转动惯量测试仪的改进与应用

为了更准确地测出不同形状物体的转动周期,在转动惯量测试仪上加了角度范围为0°～180°的尺子,学生能够直接读出初始摆角;每次测量的摆角不变,弹簧扭转系数也不发生变化,使得实验测量容易而又精确。文章还介绍了如何测量和计算物体的转动惯量和误差的数据处理过程,能够达到良好的教学效果。     

准圆锥摆运动中摆角的测量

借助3个位移传感器,利用矢量积推导出一种近似算法,实现了准圆锥摆运动中摆角的测量.针对实际应用中测量结果误差较大(介于±0.10°)的问题,从计算公式的近似误差、传感器的倾角、传感器的灵敏度变化和零位漂移以及设备的机械加工和装配精度4个方面,分析了它们对于测量结果的影响,得出误差主要来源于传感器的灵敏度变化.给出了后续改进方案,使得测量精度提高到±0.02°的范围.     

三线摆测量转动惯量的误差分析

本文针对用三线摆测量刚体转动惯量时所存在的误差,通过实验和理论分析,讨论产生误差的原因及解决的方法。     

翼型摆角对气动性能的影响分析

基于NREL S809翼型,研究尾翼摆角对于翼型气动性能的影响.通过对比升阻力系数的模拟值与实验值,排除了网格质量对翼型气动性能的影响,验证了利用S-A(Spalart-Allmaras)湍流模型对风力机翼型进行计算的有效性,确定了合理的模拟方案,分析了翼型的气动性能.在此基础上,将S809翼型进行了尾缘变形,生成S809上摆-5°、下摆5°、10°及15°这4种变形翼型.再利用CFD(computational fluid dynamics)软件对它们进行数值计算,分析了各个翼型升阻力系数及流场特性.研究表明,随着尾缘下摆角度的增加,变形翼型上下表面压差逐渐增大,下摆翼型在升阻力特性方面有较大改善.但随着翼型下摆角度的增大,翼型产生分离涡的攻角却随之减小,更易失速.而上摆翼型升阻力特性及失速特性均不如原始翼型.     

基于三线摆的重力加速度测量设计方案

根据转动惯量的平行轴定理,提出了用三线摆测量重力加速度的一种新方案,从而提高了实验测量精度,并对实验的不确定度来源进行分析.实验测量结果与当地公认重力加速度值比较吻合.     

用三线摆测量转动惯量的研究

本文给出三线摆测量转动惯量的新方法。实验表明此方法简便,误差较小。     

摆球大角度摆动实验规律研究

中学物理实验条件下,至少在摆角不超过15°时,各种摆角下测出的周期T及重力加速度g没有明显变化。在3%的误差范围内,同样无法判定g与摆球质量m之间存在联系。     

摆角、摆长和摆锤大小对摆的周期影响研究

采用理论分析和实验研究相结合的方法,分别研究了摆角、摆长和摆锤大小对摆的周期的影响。在摆角小于5°、摆长在1 m左右和摆锤半径较小时,并忽略空气阻力的情况下,两种理论方法计算的结果与实验测量结果相一致,可把这种摆当作单摆来处理。     

用补充法测物体的转动惯量

三线摆是研究转动惯量平行轴定理的重要仪器之一。在测量中使用传统方法用三线摆测量物体转动惯量时误差往往过大。而用补充法将两物体分别置于三线摆下摆盘的上下，使两物体的整体重心在下摆盘上，从而大大降低误差。     

太阳高度角对大气偏振模式航向解算误差影响分析

太阳子午线是大气偏振模式中重要的特征,可以将其作为导航的参考基准,从而获取其中所蕴含的重要导航信息;因此通过检测大气偏振模式中太阳子午线的位置,可以得到运动载体的二维航向信息。仿真实验结果表明,在不同太阳高度角时,太阳子午线的提取精度和航向解算精度都会受到影响。太阳高度角小于30°时,航向角误差维持在0.02°以内,在解算时可忽略;当太阳高度角在30°~60°时,航向角误差从0.02°开始缓慢增大为0.05°;当太阳高度角大于60°时,航向角误差急剧增大,最大可达0.1°以上;而当太阳高度角达到90°时,则完全不能进行航向测量。经过理论分析得出,当太阳高度角增大时,太阳子午线附近特征点分布区域会发散,在利用最小二乘法进行拟合时造成了误差。依据该分析可以在今后的航向解算时进行相应的误差补偿、优化算法以提高航向解算精度。     

影响金割效应物理摆振动周期的因素

金割效应物理摆是用黄金分割法优选物理摆周期极值的自制仪器,摆的振动周期是重要的物理量,也是测量的主要参数.当存在空气阻尼、摆角过大或增加配重时都会使周期发生变化,只有把握好影响物理摆的振动周期的各种因素, 才能保证测量结果的准确可靠,收到良好的效果.     

单摆问题的一种数学处理

在工程计算中，单摆的周期通常都是由近似公式Ｔ＝２πｌｇ计算而得。但此公式只能在精度要求不是很高，并且摆角很小（通常小于５°）的情况下能够得出较满意的结果。当精确度要求较高时，以及摆角较大时就会产生很大的误差。运用数学手段讨论此问题，以期大大提高其精确度，并给出相应的计算公式。     

HAG-UUV机翼挂载飞行状态流体特性仿真

利用数值仿真的方法研究了高空滑翔无人水下航行器(HAG-UUV)在机翼下挂载飞行状态的流体动力特性.在水平面和铅垂面内,分别分析了HAG-UUV受到的流体扰动.考虑机翼与HAG-UUV的耦合状况,运用Ansys CFX软件完成了数值仿真.研究了无人水下航行器浮心到机翼中线距离540~940mm、攻角-5°~20°及侧滑角-15°~15°等工况对挂载状态的影响,绘制了对HAG-UUV受到的流体作用力和力矩曲线.结果表明:UUV浮心到机翼中线距离小于760mm时壁面效应明显,HAG-UUV在竖直方向受到的流体作用力显著增加;攻角变化会极大改变UUV受到的流体作用,当侧滑角从-15°变化到15°时,UUV受到的流体作用并不关于0°侧滑角对称.当侧滑角为0°时,UUV仍受到流体侧向作用力和偏航力矩的干扰,产生这一现象的原因在于后掠型机翼使流场产生侧向诱导速度.     

三线摆测量刚体转动惯量实验的不确定度分析

不确定度是大学物理实验中反映测量结果可靠程度的重要指标,但在教学中由于计算过程较为复杂而往往被忽略.本文以三线摆测量刚体转动惯量实验为例系统地讨论了不确定度,并给出了计算方法;分析了不确定的来源,并提出了改进措施.     

前轮自激摆振分岔特性研究

根据非线性理论研究了某非独立悬架汽车前轮自激摆振的分岔特性.利用非线性系统Hopf分岔发生的条件编制计算自激摆振分岔车速的MATLAB程序,绘制了不同转向结构参数、轮胎结构参数以及前轮定位参数对应的右车轮摆角幅值随车速变化的分岔图,分析了各参数对自激摆振的影响.结果表明,某些参数变化导致自激摆振发生时最大振幅所对应的车速改变;转向机构刚度、轮胎侧偏刚度和拖距对自激摆振的幅值影响较大.     

基于坐标变换与距离测定的三线摆方法

针对传统测试方法的局限,提出一种改进的三线摆方法。该方法无需角度测量即可同时测定复杂刚体或结构的10个惯性参数,包括1个质量、3个质心坐标、6个转动惯量与惯性积参数。介绍运用三线摆测定惯性参数的原理、基本关系式与关键步骤,包括利用配重辅助姿态调整、测定距离以确定空间点坐标以及计算坐标变换矩阵。说明了测试误差的构成,并提出误差评价指标。测试实例显示,该方法具有足够精度,且因避免了角度测量而具有更高的效率。     

基于扭摆法的转动惯量测量

利用扭摆法测量物体的转动惯量,受到待测物体摆动周期测量误差、装配位置偏移误差和轴线倾斜误差的影响,虽然这些相对误差总合γ<0.1%,为了使测量结果更加精确,实践中应该注意扭摆的水平、光电门与挡光杆的垂直、待测物重心的位置、人为误差的影响以及待测物与标准件形状、质量的相近性等.初摆角和摆动次数对测量周期没有影响.     

用三线摆测物体转动惯量的误差分析

本文分析了用三线摆测物体转动惯量的误差来源,并采取相应措施,反复测试研究,提高实验精度,用以指导课堂教学。     

应用微型计算机提高摆的振幅衰减测量精度

为了提高摆的振幅衰减的测量精度,采用下列改进方法：使用CCD线阵—2048个发光元件平均分布在3 cm的单元中,用来代替光电池.应用微型计算机控制系统收集光标数据.使测量的电压转换为被反射的扭转角的数字逻辑信号.当摆和感应器中的反射镜之间距离达3 m时,扭转角度为5×10^-6rad.     

90°摆角无偏置曲柄摇杆机构及其应用

曲柄摇杆机构应用广泛,90°摆角无偏置曲柄摇杆机构是其中一种特殊机构,具有很大的应用价值。应用图解解析法分析了无偏置曲柄摇杆机构的杆长关系,在此础上,分析了具有合适传动角的90°摆角无偏置曲柄摇杆机构的特点,得到了四个杆长之间的比例关系与约束关系,并用两个应用实例做了验证,结果表明所得结论大大简化了90°摆角无偏置曲柄摇杆机构的设计过程。