纯引力轨道验证质量辐射计效应与气体阻尼耦合模型的数值分析

辐射计效应和气体阻尼是纯引力轨道验证质量的重要干扰力,是影响纯引力轨道构造水平的重要因素.在纯引力轨道飞行器中,这两种力分别描述了由腔体中温度梯度和验证质量相对运动引起的气体分子作用,两者从不同角度描述了气体分子作用力,均是气体分子作用力的一部分,而两者的耦合模型则可以反映验证质量受到的气体分子作用力总和.针对耦合模型形式复杂的特点,本文以内编队系统为例,利用数值方法分析了耦合模型中的影响因素,这些因素包括内卫星相对运动速度、内卫星半径、外卫星腔体半径、腔体平均温度、腔体温差和腔体平均压力等.对大量计算结果进行了数据拟合,给出了内卫星气体分子作用力与各物理参数关系的拟合公式,和原始计算结果相比,拟合误差在20％以内.     

基于旋量方法的高超声速飞行器三维非线性伪最优制导律设计

针对高超声速飞行器制导过程中的通道耦合问题,设计一种基于旋量方法的三维非线性伪最优制导律。引入角度矢量、视线旋量、视线旋量速度等概念,通过等价性证明,得出视线旋量、视线旋量速度控制分别与视线方位、视线角速度控制具有一致性的结论,从而将制导问题转化为视线旋量和旋量速度的控制问题;基于旋量方法构建弹目视线旋量、视线旋量速度模型,构建得到飞行器制导的三维非线性模型;为避免直接求解Riccati微分方程过程的复杂性,引入伪控制变量,将三维非线性制导模型转化为线性制导模型;分别针对无终端约束和有终端约束情况,基于二次型最优方法得到三维非线性伪最优制导律。该制导律避免了通道解耦,其制导参数又满足一定物理意义下的最优性。仿真结果验证了所设计制导律的有效性。     

用于SiC光学材料高效加工的电弧增强等离子体加工方法*

由于SiC光学材料具有高化学稳定性,使其在普通的等离子体加工中难以获得较高的加工效率。在等离子体加工实验中,我们发现提高等离子体的自身射频电压,可增强等离子体与SiC材料之间的电弧放电作用,而借助电弧的增强作用提高SiC材料的加工效率,因此本文提出了电弧增强等离子体加工方法。为研究电弧的形成原理,本文使用自制的探针分别测量了普通电感耦合等离子体和电弧增强等离子体的电压。并分别使用传统方法和电弧增强方法对S-SiC进行直线扫描加工实验,证明了电弧增强等离子加工方法在加工过程中具有更高的加工效率。     

金属铝管影响下磁共振耦合线圈特性参数变化

为了探究金属物体对磁共振耦合线圈自身特性参数的影响规律,针对现有理论模型不能完全描述金属铝管对线圈特性参数影响规律的问题,构建了金属铝管影响下的磁共振耦合单线圈修正模型,对应开展了仿真与实验研究,并给出了涡电流回路映射电阻R'E和电阻修正量RC具体表达式。研究规律表明:线圈电感参数变化量△L随间隙的增大而减小;线圈电阻参数变化量△R的变化趋势与间隙相关且存在变化趋势分界点,即当铝管与线圈间隙小于10 mm时,线圈电阻参数数值相对放置于空气中是增大的;当铝管与线圈间隙达到15 mm时,线圈电阻参数数值相对放置于空气中是减小的。     

反电动势对无扰载荷航天器精确定向的影响

无扰载荷航天器中非接触式作动器反电动势会引起有效载荷模块与支持模块之间的耦合，影响有效载荷模块的精确定向性能。通过建立无扰载荷航天器的耦合动力学模型，分析非接触式作动器反电动势对有效载荷模块精确定向性能的影响。考虑六支杆立方构型无扰载荷接口，结合拉格朗日方程和牛顿欧拉方法建立有效载荷模块平台动力学模型。推导非接触式作动器的输出力模型，并引入有效载荷模块平台动力学模型，给出考虑非接触式作动器反电动势的耦合动力学模型。将支持模块上飞轮动静不平衡引起的谐振作为干扰力矩，建立了无扰载荷航天器在轨定向状态的Simulink仿真模型。仿真结果表明，反电动势系数越大，干扰力矩对有效载荷模块的影响越大，有效载荷模块精确定向精度越低。     

紧凑型Tesla变压器的参数测量

对设计加工研制的Tesla变压器,根据Smith建议的测量方法,解决了对紧凑Teala变压器耦合系数进行比较准确地测量的问题,实测耦合系数高达0.9,并对耦合系数稍低于理论设计值的原因进行了探讨,同时分析给出了物理原因.此外,根据Teala变压器电路在初次级初、次级短路和低电压充电情形下的实测电压波形,估算出Tesla变压器电路各参数数值.这些数值与理论计算值吻合,并能满足实际高压充电的要求.     

某型车载速射迫击炮自动机典型故障仿真

为分析某型车载速射迫击炮自动机的典型故障,利用SOLIDWORKS建立该自动机的三维模型,利用ANSYS生成弹壳的柔性模态中性文件,导入ADAMS中建立其刚柔耦合动力学模型,通过动力学分析获得连发射击条件下的仿真结果,与试验结果进行比较,证明了所建虚拟样机的可信性,利用ABAQUS分析了炮闩在不同温度下的热应变,进而联合ADAMS进行了该自动机的典型故障仿真研究。仿真结果表明,炮闩温度低于160℃时,该自动机动作受温度变化影响较小,尚可击发,当炮闩温度高于160℃时,自动机动作受到较大影响,温度达到200℃时甚至无法正常击发,仿真结果为后续自动机的结构优化提供了有力支撑。     

基于Ls-Dyna软件的水下弹的外弹道仿真

针对要计算出水中弹道数据,基于Ls-Dyna软件建立了弹-水耦合模型并进行了仿真,水采用MAT_NULL模型和Gruneisen状态方程,弹采用弹塑性材料即MAT_Plastic_Kinematic模型,并在水-弹之间添加控制耦合的关键字,建立了完整的模型,定义了计算模型。数值仿真结果表明:水下弹速度下降很快,由于升力因素存在偏航现象,同时在弹后空间形成逐步拉长而且径向扩大的空腔,形成负压阻碍弹丸运动。     

侵爆弹对框架类建筑物毁伤效果评估研究

为研究侵爆弹对框架类建筑物的毁伤效果,利用LS-DYNA有限元程序对单枚侵爆弹打击四层五跨建筑物进行了数值模拟。该程序利用流固耦合算法来模拟炸药对建筑物的毁伤,为了验证该算法的有效性,进行了房屋内爆炸试验和试验原型数值模拟,房屋内爆炸试验结果与数值模拟结果吻合,验证了该方法的合理性。利用该程序对侵爆弹打击四层五跨建筑物进行了数值模拟,结果表明炸点在第2层走廊中心时建筑物毁伤等级为中度毁伤,为目标毁伤效果评估工作提供了一定的参考。     

双层柱壳的流固耦合模态计算与试验研究

采用结构有限元和内域流体有限元的流固耦合计算方法,对球壳及其内域流体进行有限元离散计算,并将计算所得的模态振动频率与理论结果进行了比较.采用同样的方法,进一步对加筋双层圆柱壳进行了流固耦合的复特征值分析,并求解了其固有频率和振型.试验分别对双层柱壳充水和不充水情况下模态和模态频率进行了测量,结果证实了数值计算方法的正确性.