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强度−塑性协同的变形镁合金及其微观结构调控研究进展

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中国有色金属学报 2024年第3期34卷 683-702页

作者：王煜烨周海涛李逸孙鑫杨力祥王世伟肖旅上海航天精密机械研究所上海201600 上海航天技术研究院上海201109

变形镁合金经塑性变形后具有更优的综合力学性能,但存在“强度−塑性”不协同的问题,限制了其规模化应用。通过合金化设计和优化塑性加工工艺改善其微观结构能有效实现变形镁合金的强塑协同。本文梳理了近年来“强度−塑性”协同的变形镁... 详细信息

变形镁合金经塑性变形后具有更优的综合力学性能,但存在“强度−塑性”不协同的问题,限制了其规模化应用。通过合金化设计和优化塑性加工工艺改善其微观结构能有效实现变形镁合金的强塑协同。本文梳理了近年来“强度−塑性”协同的变形镁合金的研究情况,并依据性能将其分为高强度型、中等强塑型和超高塑性型三类,同时进一步阐述了实现变形镁合金强塑性从权衡协调到协同提升的微观结构调控方法,包括合金化、细晶化、第二相和析出物调控、织构控制和异质结构形成等;最后,对强度−塑性协同的变形镁合金开发及其微观结构调控研究中值得关注的议题进行了展望。

关键词：变形镁合金强度−塑性协同微观结构合金化

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基于NSGA-Ⅱ的滑油泵叶轮结构优化设计

中国机械工程 2024年第3期35卷 559-569页

作者：孙永国金欣薛冬单建平石晓春哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080 哈尔滨鑫华航空工业股份有限公司哈尔滨150066

滑油泵常需要在高空、低压工况下稳定运转,常会出现供油不足、效率降低等问题。为了得到满足设计要求且具有最佳性能的滑油泵,以某直升机用滑油泵叶轮为研究对象,对其结构进行优化设计。选择高空两个典型工况的效率与扬程作为优化目标,... 详细信息

滑油泵常需要在高空、低压工况下稳定运转,常会出现供油不足、效率降低等问题。为了得到满足设计要求且具有最佳性能的滑油泵,以某直升机用滑油泵叶轮为研究对象,对其结构进行优化设计。选择高空两个典型工况的效率与扬程作为优化目标,利用NSGA-Ⅱ算法对滑油泵叶轮几何参数进行寻优,对优化前后的滑油泵效率、扬程进行对比分析。采用CFD流体仿真及实验方法对优化结果进行对比验证。结果表明:所选优化参数对滑油泵性能有较大影响,优化后的滑油泵叶片位置附近流动更加平稳,高低压区域过渡平缓,能量损失更小,且降低了汽蚀发生的可能性;优化后的滑油泵设计点扬程提高2.6 m,效率提高2.86%。

关键词：滑油泵叶轮优化设计非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ 扬程效率

铣削工艺优化对镍基高温合金加工残余应力分布影响研究

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中国机械工程 2024年第4期35卷 624-635页

作者：张金阳许伟春王笑含江小辉高山上海理工大学机械工程学院上海200093 上海航天技术研究院上海201109 上海航天设备制造总厂有限公司上海200240

镍基高温合金加工残余应力分布状态对产品质量有显著影响,为实现对残余应力的控制,采用仿真与实验结合的方法,研究了工艺参数、刀具参数以及力-热耦合对镍基高温合金残余应力分布的影响。研究结果表明:切削深度的改变会同时影响径向和... 详细信息

镍基高温合金加工残余应力分布状态对产品质量有显著影响,为实现对残余应力的控制,采用仿真与实验结合的方法,研究了工艺参数、刀具参数以及力-热耦合对镍基高温合金残余应力分布的影响。研究结果表明:切削深度的改变会同时影响径向和切向的残余应力;每齿进给量的改变主要影响进给方向残余应力;当转速提高时,温度场作用变强,材料出现软化效应,铣削合力降低,热应力影响逐渐增强。采用参数组合配比的方法得到了最优的配比方案。发动机叶片零件加工实例表明,提出的基于参数优化配比的方法可有效控制镍基高温合金的加工残余应力。

关键词：镍基高温合金有限元残余应力工艺参数切削加工工艺

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“吉林一号”宽幅01B卫星GNSS-R数据风速反演研究

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第1期49卷 56-67页

作者：王峰李建强杨东凯郑琦李峰辉北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 北京航空航天大学宇航学院北京100191 上海航天技术研究院上海201109 上海埃依斯航天科技有限公司上海201109 天津云遥宇航科技有限公司天津300000

为了初步分析和评估“吉林一号”宽幅01B卫星全球导航卫星系统反射(global navigation satellite systemreflectometry,GNSS-R)测量数据反演海面风速的有效性和可用性,建立未标定时延多普勒相关功率峰值信噪比、归一化时延波形前沿斜率... 详细信息

为了初步分析和评估“吉林一号”宽幅01B卫星全球导航卫星系统反射(global navigation satellite systemreflectometry,GNSS-R)测量数据反演海面风速的有效性和可用性,建立未标定时延多普勒相关功率峰值信噪比、归一化时延波形前沿斜率和后沿斜率反演海面风速的模型,得到了反演模型反演风速与ECMWF(European Centre for MediumRange Weather Forecasts)风速的均方根误差。当无严格数据质量控制和数据定标时,时延-多普勒图(delay-Doppler map,DDM)的峰值信噪比、时延波形前沿和后沿斜率的反演风速的均方根误差分别为3.22 m/s、3.67 m/s和3.49 m/s。当控制信噪比大于-6 dB时,DDM峰值信噪比反演的风速的均方根误差满足低风速反演精度2 m/s的需求,但数据量下降为无严格数据质量控制的78.11%;对于前沿和后沿斜率,当信噪比大于-3 dB时,均方根误差小于2 m/s,数据量下降至53.74%。结果表明“,吉林一号”宽幅01B卫星的GNSS-R数据可用于海面风速的测量。

关键词： “吉林一号”宽幅01B卫星星载GNSS-R 海面风速反演时延-多普勒图

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多星姿态协同中的几何鲁棒控制

系统工程与电子技术 2024年第9期46卷 3118-3127页

作者：胡洋刘学超李化义曹芊哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001 航天东方红卫星有限公司北京100094

针对多星系统的姿态协同控制问题,通过不变扩展卡尔曼滤波(invariant extended Kalman filter,InEKF)对航天器进行姿态估计,将航天器的姿态估计与传递矩阵独立;结合无向通信拓扑构建多星特殊正交群(special orthogonal group,SO(3))姿... 详细信息

针对多星系统的姿态协同控制问题,通过不变扩展卡尔曼滤波(invariant extended Kalman filter,InEKF)对航天器进行姿态估计,将航天器的姿态估计与传递矩阵独立;结合无向通信拓扑构建多星特殊正交群(special orthogonal group,SO(3))姿态模型,推导SO(3)上姿态协同误差。然后,基于SO(3)提出基于一致性理论的姿态协同控制算法。其中,利用径向基函数神经网络对虚拟扰动进行拟合补偿,所提出的算法考虑空间扰动,以保证协同控制器适用于整个姿态空间,实现多星姿态协同、跟踪期望姿态和执行器能力约束下的协同。根据LaSalle不变集理论对系统进行分析,证明系统具有全局渐近稳定性。最后,利用六星航天器系统校验了所提姿态协同控制算法的有效性。

关键词：多航天器特殊正交群协同控制径向基函数不变扩展卡尔曼滤波

基于多种群遗传算法的航天复杂系统测试任务调度

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计算机集成制造系统 2024年第4期30卷 1255-1262页

作者：胡涛申立群付晋黄昌彬哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院哈尔滨黑龙江150001 首都航天机械有限公司北京100076

针对航天复杂系统型号较多,传统测试流程与调度设计只能人工定制化排布,效率较低且未有效优化,同时,考虑到航天复杂系统快速测试的迫切需求,提出一种基于多目标遗传算法的航天测试流程自动生成方法。该方法在测试项集合明确的前提下,将... 详细信息

针对航天复杂系统型号较多,传统测试流程与调度设计只能人工定制化排布,效率较低且未有效优化,同时,考虑到航天复杂系统快速测试的迫切需求,提出一种基于多目标遗传算法的航天测试流程自动生成方法。该方法在测试项集合明确的前提下,将测试项抽象为离散事件,以测试总时间和测试资源均衡度为优化目标,充分考虑航天器测试的诸多约束,将其作为遗传算法执行过程中交叉或变异的禁忌项。在初始种群确定后,对测试流程和调度方案进行自动生成和优化。对算例的仿真结果表明,该方法相对于同实验条件下的传统半串行测试方法和单目标优化方法,测试总时间或资源均衡度得到了较大提升。在进一步扩展优化目标和约束项后,该方法可有效提高航天复杂系统测试过程的快速响应能力和可靠性。

关键词：流程优化多种群遗传算法并行任务调度航天复杂系统测试

沸腾传热数值模拟方法及多管耦合应用特性研究

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核动力工程 2024年第2期45卷 130-138页

作者：张振国谭思超李小畅刘思超冯艺黄玉健田瑞峰哈尔滨工程大学核科学与技术学院哈尔滨150001 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院哈尔滨150001

针对直流蒸汽发生器(OTSG)中全流型沸腾传热及一、二次侧耦合换热等复杂物理现象,计算流体动力学(CFD)数值分析普遍面临计算难度大、计算效率低及不确定性大等问题。基于欧拉两流体多相流模型与临界热流密度(CHF)壁面沸腾模型,建立了管... 详细信息

针对直流蒸汽发生器(OTSG)中全流型沸腾传热及一、二次侧耦合换热等复杂物理现象,计算流体动力学(CFD)数值分析普遍面临计算难度大、计算效率低及不确定性大等问题。基于欧拉两流体多相流模型与临界热流密度(CHF)壁面沸腾模型,建立了管内全流型流动沸腾传热数值分析模型,并验证了模型的有效性。基于所验证的模型,开展了数值模型在多管耦合传热下的应用特性研究,明确了该数值模拟方法在多管耦合下的可靠性,并对温度与相分布计算结果对相间作用力模型的敏感性进行了数值分析。研究结果表明:基于欧拉两流体多相流模型与CHF壁面沸腾模型,能够较准确地预测管内水介质由过冷到过热的全流型流动沸腾传热过程,计算的“干涸”点位置及壁面峰值温度与实验值符合较好,最大误差小于10%;基于欧拉两流体多相流模型与CHF壁面沸腾模型的数值方法对多管耦合工况有较好的适用性,计算的二次侧温度与实验结果吻合良好;两相间曳力对壁面温度及空泡份额的计算结果有较明显的影响,但非曳力对壁面温度的影响较小,因此对于大规模工程应用计算,可在分析中不考虑部分相间非曳力的影响。本文研究结果可为OSTG的三维精细化数值分析的模型选择提供有益参考。

关键词：直流蒸汽发生器(OSTG) 欧拉两流体多相流模型流动沸腾耦合换热数值模拟

星下点观测的星载卫星导航反射信号海面风矢量极大似然估计

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1418-1427页

作者：王峰李建强张国栋张琦杨东凯北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 北京航空航天大学宇航学院北京100191 上海航天技术研究院上海201109 中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094 上海埃依斯航天科技有限公司上海201109

该文针对星载全球导航卫星反射计(GNSS-R)镜面反射信号对海面风向不敏感导致海面风向反演难问题,分析非镜向海面散射信号特征,提出星下点非镜向观测模式,定义该模式下海面风矢量敏感特征观测量,在此基础上提出基于星载GNSS-R海面风矢量... 详细信息

该文针对星载全球导航卫星反射计(GNSS-R)镜面反射信号对海面风向不敏感导致海面风向反演难问题,分析非镜向海面散射信号特征,提出星下点非镜向观测模式,定义该模式下海面风矢量敏感特征观测量,在此基础上提出基于星载GNSS-R海面风矢量极大似然估计(MLE)反演算法直接利用两颗及以上导航卫星的星下点非镜向散射信号进行海面风矢量的反演,并提出风矢量搜索算法提高反演效率。通过搭建星载GNSS-R仿真平台验证算法的可行性和评估算法性能。结果表明:所提算法可直接利用非镜向独立观测模式下的多颗导航卫星散射信号反演得到海面风速和风向;多星观测可消除观测几何导致的模糊解从而将海风风向4个模糊解降至2个模糊解,但无法消除海浪谱的对称性导致的海面风向模糊解。在2~25 m/s的风速内,当信噪比(SNR)大于11 dB时,3星观测的风速均方根误差(RMSE)优于2 m/s,风向的均方根误差优于15°。

关键词：全球导航卫星系统反射计极大似然估计海面风矢量遥感

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一种可回收火箭验证机整流罩气动外形优化

飞行力学 2024年第2期42卷 49-53页

作者：刘浩李钧冯刚航天科工火箭技术有限公司湖北武汉431400

针对某型可回收火箭验证机整流罩气动外形优化问题,提出一种CAD/CFD集成仿真优化方法。首先,针对原始外形开展了气动特性计算,揭示了整流罩对全箭气动性能的影响规律。随后,利用FloEFD+HEEDS联合优化方法,以最大法向力作为优化目标,开展... 详细信息

针对某型可回收火箭验证机整流罩气动外形优化问题,提出一种CAD/CFD集成仿真优化方法。首先,针对原始外形开展了气动特性计算,揭示了整流罩对全箭气动性能的影响规律。随后,利用FloEFD+HEEDS联合优化方法,以最大法向力作为优化目标,开展了128个不同整流罩外形的气动性能仿真。结果表明,不合适的整流罩外形会导致小迎角条件下法向力、俯仰力矩系数线性度变差。正迎角条件下,整流罩上下表面的压差引起了负法向力和抬头力矩,从而抵消了箭体产生的部分法向力和俯仰力矩。通过自动寻优算法,得到了满足当前尺寸约束条件下的可回收火箭验证机返回时整流罩最优气动外形,优化后的气动外形法向力系数提升了8倍。

关键词：可回收火箭气动性能整流罩自动优化