷基复合材料高温环境损伤原位监测研究进展

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无机材料学报 2024年第6期39卷 609-622页

作者：吴晓晨郑瑞晓李露马浩林赵培航马朝利北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100191

连续SiC纤维增强SiC(SiC_(f)/SiC)复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐辐照等优点,在先进航空发动机热端部件和核反应堆包壳等领域具有广阔的应用前景。SiC_(f)/SiC复合材料具有纤维、界面、基体等复杂的多尺度结构,其服役环境... 详细信息

连续SiC纤维增强SiC(SiC_(f)/SiC)复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐辐照等优点,在先进航空发动机热端部件和核反应堆包壳等领域具有广阔的应用前景。SiC_(f)/SiC复合材料具有纤维、界面、基体等复杂的多尺度结构,其服役环境苛刻、损伤失效过程复杂,深刻理解与准确分析其在近服役环境下损伤失效模式对于材料和构件的可靠服役具有重要意义。传统的“事后分析”方法无法获取材料在复杂服役环境下的损伤失效过程数据,因此迫切需要发展面向高温服役环境的复合材料原位表征测试技术。本文介绍了基于扫描电子显微镜、数字图像相关、显微计算机断层扫描、声发射、电阻等原位监测方法的基本原理、优势与局限性,重点讨论了以上各种原位监测方法及多种原位监测方法联用在SiC_(f)/SiC复合材料高温环境力学表征中的最新研究进展。最后,总结了SiC_(f)/SiC复合材料高温环境原位监测技术存在的挑战,并对多种原位技术联用、太赫兹辐射等新型检测技术、复杂构件的损伤原位监测方法等未来发展方向进行了初步展望。

关键词： SiC_(f)/SiC复合材料原位监测数字图像相关声发射显微计算机断层扫描综述