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广义多边形凸包弹性线递支模拟算法

北京航空航天大学学报 2024年第1期50卷 216-223页

作者：崔钰萍李子涵郑国磊北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

针对诸多领域涉及的平面弯曲图形的凸包计算,提出弹性线递支模拟算法用于计算简单闭广义多边形的弹性包络线。所提算法基于物理模型,通过判断各支点是否受力平衡来判别其是否为弹性包络线上的平衡支点,并据此分别进行前进、回弹和跳跃... 详细信息

针对诸多领域涉及的平面弯曲图形的凸包计算,提出弹性线递支模拟算法用于计算简单闭广义多边形的弹性包络线。所提算法基于物理模型,通过判断各支点是否受力平衡来判别其是否为弹性包络线上的平衡支点,并据此分别进行前进、回弹和跳跃等操作,直至计算出所有平衡支点进而求出其弹性包络线。3种典型的简单闭广义多边形的对比测算表明:所提算法可实时稳健地求解平面任意简单闭广义多边形的弹性包络线,具有高效性和普遍适用性。

关键词：广义多边形曲边形凸包弹性包络线支撑线

时变来流条件下横向射流燃油破碎和雾化特性数值研究

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航空动力学报 2024年第8期39卷 50-59页

作者：张权刘玉英刘坤霖高昭谢奕北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

针对涡轮基组合循环发动机加力/冲压燃烧室模态转化过程中进口气流随时间剧烈变化的问题,以横向射流为研究对象,在来流温度300~800 K、来流速度100~164 m/s和来流加速度20~100 m/s^(2)条件下,采用雷诺平均/离散相模型相结合的方法探讨... 详细信息

针对涡轮基组合循环发动机加力/冲压燃烧室模态转化过程中进口气流随时间剧烈变化的问题,以横向射流为研究对象,在来流温度300~800 K、来流速度100~164 m/s和来流加速度20~100 m/s^(2)条件下,采用雷诺平均/离散相模型相结合的方法探讨了来流加速度对横向射流外轨迹以及索太尔平均直径(SMD)分布的影响,采用大涡模拟/流体体积法相结合的方法探讨了来流加速度对横向射流燃油雾化过程的影响。结果表明:来流加速度对横向射流外轨迹和下游SMD分布几乎没有影响;来流加速度可能引起射流液柱破碎点延后、反向对转涡沿喷射方向分布变宽且沿展向在边缘处强度减弱,但影响并不显著;时变来流对于燃油破碎及雾化特性无明显影响。

关键词：时变来流流体体积(VOF)模型液雾分布轨迹索太尔平均直径(SMD)分布破碎点

适用于激光增材制造γ'相强化镍基高温合金的裂纹控制与成分设计研究进展(特邀)

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中国激光 2024年第10期51卷 3-24页

作者：史淑静李卓杨晨曾子恒程序汤海波王华明北京航空航天大学宁波创新研究院浙江宁波315800 北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室北京100191

γ'相强化镍基高温合金以其良好的高温组织与性能稳定性被广泛应用于航空航天、石油化工、汽车能源等领域,激光增材制造可满足现代工程领域对零部件内部结构优化与自身轻量化的要求,成为镍基高温合金复杂结构零部件制造与修复的新兴技... 详细信息

γ'相强化镍基高温合金以其良好的高温组织与性能稳定性被广泛应用于航空航天、石油化工、汽车能源等领域,激光增材制造可满足现代工程领域对零部件内部结构优化与自身轻量化的要求,成为镍基高温合金复杂结构零部件制造与修复的新兴技术。然而,传统牌号的高强镍基高温合金的成分及强化机制与激光增材制造快速非平衡凝固及固态相变过程不适配,较宽的凝固温度区间和失衡的高温强韧性易引起微裂纹缺陷,难以保证合金的组织完整性和力学性能,严重制约了激光增材制造技术在高性能高温合金中的应用推广。基于此,本文综述了激光增材制造γ'相强化镍基高温合金裂纹的形成原因和影响因素,根据开裂机理从成分修正、成形工艺参数优化、后处理制度调控等方面总结了裂纹控制相关研究进展,探讨了当前能从根源上抑制裂纹的专用合金成分开发策略,并对激光增材制造γ'相强化镍基高温合金的未来发展方向进行了展望。

关键词：激光技术增材制造高温合金裂纹优化与设计

GPU加速高阶谱差分方法在风扇噪声中的应用

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航空学报 2024年第8期45卷 118-132页

作者：张东飞高军辉北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

风扇是大涵道比涡扇发动机的主要噪声源之一,准确预测风扇噪声对声学设计、噪声机制分析具有重要意义。高精度计算气动声学方法是风扇噪声计算的一个重要途径,但是由于巨大的计算资源需求,限制了其在风扇噪声计算上的应用。将图形处理器... 详细信息

风扇是大涵道比涡扇发动机的主要噪声源之一,准确预测风扇噪声对声学设计、噪声机制分析具有重要意义。高精度计算气动声学方法是风扇噪声计算的一个重要途径,但是由于巨大的计算资源需求,限制了其在风扇噪声计算上的应用。将图形处理器(GPU)加速计算方法应用到高阶谱差分计算气动声学求解器中,对不同的GPU和中央处理器(CPU)异构计算模式进行了测试和优化,并分析了影响异构计算效率的瓶颈。在A100 GPU卡上测试的结果表明,相比于28核的CPU计算节点,采用静止网格、运动网格的GPU计算加速比分别为20.4、14.0。将GPU加速的计算气动声学求解器应用到低速风扇噪声数值模拟中,准确预测了管道内前两阶叶片通过频率(BPF)的主导模态,与实验测量结果相比,模态声功率级误差在5 dB以内。

关键词： GPU 异构计算风扇噪声谱差分方法叶轮机械

监控场景下基于单帧与视频数据的行人属性识别方法综述及展望

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年第3期36卷 336-356页

作者：曹雨然逯伟卿于金佐周亦博胡海苗北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室北京100191 北京航空航天大学杭州创新研究院杭州310052

行人属性识别旨在判断目标行人的预定义属性标签,从而生成关于该行人的结构化描述,包括年龄、性别、衣着、配饰等多种层次的语义信息.由于行人属性识别在视频监控领域具有极大的应用潜力,该任务广受研究者关注.随着深度学习的快速发展,... 详细信息

行人属性识别旨在判断目标行人的预定义属性标签,从而生成关于该行人的结构化描述,包括年龄、性别、衣着、配饰等多种层次的语义信息.由于行人属性识别在视频监控领域具有极大的应用潜力,该任务广受研究者关注.随着深度学习的快速发展,研究者提出众多识别行人属性的方法,以获得更为精准的识别结果.针对当前复杂场景下,该任务面临的监控画面不清晰、行人状态变化、遮挡等问题,对监控场景下基于单帧与视频数据的行人属性识别方法进行综述,首先围绕行人属性识别这一任务,介绍其研究背景及任务概念,指出当前研究所面临的问题与挑战;其次根据“单帧图像”和基于视频数据的“序列图像”2种不同的样本类型,对行人属性识别方法进行分类,并依据属性识别过程中所采用的技巧和思路,归纳总结最新提出的行人属性识别方法,概述研究现状;再对当前主流使用的数据集进行分析比较,总结其特点;最后,从状态引导行人属性识别、立体属性、多任务融合、新数据集构建4个方面,思考该领域的未来发展方向并作出展望.

关键词：深度学习智能视频监控多标签分类行人属性识别数据集分析

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面向机加工艺规程文本的实体识别模型

计算机辅助设计与图形学学报 2024年第2期36卷 313-320页

作者：董含笑李豫虎乔立红黄志成北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

为实现非结构化工艺规程文本中关键信息的高效识别,建立一种基于机加工领域词典和神经网络的命名实体识别模型.首先,结合机加工领域词典与jieba分词技术进行数据集的自动标注,并在对工艺参数信息进行标注的过程中将数字和标志字母划分... 详细信息

为实现非结构化工艺规程文本中关键信息的高效识别,建立一种基于机加工领域词典和神经网络的命名实体识别模型.首先,结合机加工领域词典与jieba分词技术进行数据集的自动标注,并在对工艺参数信息进行标注的过程中将数字和标志字母划分为一个分词单位以增强后续特征提取效果;其次,在word2vec词嵌入的基础上,采用双向长短时记忆网络对文本进行特征提取;最后,采用条件随机场综合上下文逻辑以提高关键工艺信息的识别准确率.在包含431条工步内容的数据集上,对所提模型的识别效果进行实验,结果表明,所提模型的准确率、召回率和F1值分别为90.20%,93.88%和92.00%,在与领域内传统模型的对比上具有一定优势,并使用3个不同工艺规程数据集验证了该模型的鲁棒性.

关键词：双向长短时记忆网络条件随机场命名实体识别知识抽取

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面向核事故应急处置的遥操作系统设计与实验研究

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系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1607-1618页

作者：李航侯彦朋丑武胜孟令达北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

针对核事故现场的物理屏蔽严重、应急处置作业条件复杂、作业对象不明确等特点,研究并设计了一款基于动态自组网的机器人遥操作系统。在自组织网络实时Mesh保持良好通讯的情况下,利用叠加在真实回传视频中的虚拟模型,提出一种基于空间... 详细信息

针对核事故现场的物理屏蔽严重、应急处置作业条件复杂、作业对象不明确等特点,研究并设计了一款基于动态自组网的机器人遥操作系统。在自组织网络实时Mesh保持良好通讯的情况下,利用叠加在真实回传视频中的虚拟模型,提出一种基于空间梯度的人工势场力觉引导算法。操作者可通过观察视觉交互系统中模型的变化和感受施加在自研主手的引导力,提高时延条件下的操作效率和临场感。实验表明,核辐射条件下遥操作系统130 m的通讯时延在30 ms以下,可满足视频传输的带宽要求。力觉引导下的物体避障抓取实验验证了算法的可行性和遥操作系统的工程实用性。因此,本文设计的基于动态自组网的机器人遥操作系统,可使操作者以更加直观自然的方式参与到遥操作系统中,有效提高操作员完成复杂遥操作任务的安全性和操作性能。

关键词：核事故遥操作系统自组织网络力觉引导临场感

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微重力下火箭推进系统液氧贮箱内气泡脱离半径研究

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空间科学学报 2024年第1期44卷 122-132页

作者：李文韬黄文昊梁国柱北京航空航天大学宇航学院北京102206

研究微重力下液氧贮箱内气泡脱离半径是运载火箭推进系统推进剂在轨沸腾与换热计算的基础.与常重力和低重力环境不同,微重力下Marangoni效应变得突出.为了求解气泡脱离半径,构建包含浮力、惯性力、压差力、表面张力、黏性阻力和Marangon... 详细信息

研究微重力下液氧贮箱内气泡脱离半径是运载火箭推进系统推进剂在轨沸腾与换热计算的基础.与常重力和低重力环境不同,微重力下Marangoni效应变得突出.为了求解气泡脱离半径,构建包含浮力、惯性力、压差力、表面张力、黏性阻力和Marangoni力的气泡动力学模型.针对现有Marangoni力计算公式适用范围狭窄的问题,依托数值仿真方法,拟合得到了更精确的修正因子计算公式,进而扩充了Marangoni力计算模型的适用范围.使用运载火箭液氧贮箱常规工作压力0.3 MPa下的饱和液氧物性参数,计算得到气泡所受合力随半径的变化关系以及气泡脱离半径随重力的变化关系.结果表明,气泡的脱离行为可以由微重力区、过渡区和低重力区三个区域来划分.微重力区内可以形成厘米级甚至米级的大气泡,而低重力区内只能形成0.1 mm级的小气泡.相比之前的模型,本文模型可以同时适用于三个区,更全面地揭示了微重力下液氧贮箱内的气泡脱离特性,可以为液氧贮箱换热特性分析提供理论支撑.

关键词：微重力液氧贮箱池沸腾气泡动力学 Marangoni效应气泡脱离半径

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基于横截函数的欠驱动航天器姿态跟踪方法

航空学报 2024年第1期45卷 29-39页

作者：段超邵小东胡庆雷吴淮宁北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 天目山实验室杭州310023

针对航天器姿态跟踪任务,考虑一种配置2个独立动量交换型执行机构的欠驱动航天器,提出了一种基于横截函数的任意姿态轨迹跟踪控制律。利用三维特殊正交群SO(3)建立航天器姿态运动学方程,并基于动量守恒条件,将动力学方程与运动学统一写... 详细信息

针对航天器姿态跟踪任务,考虑一种配置2个独立动量交换型执行机构的欠驱动航天器,提出了一种基于横截函数的任意姿态轨迹跟踪控制律。利用三维特殊正交群SO(3)建立航天器姿态运动学方程,并基于动量守恒条件,将动力学方程与运动学统一写成以执行机构输出角动量为控制输入的降阶系统。利用横截条件与Lie代数秩条件构造基于SO(3)的横截函数,其本质为能够任意逼近平衡点的一个嵌入子流形,并基于横截函数与姿态误差建立降阶跟踪控制系统的伴随系统。针对伴随系统,提出了一种光滑静态反馈控制律,利用Morse函数证明了对于任意轨迹闭环系统的最终有界稳定性。进一步针对可行轨迹,基于零动态系统设计了横截函数的参数自调整律,使得在零动态时横截函数趋近跟踪系统的平衡点,证明了闭环系统具有指数稳定性。最后,通过数值仿真验证了提出控制器的有效性。

关键词：欠驱动航天器姿态控制 Lie群横截函数可行轨迹

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