小型航天器液化气推进系统的数值模拟

为研究小型航天器液化气推进系统的工作性能,依据质量、能量守恒方程建立了一维、单组元液化气自蒸发过程的数值模型。利用模型对温度、压力、质量流量等主要参数进行了理论仿真,并搭建试验平台进行测试验证。N2O自蒸发实验表明,模型仿真与相应测试结果吻合良好,证明了该模型在假设条件下的有效性。该数值模型适用于所有真实气体的液化气推进、冷气推进,以及外太空真空、零重力条件下的液化气推进。研究结果可用于评估小型航天器的液化气发动机。     

充液航天器姿态稳定分析的Casimir方法

充液航天器中的液体燃料晃动将可能导致航天器姿态不稳定性现象的发生．本文采用哈密顿动力学方法研究了半充液航天器姿态运动的稳定性问题．首先将晃动液体等效为弹簧质量块力学模型,建立了液体晃动与航天器姿态多体耦合动力学系统的哈密顿方程,并进一步推导了与耦合动力学系统相关的Casimir函数;借助于Casimir函数并采用李亚普诺夫稳定性理论推导出耦合系统的稳定性和非稳定性条件,最后给出了数值仿真结果及相关结论．     

基于中心差分卡尔曼滤波的航天器视觉相对导航算法研究

在航天器视觉相对导航过程中,量测方程的非线性特性会影响航天器相对位姿的估计精度.分析了扩展卡尔曼滤波方法(EKF)将非线性模型线性化时存在的缺点,研究了中心差分卡尔曼滤波方法(CDKF),提出用中心差分卡尔曼滤波方法来解决视觉导航中两航天器的相对位姿估计问题,并给出了EKF与CDKF的仿真结果.仿真结果表明在相同条件下,CD-KF算法比EKF具有更高的精度和稳定性,该方法能够在航天器视觉相对导航中应用.     

竹质框架模型动力试验的数值仿真研究

为了确保进一步研究设置耗能减振装置结构仿真分析的可靠性,首先借助于小型振动台,对无耗能减振装置的三层竹质框架模型进行了振动台试验,测试了实际模型的自振频率和不同测点加速度时程数据。其次利用有限元计算软件MIDAS/Gen建立竹质框架数值模型,分别通过调整数值模型竹材的弹性模量和阻尼比,使数值模型与实际模型的自振频率和加速度时程数据最大值相等的方式进行数值仿真研究。仿真研究得到的数值模型与实际模型的加速度时程曲线吻合良好,并证实了结构的阻尼比取值随地震波振动强度的增大而增大的结论。     

失事航天器高速入水砰击数值模拟研究

针对失事航天器入水砰击过程中水动力系数求解精度较低的问题,基于流体体积(VOF)多相流模型和自然空化条件建立了复杂结构物高速入水砰击数值模型,模拟圆柱体入水砰击过程,对砰击荷载、阻力系数、速度和加速度变化规律进行预报,并将数值模拟结果与试验结果进行了精度对比,验证了本研究方法的精确性.在此基础上以典型航天器为研究对象,...     

GDI汽油机喷雾模型的改进和数值模拟

缸内直喷式 (GDI)汽油机可以大幅度提高汽油机的燃油经济性 ,而合理的混合气浓度分布是 GDI稳定工作的关键。该文在 KIVA- 3V原代码程序的基础上建立了 GDI的汽油喷雾和混合气形成的数值模型 ,并对不同喷射条件下的汽油伞喷方案进行了数值模拟。模拟结果说明 :混合气浓度对燃油蒸发模型物性参数计算有较大的影响 ,混合气浓度梯度修正的蒸发模型能更好地模拟汽油的蒸发过程 ;通过引入 Rosin- Ramm ler燃油粒子质量分布和改进的液滴运动阻力模型使模拟计算结果与高压旋流汽油喷雾的试验结果更加吻合。     

矢量喷水推进式水下机器人的建模仿真与验证

为提高小型水下航行器的机动性与可控性,构建了一种基于矢量喷水推进系统的新型多自由度水下机器人。为使该机器人具有理想的运动特性和优异的操控性能,对其进行了理论建模、数值仿真与实验验证。首先建立其运动学和动力学模型,分析多矢量推进作用对机器人运动姿态和航行效果的影响,据此研究机器人多矢量喷水推进协调控制的策略与方法,实现机器人自主升沉、旋转、水平移动等多姿态水中运动。此后,采用MATLAB和ADAMS对所建模型和虚拟样机进行了数值仿真,并且对机器人实物样机进行了水下运动验证实验。仿真分析与实验验证的结果表明,该机器人的运动特性和操控性能符合高机动性和高可控性的设计要求。     

入渗、蒸发条件下土壤水分运动的数值模拟

应用特征有限元法，对以含水率θ为因变量的一维非饱和土壤水分运动模型在入渗、蒸发条件下进行离散化，得到了该模型的特征有限元数值模型，所得数值模型形式简单、计算精度高、用时少，符合实际工作要求。     

太阳能电池阵模块化自重构机器人模型的设计和运动仿真

为实现空间航天器电池阵部件的自装配与自修复,设计了一种既可用于搭载航天器太阳能电池板,又能通过相互之间的运动转换完成特定任务的正三角形三臂对接平面晶格式自重构机器人模型.每个机器人模块包含有1个中心框体和3条对接单臂,其中每条对接单臂有2个旋转运动关节和1个对接关节,共3个自由度.每条对接臂的运动互不关联,单条对接臂上2个运动关节的电机可各自独立转动.对机器人模块进行了运动规划,推导出变换矩阵,并进行了Simulink动力学仿真.仿真结果表明,该机器人相似模型可以在地面实验室条件下完成构形转换、实施对接等任务.     

某型辅助动力装置进发相容性试飞技术

针对某型飞机辅助动力装置进气系统的飞行试验,首先建立了该飞机机身和辅助动力装置进气系统的仿真模型,并分别对其在地面和空中进行了数值仿真研究,计算了在不同试验条件下,APU进气系统的性能和畸变指数,然后将数值仿真结果同前期试飞数据进行对比,进一步验证数值仿真方法的可靠性,优化仿真模型,最后利用优化后段仿真模型计算后续即将进行段地面试验和飞行试验,为后续侧风、顺风地面试验以及试飞中试验点的选取提供参考,达到了试飞前预测和优化试飞目的。     

Propulsion Challenges for Small Spacecraft： 2005

Introduction Small (<100 kg) spacecraft propulsion systems present many unique design problems because of the need to minimize the system size and weight. Propulsion is vi- tal because it significantly enhances the spacecraft’s maneuverability, transform…     

含硫化氢天然气井井喷事故后果数值模拟

 井喷事故后果严重,特别是当井喷物质中含有H2S等有毒气体时,会造成重大的人员伤亡和财产损失,研究含H2S天然气井喷气体的扩散蔓延规律具有重要的应用价值。本文建立了含H2S天然气井井喷事故模型,对含H2S天然气井喷事故进行了数值模拟计算,模拟得到含H2S天然气井喷事故中,井喷气体的速度及浓度场的分布情况。数值模拟结果表明井喷气体符合气体射流规律,并可以数值模拟结果为依据进行井喷事故发生后危险区域的划分。     

催化裂化提升管反应器流动反应模型的建立

基于流体力学和稠密气体分子运动的基本理论 ,建立了气粒两相流的颗粒动力学模型 ,并结合催化裂化反应的集总动力学模型建立起催化裂化提升管反应器内原料油气和催化剂颗粒两相流传质、传热、反应的三维模型 ,用于考察提升管内催化裂化反应历程。给出了模型方程的数值解法、边界条件和差分方法 ,编制了模拟计算程序。模拟计算了催化裂化提升管反应器喷嘴附近催化剂颗粒的流动特征。模型的计算结果与炼油厂实际标定的提升管出口组分浓度相一致 ,表明了模型的合理性。对喷嘴附近催化剂颗粒流动特征的考察表明 ,催化剂的速度存在极度的非均匀性分布 ,喷嘴附近催化剂颗粒严重滑落     

五相永磁同步电机的变饱和柔性变结构控制

五相永磁同步电机因其可实现低压大功率、高可靠性、低电压直流供电、输出转矩脉动小等优点,在航空、舰船推进、电动汽车和高速电梯等领域得到了广泛应用。将其解耦,分别得到能量转化空间和广义零序空间,引入了柔性变结构的控制策略,设计了一种变饱和变结构控制器。仿真和实验结果表明,替代传统PID控制的柔性变结构五相永磁同步电机控制系统响应速度更快,转矩脉动更小。     

非均匀受热液化石油气储罐压力响应及阀门动作模拟

建立了火灾环境下液化石油气储罐内压力响应及阀门动作过程的数学模型,模拟了装载丙烷的水平圆柱形储罐在装料比为41%时非均匀受热环境下储罐内的压力变化及阀门动作过程,预测了装料比为41%时储罐装料质量、阀门泄放率及壁面温度的变化规律.将计算结果和实验结果进行了对比,吻合良好.结果表明,阀门打开期间,压力的上升及储罐壁经受高温是导致储罐爆炸的主要因素.     

基于DSP的全数字永磁电机推进系统

针对永磁推进电机低转速、大转矩、轻噪声的运行要求,其控制应具备良好的低速性能。根据最大转矩/电流矢量控制原理,该文提出了一套以数字信号处理器(DSP)为核心的全数字永磁同步电动机推进系统控制方案,给出了交直交脉宽调制(PWM)驱动方式的硬件结构,以及比例积分调节、空间矢量PWM(SVPWM)等软件设计。仿真和实验结果表明,系统动态响应快,转矩脉动小,谐波含量少,低速性能良好,能够满足舰船电力推进的需要。     

天然气气化炉内介质乙二醇非稳态耦合热流场研究

目的 在天然气工业化应用中,液化天然气的高效气化是关键影响因素,为了在国家能源改革的大背景下, 尽可能提升现有气化设备的运行效能,采用 ANSYS Fluent 软件对一种采用乙二醇作为中间载热介质的天然气气 化炉内非稳态耦合热流场进行数值模拟。 方法 通过深入研究天然气气化炉传热传质机理,在总结前人研究仅考虑 对流换热情况不足的情况下,将辐射换热加以考虑,构建出大空间非稳态自然对流及介质参与性辐射耦合传热模 型,通过天然气加热、传热流动试验装置,对边界条件进行实验校准,验证数值分析模型的正确性。 结果 中间载热 介质为乙二醇的气化炉运行时长达到 2. 0 h 后,传热量趋于稳定,内部热流场不再发生明显扰动,表明气化炉进入 稳定运行阶段,此时炉内整体加热效率仅为 87. 35%,其中介质参与性辐射占总传热量的 27. 01%,气化炉底部形 了范围较小的低温带,表明该工况下其内部运行存在难以消除的流动死角。 结论 在本文设置的工况下 成 ,大筒体天 然气气化炉内部流场分布情况不佳,气化炉的加热效率和启动时间有待进一步优化,炉内主要换热形式仍是自然 对流,但不可忽略介质参与性辐射对总传热的贡献。     

Reliability Modelling and Analysis of Satellite Propulsion System Based on Reliability Block Diagram and Extended Object-Oriented Petri Net

Modern satellite propulsion systems are generally designed to fulfill multiphase-missions.Traditional reliability modelling methods have problems of inadequate depict capacity considering complex systems such as satellite propulsion system.An extended object-oriented Petri net(EOOPN)method was proposed to facilitate the reliability modelling of satellite propulsion system in the paper.The proposed method was specified for modelling of phased mission system,and it could be implemented by generating combination of Petri net(PN)principles and object-oriented(OO)programming.The effectiveness of the proposed method was demonstrated through the reliability modelling of a satellite propulsion system with EOOPN.The major advantage of the proposed method is that the dimension of net model can be reduced significantly,and phased mission system at system,phase,or component levels can be respectively depicted.Furthermore,the state-space explosion problem is solved by the proposed EOOPN model efficiently.     

基于长光程吸收池的痕量混合气体定量检测研究

光谱检测技术是痕量有害气体检测的主要方法。在气体检测中,傅里叶变换红外光谱包含着丰富的信息,其中峰值、峰位和峰宽等都可以作为定量检测依据。研究了峰面积作为检测依据的定量计算方法,在理论计算中针对不同方法,对定量依据、计算原理和存在误差进行了详细分析,比较了相互之间的优缺点。而后,运用基于阶梯函数的计算方法,结合痕量的一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮和二氧化硫4种典型有害气体,进行了实验,验证了该方法在定量计算方法是可行的,证明以上四种气体可以同时测量,不会产生相互干扰,经C语言编程该算法仅占十几KB的存储空间,在实现光谱检测仪器小型化便携化方面发挥着重要作用。