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全局减方差方法在大空间γ辐射场计算中的应用

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核技术 2024年第2期47卷 109-118页

作者：刘利左应红牛胜利朱金辉商鹏王学栋西北核技术研究所西安710024

为了提高大空间γ辐射场全局计算效率,开展了全局减方差(Global Variance Reduction,GVR)方法在大空间γ辐射场计算中的应用研究。针对计数栅元/网格体积差异造成的过度分裂问题,引入体积修正因子修改全空间权窗参数。体积修正后的基于... 详细信息

为了提高大空间γ辐射场全局计算效率,开展了全局减方差(Global Variance Reduction,GVR)方法在大空间γ辐射场计算中的应用研究。针对计数栅元/网格体积差异造成的过度分裂问题,引入体积修正因子修改全空间权窗参数。体积修正后的基于通量的GVR方法计算的全局品质因子(FOMG)比直接模拟提高约39倍。针对非计数区计算耗时问题,提出了非计数区修正方法,使得FOMG因子进一步提高40%。在引入体积和非计数区修正的基础上,在大空间γ辐射场计算中与基于粒子误差、权重、径迹、数目、能量、碰撞和通量的7种GVR方法进行对比。结果表明:7种GVR方法计算的FOMG因子比直接模拟提高2~3个量级,基于误差的标准差σ降低2~3个量级;而基于权重的GVR方法计算的FOMG因子比直接模拟提高2304倍,在所有GVR方法中减方差效果最好。在基于通量的GVR方法中引入光滑因子SI后,模拟计算的权窗下限随SI增加而减小,FOMG因子随SI的增加先增加后减小。当SI=0.8时,该方法计算的FOMG因子最大,比直接模拟提高3246倍。

关键词：全局减方差全局权窗体积修正因子大空间γ辐射场蒙特卡罗模拟

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针栓式变推力固体火箭发动机中针栓所受载荷

航空动力学报 2024年第7期39卷 263-273页

作者：武婷文王健儒白彦军张璞西安航天动力技术研究所西安710025 航天动力技术研究院西安710025

为研究不同因素对针栓式变推力固体火箭发动机内流场流动特性、发动机性能参数及针栓所受载荷的影响,探究其控制性能,采用数值仿真的方法,对不同针栓型面及针栓尾部凹槽设计下的喷管内流场进行计算研究.结果表明:针栓式变推力固体火箭... 详细信息

为研究不同因素对针栓式变推力固体火箭发动机内流场流动特性、发动机性能参数及针栓所受载荷的影响,探究其控制性能,采用数值仿真的方法,对不同针栓型面及针栓尾部凹槽设计下的喷管内流场进行计算研究.结果表明:针栓式变推力固体火箭发动机的推力调节范围很大,针栓受力变化也大;针栓型面的改变对针栓载荷无显著影响,最大载荷下降28%;针栓尾部凹槽的设计可以在较大程度上平衡针栓载荷,最大载荷下降56%;针栓阀体导流槽的设计对于针栓所受载荷的降低有显著作用,最大载荷下降91%,大大增强了针栓式变推力固体火箭发动机的控制性能.

关键词：针栓固体火箭发动机载荷分析针栓型面凹槽平衡导流槽设计

融合特征重组和注意力的小样本战斗部破片群目标检测

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光学精密工程 2024年第12期32卷 1929-1940页

作者：和萌武江鹏梁超胡鹏宇任媛贺翾刘强辉西安现代控制技术研究所陕西西安710065

战斗部破片群运动参数对弹药毁伤威力评估具有重要的意义。针对破片尺寸较小、背景信息复杂以及破片数据样本少导致的破片检测精度较低的问题,本文提出一种YOLOv5-FD的战斗部破片群目标检测方法。首先,在网络输出端增加微小目标检测层,... 详细信息

战斗部破片群运动参数对弹药毁伤威力评估具有重要的意义。针对破片尺寸较小、背景信息复杂以及破片数据样本少导致的破片检测精度较低的问题,本文提出一种YOLOv5-FD的战斗部破片群目标检测方法。首先,在网络输出端增加微小目标检测层,将原始的三尺度改为四尺度,并在特征融合网络中引入内容感知特征重组(Content Aware ReAssembly of Features,CARAFE)上采样模块替换原有的最近邻插值上采样,减少小目标特征信息损失,提高弱小破片的提取能力。其次,在特征提取网络引入坐标注意力模块(Coordinate Attention,CA),加强对破片特征的提取,弱化背景信息,抑制复杂背景的干扰。最后,在模型训练过程中引入模型不可知元学习方法(Model Agnostic Meta Learning,MAML),达到仅用小样本破片数据集实现较高的检测性能。实验结果表明,YOLOv5-FD破片检测算法在自制破片数据集中,精确率达到了90.5%,召回率达到了85.4%,平均精度mAP_0.5达到了88.2%,与原始YOLOv5s算法相比分别提高了7.1%,7.9%和7.5%,有效提高了破片目标检测准确性。

关键词：高速破片目标检测 YOLOv5 特征重组注意力机制元学习

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航天器自组网技术实践与展望

航空学报 2024年第5期45卷 117-127页

作者：苏继东徐伟琳翟盛华王伟何亚婷中国空间技术研究院西安分院载荷总体部西安710100 中国空间技术研究院西安分院空间通信与导航技术研究所西安710100 中国空间技术研究院西安分院空间天线技术研究所西安710100

空间自组网技术的研究对提升航天器编队空间拓扑适应能力、星间链路可靠性和卫星网络故障容错能力具有重要的意义。随着航天任务对星群规模和多星协同能力的要求越来越高,科研工作者对航天器自组网技术进行了深入研究,并取得了显著成果... 详细信息

空间自组网技术的研究对提升航天器编队空间拓扑适应能力、星间链路可靠性和卫星网络故障容错能力具有重要的意义。随着航天任务对星群规模和多星协同能力的要求越来越高,科研工作者对航天器自组网技术进行了深入研究,并取得了显著成果。主要梳理了航天器组网任务的拓扑构型、链路特点、轨道构型,分析了航天器组网的特点与发展趋势。同时介绍了应用于航天器自组网领域的基于节点拓扑规划的时频同步测量技术、网络多域信息主动认知的组网路由技术、基于相控阵捷变波束指向的自组网通信技术等。最后,思考总结了一些开放性问题及其发展趋势,可为后续从事该方面的研究人员提供参考和借鉴。

关键词：空间自组网拓扑规划时间同步测量多域信息认知捷变波束控制

基于阶跃阻抗谐振器的四阶频率可调滤波器设计

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电子科技大学学报 2024年第3期53卷 359-365页

作者：李双李胜先刘军张能史曼西安空间无线电技术研究所西安710100

提出一种基于阶跃阻抗谐振器的紧凑型四阶四零点频率可调滤波器设计。滤波器使用变容二极管加载的阶跃阻抗谐振器(VL-SIR),有效拓宽了滤波器的调谐范围。在VL-SIR之间引入交叉耦合,从而在滤波器通带近端产生一对传输零点,显著提高了滤... 详细信息

提出一种基于阶跃阻抗谐振器的紧凑型四阶四零点频率可调滤波器设计。滤波器使用变容二极管加载的阶跃阻抗谐振器(VL-SIR),有效拓宽了滤波器的调谐范围。在VL-SIR之间引入交叉耦合,从而在滤波器通带近端产生一对传输零点,显著提高了滤波器的选择性。同时,引入源和负载端的交叉耦合,在通带远端生成一对传输零点,以提高带外抑制。此外,采用基于VL-SIR的频变耦合结构来实现恒定绝对带宽。仿真结果与实测结果吻合良好。测量结果显示,可调滤波器频率调谐范围为0.78~1.15 GHz,3 dB绝对带宽约为55±3 MHz,滤波器的回波损耗大于10 dB,插入损耗约为2.8~3.3 dB。

关键词：带通滤波器微带可调滤波器变容管加载的阶跃阻抗谐振器

水下爆炸冲击波和气泡行为自由面效应的实验研究

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爆炸与冲击 2024年第8期44卷 147-158页

作者：方厚林卢强郭权势李国亮刘存旭陶思昊张德志西北核技术研究所陕西西安710024

为研究自由面对水下爆炸冲击波、气泡行为和由气泡与自由面强耦合作用形成水幕的影响,设计了小当量PETN球形装药近水面水下爆炸实验系统,开展了5种典型工况水下爆炸实验,采用高速相机和压力传感器分别获取了气泡和水幕形态演变过程、水... 详细信息

为研究自由面对水下爆炸冲击波、气泡行为和由气泡与自由面强耦合作用形成水幕的影响,设计了小当量PETN球形装药近水面水下爆炸实验系统,开展了5种典型工况水下爆炸实验,采用高速相机和压力传感器分别获取了气泡和水幕形态演变过程、水中测点压力时间历程。根据冲击波、气泡时序特征分别分析了其自由面效应,冲击波主要变现为截断效应,气泡与自由面相互作用表现为复杂的气泡形态演化和水幕生成及演化,通过高速图像结合压力时间历程分析,进一步从气泡水平半径、中心偏移位移和水幕最大高度定量分析气泡自由面效应。结果表明:随着爆深的减小,水面反射波程差减小,自由面对冲击波的截断效应增强,即冲击波正压作用时间减小,实测截断时间差与计算时间差的最大偏差为6.81%;随着比例爆深减小,自由面效应加剧,气泡和水幕形态趋于复杂化;气泡由球形演变为卵形以及更加复杂的形态,水幕由单一的水冢,逐渐转变为水冢-顶端飞溅水柱、水冢-垂直喷射水柱-水射流等复杂形态;气泡水平半径从第2个脉动周期不再保持脉动特征过渡到第1个脉动周期,甚至到第1次气泡膨胀阶段;气泡水平半径中心偏移位移呈现出两段式变化规律,在前期偏移位移快速增加阶段(偏移位移范围0~20 mm),4种比例爆深偏移位移呈现出近似线性变化规律,线性系数相近。

关键词：水下爆炸冲击波气泡行为自由面效应

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固体火箭超燃冲压发动机点火燃烧过程实验研究

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推进技术 2024年第1期45卷 144-152页

作者：陈端毓田维平董新刚黄礼铿张璞西安航天动力技术研究所陕西西安710025 航天动力技术研究院陕西西安710025

为解决硼基贫氧燃料固体火箭超燃冲压发动机补燃室内硼颗粒超声速点火燃烧难题,设计制造了在超声速燃气射流掺混区域开设观察窗的点火燃烧过程试验样机,开展了含硼贫氧固体燃料的超声速点火试验。试验模拟了26 km,Ma5.9的飞行工况并通... 详细信息

为解决硼基贫氧燃料固体火箭超燃冲压发动机补燃室内硼颗粒超声速点火燃烧难题,设计制造了在超声速燃气射流掺混区域开设观察窗的点火燃烧过程试验样机,开展了含硼贫氧固体燃料的超声速点火试验。试验模拟了26 km,Ma5.9的飞行工况并通过高速摄像获得了点火燃烧过程的火焰形态。试验结果表明:掺混增强装置可以显著改善补燃室内存在的分层流动和一次燃气气固两相分离的现象,为硼颗粒提供良好的点火条件从而提升其附近硼颗粒的点火燃烧性能。通过合理设计掺混增强装置位置,将硼颗粒在一次燃气喷注口附近的高温点火区点燃比在补燃室中段点燃具有更高的燃烧效率,本文设计的燃烧组织结构在试验中实现了硼贫氧固体燃料0.812的燃烧效率。

关键词：固体火箭超燃冲压发动机含硼贫氧燃料掺混增强装置燃烧性能补燃室

磁质谱高丰度灵敏度阻滞过滤器研制与性能测试

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质谱学报 2024年第5期45卷 600-608页

作者：袁祥龙沈小攀翟利华李飞腾邓虎徐江冯磊李志明西北核技术研究所陕西西安710024

阻滞过滤器是商用磁质谱仪提高丰度灵敏度的关键部件。本研究基于离子光学基本原理,利用离子光学仿真软件SIMION8.1设计了由5个电极构成的阻滞过滤器,其结构小巧,尺寸仅为(40×50×50) mm3。在能量筛选基础上,该阻滞过滤器还具备方向筛... 详细信息

阻滞过滤器是商用磁质谱仪提高丰度灵敏度的关键部件。本研究基于离子光学基本原理,利用离子光学仿真软件SIMION8.1设计了由5个电极构成的阻滞过滤器,其结构小巧,尺寸仅为(40×50×50) mm3。在能量筛选基础上,该阻滞过滤器还具备方向筛选功能,极大地增强了对杂散离子的滤滞能力。将该阻滞过滤器应用于国产热表面电离质谱仪,并进行不同电压条件下传输效率和丰度灵敏度的测试。结果表明,在不影响主离子束传输效率和峰形的基础上,该阻滞过滤器成功将该仪器的丰度灵敏度指标从所设计的阻滞过滤器可为国产高性能磁质谱仪的研制提供重要的技术支撑。

关键词：热表面电离质谱(TIMS) 丰度灵敏度阻滞过滤器杂散离子传输效率

超音速分离线喷管大摆角状态下化学烧蚀动态仿真

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固体火箭技术 2024年第2期47卷 164-172页

作者：廖栩锋田维平王健儒曹涛锋西安航天动力技术研究所西安710025 航天动力技术研究院西安710025

针对超音速分离线喷管大摆角状态下化学烧蚀导致的壁面退移,基于动网格技术建立了相应的动态仿真模型,实现了对不同燃烧室条件下喷管化学烧蚀率的预示。初步稳态计算得到喉部烧蚀率为0.048 6 mm/s,高出试验结果5.67%,验证了仿真设置的... 详细信息

针对超音速分离线喷管大摆角状态下化学烧蚀导致的壁面退移,基于动网格技术建立了相应的动态仿真模型,实现了对不同燃烧室条件下喷管化学烧蚀率的预示。初步稳态计算得到喉部烧蚀率为0.048 6 mm/s,高出试验结果5.67%,验证了仿真设置的合理性。以此状态结果为瞬态计算的初场,进行相应的化学烧蚀动态仿真计算。该喷管的矢量角放大系数在0.5 s仿真时间内因壁面退移减小了0.42%,对称面下侧分离线结构附近因燃气流动受阻成为喷管烧蚀最严重的位置,烧蚀率为0.074 5 mm/s。增大燃烧室压强或温度,会导致同周向位置的分离线后侧与前侧壁面烧蚀率比值减小。对于分离线附近型面变化较小处,压强5.5 MPa增加到7.5 MPa,该比值减小了10%,温度3200 K增加到3600 K减小了15%。

关键词：超音速分离线喷管化学烧蚀动网格数值仿真