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受宽带随机激励的最优反馈控制

振动工程学报 2007年第6期20卷 640-646页

作者：李雪平应祖光浙江大学航天航空学院浙江杭州310027

文章提出了基于平稳响应的随机最优反馈控制策略,研究了受宽带随机激励的Hamilton系统的最优反馈控制。首先应用拟Hamilton系统随机平均法建立平均后的Ito∧随机微分方程;接着求解相应的Fokker-Plank-Kol-mogorov(FPK)方程得到系统精确... 详细信息

文章提出了基于平稳响应的随机最优反馈控制策略,研究了受宽带随机激励的Hamilton系统的最优反馈控制。首先应用拟Hamilton系统随机平均法建立平均后的Ito∧随机微分方程;接着求解相应的Fokker-Plank-Kol-mogorov(FPK)方程得到系统精确平稳解;然后将控制力的均方值和Hamilton能量均值结合作为系统控制指标,得出最优反馈控制规律;最后用两个例子详细说明了这一控制方法的实施过程的有效性,数字模拟结果与理论结果完全吻合。

关键词：最优反馈控制随机平均法 Hamilton能量宽带随机激励平稳响应

主动式气膜冷却对高超声速飞行器等离子体鞘套的影响

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中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2025年第1期64卷 250-256页

作者：徐春光张源耕中山大学航空航天学院广东深圳518107

以钝锥模型为研究对象,采用热化学非平衡计算方法并结合可压缩N-S方程、SST k-ω湍流模型,对钝锥模型肩部台阶喷流和头部逆向喷流流场进行了数值模拟。在考虑不同喷流压强、喷口位置和数量等因素的基础上,分析了主动式气膜冷却对等离子... 详细信息

以钝锥模型为研究对象,采用热化学非平衡计算方法并结合可压缩N-S方程、SST k-ω湍流模型,对钝锥模型肩部台阶喷流和头部逆向喷流流场进行了数值模拟。在考虑不同喷流压强、喷口位置和数量等因素的基础上,分析了主动式气膜冷却对等离子体鞘套的影响。结果表明:高超声速飞行器采用主动式气膜冷却技术时,喷口的数量、位置及喷流压强对等离子体密度均具有显著的影响。肩部的切向喷流可有效抑制模型壁面附近的等离子体密度,进而可能对高频电磁波的传输和目标雷达散射截面(RCS)产生影响。头部逆向喷流可显著改变等离子体的分布情况,不同的逆向喷流参数配置会导致明显的差异。

关键词：高超声速飞行器等离子体鞘套主动式气膜冷却热化学非平衡双温模型

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基于康达效应的高速气流推力矢量喷管

中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2025年第1期64卷 265-274页

作者：姚清河王思淼杨耿超白欣彤李明洋王昱森中山大学航空航天学院广东深圳518107

基于康达效应设计了一种高速气流推力矢量喷管,利用其对流体的偏转作用实现主流方向控制。喷管由主通道以及外侧八个独立气室和出口处的康达壁面组成,可通过气室外部的开合情况来实现八个偏转方向的控制。本文对所设计的高速气流推力矢... 详细信息

基于康达效应设计了一种高速气流推力矢量喷管,利用其对流体的偏转作用实现主流方向控制。喷管由主通道以及外侧八个独立气室和出口处的康达壁面组成,可通过气室外部的开合情况来实现八个偏转方向的控制。本文对所设计的高速气流推力矢量喷管进行了仿真计算,研究了主流速度、气室开合情况及康达壁面曲率三个参数对主流偏转效果的影响。数值模拟结果表明:(1)主流速度在50~160 m/s时,不同的开合组合的偏转效果有较为显著的差异。(2)气室打开数量为奇数时,偏转效果优于偶数。只有一个气室开口时,偏转效果最优。(3)计算得到三维喷管最优康达壁面的曲率是55.26。本文设计的高速气流推力矢量喷管能够达到较好的偏转控制效果,最大偏转角度可达到85.91°。

关键词：康达效应高速气流推力矢量喷管气流偏转

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速度估计模型在大涡模拟中的应用

计算力学学报 2007年第6期24卷 746-750页

作者：杨小龙符松清华大学航天航空学院北京100084 清华大学航天航空学院

介绍了速度估计模型的基本思想及其在物理空间的实现。速度估计模型依靠湍流大尺度的非线性作用估计出小尺度,从而可直接求解亚格子应力项而不需要额外的模型。本文采用该模型对不同雷诺数下的各向同性衰减湍流进行了模拟,并与直接数值... 详细信息

介绍了速度估计模型的基本思想及其在物理空间的实现。速度估计模型依靠湍流大尺度的非线性作用估计出小尺度,从而可直接求解亚格子应力项而不需要额外的模型。本文采用该模型对不同雷诺数下的各向同性衰减湍流进行了模拟,并与直接数值模拟、理论分析和其他亚格子模型的大涡模拟结果进行了比较。也初步考察了网格分辨率、不同精度的紧致格式对大涡模拟结果的影响。

关键词：速度估计模型大涡模拟亚格子模型湍流

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面齿轮副扭转振动建模与分析

清华大学学报（自然科学版） 2018年第10期58卷 888-898页

作者：冯光烁黄旭东兰旭东周明清华大学航天航空学院

面齿轮副在航空领域和汽车领域具有重要的应用前景。扭转振动问题是面齿轮副的核心问题之一。该文研究了面齿轮副扭转振动的建模与分析方法。建立了单输入单输出面齿轮副扭转振动模型，该模型包含非对称时变啮合刚度、间隙非线性、静态... 详细信息

面齿轮副在航空领域和汽车领域具有重要的应用前景。扭转振动问题是面齿轮副的核心问题之一。该文研究了面齿轮副扭转振动的建模与分析方法。建立了单输入单输出面齿轮副扭转振动模型，该模型包含非对称时变啮合刚度、间隙非线性、静态传动误差等因素。基于加载接触分析，提出面齿轮副扭转啮合刚度的计算方法，并对某型面齿轮副的非对称时变啮合刚度进行了计算。通过与Abaqus有限元动力学计算结果进行对比，验证了扭转振动模型的有效性。基于所建立的模型，分析了面齿轮副设计状态时的动态特性，研究了啮合刚度、啮合间隙、静态传动误差、扭矩波动等因素对面齿轮副动态特性的影响，以及面齿轮副蕴含的非线性动力学响应。结果表明：所提出的面齿轮副扭转振动建模方法是有效的，所建立的模型能够用于研究面齿轮副的啮合特性、动态特性，指导以及校核面齿轮副的设计。

关键词：面齿轮扭转振动非对称时变啮合刚度啮合间隙静态传动误差

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信息保存方法在微尺度变温流场中的应用研究

物理学报 2006年第3期55卷 1276-1282页

作者：薛小波姚朝晖何枫清华大学航天航空学院北京100084

在信息保存法(IP)方法的基础上,提出了一个简单易行的温度模型,该模型可以有效模拟计算有温度变化的流动.此外研究发现,在用IP方法模拟计算的流场局部密度变化很大时,如果采用质量守恒方程的二阶中心差分格式更新信息密度时会使计算发散... 详细信息

在信息保存法(IP)方法的基础上,提出了一个简单易行的温度模型,该模型可以有效模拟计算有温度变化的流动.此外研究发现,在用IP方法模拟计算的流场局部密度变化很大时,如果采用质量守恒方程的二阶中心差分格式更新信息密度时会使计算发散,因此建议采用一阶迎风格式更新信息密度.

关键词： IP方法低速流动微尺度变温流动

纳米Ni薄膜在摩擦过程中塑性行为的分子动力学模拟

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金属学报 2009年第2期45卷 137-142页

作者：刘小明由小川柳占立聂君锋庄茁清华大学航天航空学院北京100084

用分子动力学模拟研究了金刚石压头在Ni晶体薄膜上的摩擦过程和薄膜塑性变形行为的纳观机制.结果表明:在摩擦过程中,穿晶层错和棱形位错环是纳米薄膜结构传递塑性变形的两种载体,纳米薄膜晶界捕获位错阻滞了塑性变形向薄膜晶界下方材料... 详细信息

用分子动力学模拟研究了金刚石压头在Ni晶体薄膜上的摩擦过程和薄膜塑性变形行为的纳观机制.结果表明:在摩擦过程中,穿晶层错和棱形位错环是纳米薄膜结构传递塑性变形的两种载体,纳米薄膜晶界捕获位错阻滞了塑性变形向薄膜晶界下方材料中传播.摩擦过程中易在较薄的薄膜表面和薄膜晶界之间产生穿晶层错,穿晶层错的产生增加了薄膜蓄积塑性变形的能力,从而抑制材料表面摩擦力在黏滑过程中的振荡幅度;在比较厚的薄膜中不易生成穿晶层错,在摩擦过程中位错环依次向体材料发射,并与晶界反应,湮灭于晶界,黏滑动摩擦响应与单晶相似.由于不同厚度薄膜塑性变形产生的位错结构不同,使得在摩擦过程中亚表面微结构的演化亦不同.

关键词：摩擦分子动力学模拟纳米薄膜晶界位错

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热智能材料及其在空间热控中的应用

物理学报 2022年第1期71卷 148-154页

作者：曹炳阳张梓彤清华大学航天航空学院北京100084

空间技术等高新领域对智能高效的热控制技术的需求日益提高,而实现智能热控制技术的关键是要实现材料的热物性智能调控,于是热导率可响应外场变化的热智能材料成为了研究的焦点.本文梳理了热智能材料的最新研究进展,从调控机理、调控幅... 详细信息

空间技术等高新领域对智能高效的热控制技术的需求日益提高,而实现智能热控制技术的关键是要实现材料的热物性智能调控,于是热导率可响应外场变化的热智能材料成为了研究的焦点.本文梳理了热智能材料的最新研究进展,从调控机理、调控幅度、应用价值等角度出发,介绍了纳米颗粒悬浮液、相变材料、软物质材料、受电化学调控的层状材料和受特定外场调控的材料等不同种类热智能材料的研究现状,以及以热智能材料为基础的智能热控部件在空间技术等领域的应用.最后,本文对热智能材料未来的研究方向进行了探讨.

关键词：热智能材料热导率空间热控智能调控

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水珠滴落的最小二乘粒子有限元方法模拟

物理学报 2008年第11期57卷 6722-6729页

作者：汤波李俊峰王天舒清华大学航天航空学院北京100084

提出了一种最小二乘粒子有限元方法,用其模拟了二维水珠滴落水面并飞溅散开的过程.该法基于拉格朗日描述,在每个时间步上使用扩展的Delaunay划分更新计算网格,并应用α形方法识别自由面形状;用最小二乘有限元方法离散流体运动的Navier-S... 详细信息

提出了一种最小二乘粒子有限元方法,用其模拟了二维水珠滴落水面并飞溅散开的过程.该法基于拉格朗日描述,在每个时间步上使用扩展的Delaunay划分更新计算网格,并应用α形方法识别自由面形状;用最小二乘有限元方法离散流体运动的Navier-Stokes方程,并推导了一种自适应时间步长方案以提高计算效率和鲁棒性;引入网格拉伸技术修正减小流体质量误差.对水滴飞溅进行仿真,得到了与商用软件Flow-3d比较符合的结果,且具有更清晰锐利的自由面.

关键词：滴落网格划分 α形最小二乘有限元