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鸭舵式双旋弹舵翼非线性控制力建模与分析

兵工学报 2024年第8期45卷 2607-2616页

作者：赵新新史金光王中原张宁南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

鸭舵式双旋弹通过调节前体滚转角方位进行弹道修正,建立准确的舵翼控制力模型是深入研究其弹道特性和进行弹道设计的关键。综合考虑弹体和各片舵翼之间的干扰作用,在非滚转系中利用傅里叶级数对前体纵向对称面相对复攻角平面方位改变产... 详细信息

鸭舵式双旋弹通过调节前体滚转角方位进行弹道修正,建立准确的舵翼控制力模型是深入研究其弹道特性和进行弹道设计的关键。综合考虑弹体和各片舵翼之间的干扰作用,在非滚转系中利用傅里叶级数对前体纵向对称面相对复攻角平面方位改变产生的周期性效应进行变换,建立适用于该类炮弹大攻角飞行的精确舵翼控制力工程计算模型,从原理上显示其与四片舵翼结构参数、复攻角幅值和相位以及前体滚转角方位间的关系。通过计算流体力学数值方法对不同前体滚转角和复攻角下的舵翼控制力进行仿真分析。研究结果表明:受一对减旋舵和操纵舵的法向力共同影响,舵翼控制力的大小和方向变化均呈现出强非线性特征,在大攻角条件下尤其突出;在任意复攻角和前体滚转角情况下,所建模型能够准确描述鸭舵式双旋弹的舵翼控制力及各因素对它的影响,为该类炮弹的前体结构设计、弹道特性分析和弹道设计等提供了理论依据与参考。

关键词：鸭舵式双旋弹舵翼控制力非线性数值计算

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埋头弹药二次点火过程复杂流场特性

兵工学报 2024年第7期45卷 2282-2293页

作者：郭俊廷余永刚南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为研究大口径埋头弹二次点火过程中燃烧室内部的流场特性,采用基于欧拉-欧拉方法的二维轴对称两相反应流模型,结合动态网格划分理论和用户自定义函数技术,对105 mm埋头式穿甲弹的二次点火内弹道过程进行数值模拟。研究结果表明:可燃导... 详细信息

为研究大口径埋头弹二次点火过程中燃烧室内部的流场特性,采用基于欧拉-欧拉方法的二维轴对称两相反应流模型,结合动态网格划分理论和用户自定义函数技术,对105 mm埋头式穿甲弹的二次点火内弹道过程进行数值模拟。研究结果表明:可燃导向筒破裂后主装药床被点燃,燃气在弹底区域汇聚,形成局部涡流,涡流强度逐渐增大,涡流中心温度逐渐升高;在气相力的作用下,主装药床沿轴向和径向挤压至弹底区域,然后被大量燃气冲散至整个燃烧室;二次点火过程中最大膛底压力为560 MPa,炮口初速达到1650 m/s。

关键词：埋头弹药两相反应流内弹道流场特性数值模拟

等离子射流在模拟液体发射药中扩展特性的数值模拟

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含能材料 2024年第5期32卷 510-517页

作者：薛皓琦余永刚南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

为了深入认识液体工质电热化学炮中等离子射流的点火过程,开展了等离子射流在液体发射药LP1846模拟工质中扩展特性的研究,建立了等离子射流在液体中扩展的二维轴对称非稳态数学模型,并基于液体工质为水的文献实验进行模型验证。在此基... 详细信息

为了深入认识液体工质电热化学炮中等离子射流的点火过程,开展了等离子射流在液体发射药LP1846模拟工质中扩展特性的研究,建立了等离子射流在液体中扩展的二维轴对称非稳态数学模型,并基于液体工质为水的文献实验进行模型验证。在此基础上对等离子射流在LP1846液体发射药模拟工质中的扩展过程进行数值模拟,分析等离子射流在扩展过程中形态的变化以及射流场压力、速度和温度的分布特性。结果表明,扩展过程中由于Taylor-Helmholtz不稳定性,等离子射流和液体发射药模拟工质两相间存在湍流掺混现象,并随着扩展逐渐加剧,表现为射流头部凸出并逐渐轴向拉长形成尖头,同时射流卷吸液体发射药模拟工质在Taylor空腔中产生液滴,且数量逐渐增多。此外,等离子射流扩展过程中近喷孔处由于液体发射药模拟工质回流而出现颈缩现象。射流场由于膨胀波-压缩波交替作用而存在波动现象,且在近喷孔处尤为剧烈,表现为压力场呈现高低压相间分布,速度场也呈类似分布。

关键词：等离子射流液体工质扩展特性湍流掺混数值模拟发射药

突发散热故障时的光伏MPPT变换器控制方法研究

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电力系统保护与控制 2024年第11期52卷 170-178页

作者：谢佳伟应展烽李德明南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

作为光伏发电系统的重要组成,MPPT变换器能够实现光伏电池最大功率点跟踪(maximumpowerpoint tracing, MPPT)控制。但在环境通风不畅和冷却装置失效等突发性散热故障情况下,变换器极易发生过热停机保护,导致光伏电池无法输出功率,严重... 详细信息

作为光伏发电系统的重要组成,MPPT变换器能够实现光伏电池最大功率点跟踪(maximumpowerpoint tracing, MPPT)控制。但在环境通风不畅和冷却装置失效等突发性散热故障情况下,变换器极易发生过热停机保护,导致光伏电池无法输出功率,严重影响光伏发电的可靠性与经济性。为此,以一个300 W级MPPT变换器为对象,对其功率器件温升特性进行了试验分析。随后,结合传统MPPT算法和主动热管理策略,提出了一种突发散热故障时的光伏MPPT变换器控制方法。通过对器件驱动信号占空比的动态限制和开关频率的分级调节,所提方法能够主动调整器件工作损耗,进而充分挖掘变换器输出功率。相关实验表明,所提方法可最大程度保留变换器散热故障时的光伏出力,并减少散热故障修复前的光伏发电经济损失。根据实验结果,构建了所提方法性能评价指标,并分析了方法性能的影响因素。

关键词：光伏发电最大功率点跟踪控制功率器件结温估计主动热管理

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CNT/PVA@碳布膜的光电联合驱动界面蒸发性能研究

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化工学报 2024年第3期75卷 1028-1039页

作者：张昕锐陈雪梅南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

利用电能辅助的太阳能驱动界面蒸发技术是提高淡水产量的一个有效途径,但是如何绿色高效地获取淡水仍是一个挑战。利用带有孔洞的亚克力板作为支撑装置,在碳布上喷涂碳纳米管(CNT)和无水乙醇的混合溶液作为光热电热膜(CNT/PVA@碳布),与... 详细信息

利用电能辅助的太阳能驱动界面蒸发技术是提高淡水产量的一个有效途径,但是如何绿色高效地获取淡水仍是一个挑战。利用带有孔洞的亚克力板作为支撑装置,在碳布上喷涂碳纳米管(CNT)和无水乙醇的混合溶液作为光热电热膜(CNT/PVA@碳布),与隔热装置和供水通道组成一个高效的界面蒸发系统。蒸发性能测试结果表明,该蒸发系统在1个标准太阳光照射下净蒸发速率达到1.5 kg·m^(-2)·h^(-1),而在与2 A电流的联合作用下,净蒸发速率高达5.08 kg·m^(-2)·h^(-1),比仅在1个标准太阳光照射下和仅提供2 A电流的蒸发速率之和高出0.6 kg·m^(-2)·h^(-1)。此外,这种蒸发系统构造简单易于规模化,为绿色高效地提高淡水产量提供了一个新的思路。

关键词：光电联合光热-电热膜界面蒸发蒸发速率绿色高效

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低温破碎及装药结构对内弹道性能影响的数值分析

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火炸药学报 2024年第4期47卷 381-392页

作者：林杨淦刘东尧南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

以大口径火炮密实装药发射安全性为背景,对火药颗粒低温破碎及装药结构对内弹道特性的影响进行了数学建模和仿真分析。针对中心点传火管结构的大口径火炮密实装药,建立传火管及装药床的双一维两相流数学模型,结合膛内火药颗粒应力及破... 详细信息

以大口径火炮密实装药发射安全性为背景,对火药颗粒低温破碎及装药结构对内弹道特性的影响进行了数学建模和仿真分析。针对中心点传火管结构的大口径火炮密实装药,建立传火管及装药床的双一维两相流数学模型,结合膛内火药颗粒应力及破碎度函数,采用数值差分方法对内弹道过程进行数值仿真,研究火药温度及混合装药方案对火药颗粒破碎度及火炮内弹道性能的影响。结果表明,在低温条件下,单一装药结构火药颗粒将发生破碎,且破碎度随温度降低而增大,在-20℃和-40℃条件下,最大破碎度分别达到1.896和2.487,膛内压力分别为690.32MPa和803.64MPa,增幅达到16.4%;在总装药质量6.25kg不变的条件下,小颗粒药装药质量从0增至0.4kg,最大破碎度从2.487减至1.803,膛内压力从803.64MPa减至740.81MPa,由此可见混合装药结构可以有效避免火药颗粒的破碎。

关键词：物理化学火药破碎低温破碎内弹道发射安全性大口径火炮

考虑氯离子侵蚀的预应力节段桥墩时变地震易损性分析

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工程力学 2024年第S01期41卷 74-82页

作者：许家琳张于晔左晓宝南京理工大学安全科学与工程学院南京210094

基于氯离子扩散特性,研究了预应力节段桥墩的时变腐蚀形态,及其全寿命周期内的地震易损性。该文以一近海桥梁结构为研究背景,在原始桥墩基础上设计具有等效抗震能力的预应力节段桥墩,并采用OpenSEES有限元软件进行数值模拟;将预制节段... 详细信息

基于氯离子扩散特性,研究了预应力节段桥墩的时变腐蚀形态,及其全寿命周期内的地震易损性。该文以一近海桥梁结构为研究背景,在原始桥墩基础上设计具有等效抗震能力的预应力节段桥墩,并采用OpenSEES有限元软件进行数值模拟;将预制节段桥胶接缝界面区的氯离子传输特性应用于预应力节段墩,同时综合考虑各类钢筋材料的均匀锈蚀与点蚀,依次使用Pushover分析方法和增量动力分析方法,计算并评定受侵蚀预应力节段桥墩的时变抗震性能与地震需求。研究结果表明:接缝界面区氯离子传输特性改变了桥墩不同高度处的时变腐蚀状态,造成了沿墩高的不均匀腐蚀形态;综合考虑均匀锈蚀和点蚀后,钢筋劣化速度明显高于传统整体现浇墩内部纵筋;全寿命周期内,预应力节段桥墩和整体现浇桥墩的地震易损性呈现不同的变化特征。

关键词：预应力节段桥墩氯离子侵蚀增量动力分析非均匀锈蚀时变易损性

一种分子运动和碰撞双重网格DSMC方法研究

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计算力学学报 2024年第3期41卷 550-555页

作者：刘传瑞王学德南京理工大学能源与动力工程学院南京210094

基于非结构网格与直角网格相结合的策略,提出一种分子运动和碰撞双重网格DSMC实现方法。通过分子的位置坐标信息,实现运动网格与碰撞网格信息交互,从而结合非结构网格的贴体性和直角网格易于控制子网格数量的优点,同时提出并实现了基于... 详细信息

基于非结构网格与直角网格相结合的策略,提出一种分子运动和碰撞双重网格DSMC实现方法。通过分子的位置坐标信息,实现运动网格与碰撞网格信息交互,从而结合非结构网格的贴体性和直角网格易于控制子网格数量的优点,同时提出并实现了基于MCS自适应的动态子网格技术以有效限制分子平均碰撞距离,提高了DSMC方法的通用性和计算精度。通过对超声速圆柱绕流和扩张管道的数值模拟,验证该方法的有效性和高精度性。数值结果表明,本文提出的基于分子运动和碰撞双重网格的DSMC方法提高了流场的分辨率,且通过基于MCS自适应的动态子网格技术,有效地降低了流场的平均碰撞距离,提高了碰撞质量和计算精度。

关键词：双重网格直接模拟蒙特卡洛平均碰撞距离静态子网格技术自适应动态子网格技术

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基于神经网络的比例伺服阀阀芯液动力补偿鲁棒智能控制

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机械工程学报 2024年第4期60卷 126-133页

作者：周宁姚建勇邓文翔南京理工大学机械工程学院南京210094

比例伺服阀广泛应用于智能工程机械、国防装备等高端液压系统中。对于智能比例伺服阀而言,液动力是限制其智能化程度提升最主要的因素。针对上述问题,提出一种基于神经网络的阀芯液动力补偿鲁棒控制器(Flow force compensation neural n... 详细信息

比例伺服阀广泛应用于智能工程机械、国防装备等高端液压系统中。对于智能比例伺服阀而言,液动力是限制其智能化程度提升最主要的因素。针对上述问题,提出一种基于神经网络的阀芯液动力补偿鲁棒控制器(Flow force compensation neural network-based robust controller,FF-NNRC)。首先利用Fluent软件,获取在不同阀芯位移、压力边界条件下的液动力信息,用于模拟真实工况下的液动力扰动。设计神经网络学习逼近液动力扰动,从而在模型前馈补偿项构建液动力动态补偿项,针对系统其他扰动及神经网络估计误差设计鲁棒项加以克服。Lyapunov稳定性理论证明提出的控制策略可以实现系统的有界稳定。仿真结果表明,与传统的PID控制器和基于名义值模型补偿的鲁棒控制器(Model compensation robust controller,MC-RC)相比,所提出的控制器具有更高的控制精度和抗干扰能力。

关键词：液动力计算流体动力学神经网络模型补偿鲁棒控制