检索结果-内蒙古大学图书馆

实验流体力学 2025年

作者：王少飞潘翀张卫国刘亚奎齐中阳北京航空航天大学宁波创新研究院先进飞行器与空天动力创新研究中心北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室中国空气动力研究与发展中心旋翼空气动力学重点实验室

本文通过PIV/PTV测量技术对直升机旋翼近地悬停诱导的“沙盲”风沙两相流进行测量。通过Γ2涡心识别和模态分解精细刻画了尾流场中桨尖涡偏转、合并耗散的过程，并揭示了这一过程中不同区域主导模态的空间分布形态和频率特征。通过对颗... 详细信息

本文通过PIV/PTV测量技术对直升机旋翼近地悬停诱导的“沙盲”风沙两相流进行测量。通过Γ2涡心识别和模态分解精细刻画了尾流场中桨尖涡偏转、合并耗散的过程，并揭示了这一过程中不同区域主导模态的空间分布形态和频率特征。通过对颗粒运动过程的观察发现了颗粒受尾流场激励形成的波浪状团聚扩散结构。地表颗粒在x/R=2～3近地区域内被大量激励起动。通过与流场模态数据的相关分析表明在这一区域内颗粒的起动与桨尖涡合并后的大尺度耗散结构的输运有着密切关联。

关键词：直升机旋翼沙盲两相流 PIV/PTV POD

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考虑性能及成本的固体火箭发动机多学科设计优化

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推进技术 2022年第7期43卷 70-79页

作者：叶年辉胡少青李宏岩史人赫龙腾北京理工大学宇航学院北京100081 西安近代化学研究所北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

为综合考虑固体火箭发动机燃烧室、药柱、喷管等部件成本与内弹道性能的相互影响,梳理其耦合关系,并建立了以总冲最大、成本最小为优化目标的固体火箭发动机多学科设计优化(MDO)模型。为降低MDO问题的计算成本,提出一种基于Kriging代理... 详细信息

为综合考虑固体火箭发动机燃烧室、药柱、喷管等部件成本与内弹道性能的相互影响,梳理其耦合关系,并建立了以总冲最大、成本最小为优化目标的固体火箭发动机多学科设计优化(MDO)模型。为降低MDO问题的计算成本,提出一种基于Kriging代理模型的多目标自适应优化方法(KRGMAOM)。优化过程中,分别对目标与约束构建Kriging模型,并采用多目标优化算法求解,在伪Pareto解中综合考虑支配关系与分布特性选取新增样本点,引导优化快速收敛。算例结果表明,KRG-MAOM算法在全局收敛性与优化效率方面具有显著优势。最后,采用KRG-MAOM算法求解该MDO问题,得到可行的Pareto解集方案,与初始方案相比,同性能情况下成本节省约3.36%;同成本情况下性能提升约10.93%,从而验证了MDO模型合理性与KRG-MAOM算法有效性。

关键词：多目标优化多学科设计优化代理模型固体火箭发动机多学科分析

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国产加钒钢焊接接头不同区域的蠕变裂纹扩展行为

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机械工程材料 2024年第9期48卷 17-24页

作者：顾腾飞王宁许开源曾熙婷谈建平涂善东华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室上海200237 上海飞行器力学与控制研究院上海200092

以国产2.25Cr-1Mo-V加钒钢焊接接头为研究对象,在550℃和不同初始应力强度因子(19.04,17.57,16.40,14.64,13.47MPa·m^(0.5))下对母材、焊缝和热影响区进行蠕变裂纹扩展试验,研究了焊接接头不同区域的蠕变裂纹扩展行为,探究了应力... 详细信息

以国产2.25Cr-1Mo-V加钒钢焊接接头为研究对象,在550℃和不同初始应力强度因子(19.04,17.57,16.40,14.64,13.47MPa·m^(0.5))下对母材、焊缝和热影响区进行蠕变裂纹扩展试验,研究了焊接接头不同区域的蠕变裂纹扩展行为,探究了应力强度因子和C^(*)参量表征蠕变裂纹扩展速率的适用性,并观察了断口形貌。结果表明:随着初始应力强度因子的增加,母材、焊缝和热影响区的蠕变断裂寿命缩短,归一化稳态蠕变裂纹扩展速率增大。在相同初始应力强度因子下,焊缝的蠕变断裂寿命最长、归一化稳态蠕变裂纹扩展速率最小,说明焊缝抵抗蠕变裂纹扩展的能力最强,蠕变性能最佳;热影响区的蠕变断裂寿命最短、归一化稳态蠕变裂纹扩展速率最大。接头不同区域的归一化蠕变裂纹扩展速率与应力强度因子的变化曲线都呈类似“V”字形状,对应蠕变裂纹的萌生、稳定扩展和加速扩展阶段;应力强度因子和归一化蠕变裂纹扩展速率的分布具有显著的分散性;C^(*)参量与归一化蠕变裂纹扩展速率具有更强线性关系,且C^(*)参量和归一化蠕变裂纹扩展速率的分布集中。随着初始应力强度因子的增加,母材、焊缝和热影响区的断裂模式由沿晶断裂或穿晶断裂向沿晶/穿晶混合断裂转变。

关键词： 2.25Cr-1Mo-V加钒钢焊接接头蠕变裂纹扩展行为应力强度因子

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面向在轨靠泊加注的管路力学分析与优化设计

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宇航学报 2022年第9期43卷 1196-1207页

作者：孙志成李世鹏宋晓东黄奕勇张欢闫明政北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 军事科学院国防科技创新研究院北京100071

面向在轨伸出式靠泊加注任务,针对对接过程中加注管路因同步外伸而产生附加力的问题,提出了一种偏置椭圆螺旋构型的加注管路。首先,推导了管路的轴向刚度和应力数学表达式,通过有限元仿真和实验校验了上述两个表达式的准确性。之后,将... 详细信息

面向在轨伸出式靠泊加注任务,针对对接过程中加注管路因同步外伸而产生附加力的问题,提出了一种偏置椭圆螺旋构型的加注管路。首先,推导了管路的轴向刚度和应力数学表达式,通过有限元仿真和实验校验了上述两个表达式的准确性。之后,将偏置椭圆螺旋管路与其他三种适用管路在同一设计空间下分别进行了基于最小轴向刚度的构型优化设计,得到了上述四种管路各自的最优构型与最小附加力,形成了该类在轨加注螺旋管路的完整设计方法。与仿真和实验结果对比,所推导的管路轴向刚度与应力数学表达式的相对误差均小于5%,可用于该类管路的设计分析。与无偏圆螺旋管路相比,所提出的偏置椭圆螺旋管路将靠泊加注对接过程中的管路附加力降低了约83.5%,更适用于在轨靠泊加注任务。

关键词：在轨加注椭圆螺旋管路轴向刚度优化设计在轨靠泊

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考虑材料烧蚀的整流罩结构热稳定性优化设计

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战术导弹技术 2023年第3期 51-58页

作者：王志岳振江尹莲花陈友伟刘莉北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 北京宇航系统工程研究所北京100076

为提高整流罩设计过程中烧蚀热响应预测及热应力对临界承载能力影响的准确性,提出了一种考虑材料烧蚀的整流罩结构热稳定性优化设计流程。考虑整流罩防护层热传导、热解吸热、热解气体流动及烧蚀后退,结构层热传导,建立热响应分析模型;... 详细信息

为提高整流罩设计过程中烧蚀热响应预测及热应力对临界承载能力影响的准确性,提出了一种考虑材料烧蚀的整流罩结构热稳定性优化设计流程。考虑整流罩防护层热传导、热解吸热、热解气体流动及烧蚀后退,结构层热传导,建立热响应分析模型;应用一阶剪应变理论建立热屈曲平衡方程得到锥壳热稳定性分析模型。对整流罩前锥段进行优化设计,获得了前锥段结构设计参数,减轻了前锥段结构质量。算例结果表明,所提方法可通过精细化分析有效缩减设计冗余,对整流罩结构设计具有指导意义。

关键词：整流罩烧蚀热响应热应力优化设计稳定性热解

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自适应学习率的增量强化学习飞行控制

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宇航学报 2022年第1期43卷 111-121页

作者：刘俊辉单家元荣吉利郑雄北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 中国运载火箭技术研究院北京100076

针对预先设定学习率的增量强化学习(IRL)飞行控制律失败率较高,并且无法适应飞行器大范围动力学特性变化下的稳定控制问题,提出一种自适应学习率的增量强化学习(ALRIRL)控制方法。首先,基于小波分析方法构造控制系统稳定度评价函数,用... 详细信息

针对预先设定学习率的增量强化学习(IRL)飞行控制律失败率较高,并且无法适应飞行器大范围动力学特性变化下的稳定控制问题,提出一种自适应学习率的增量强化学习(ALRIRL)控制方法。首先,基于小波分析方法构造控制系统稳定度评价函数,用于评估控制器稳定度。然后,基于梯度下降法设计学习率在线迭代计算方法,以提升强化学习控制器的收敛性。最后,通过随机初始状态及随机动压变化下蒙特卡洛打靶试验和数学仿真来验证ALRIRL算法,仿真结果表明提出的方法能够根据参考状态跟踪误差振荡情况自适应调整学习率参数,实现飞行姿态稳定跟踪控制,提高强化学习飞行控制器的成功率。该方法减轻了IRL飞行控制算法对预先设定学习率超参数的依赖,拓宽了IRL在飞行器大范围动力学参数变化情况下的应用。

关键词：自适应学习率小波分析飞行控制增量强化学习

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自适应等几何分析在多体系统中的应用

自适应等几何分析在多体系统中的应用

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北京力学会第三十一届学术年会

作者：顾浩宇北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室

基于NURBS的h-细化技术,推导了逆h-粗化方法格式,时间积分过程中通过构造后验误差估计条件来评价网格质量,利用等分布原理作为判断细化/粗化的依据。将该网格自适应方法应用于多柔体系统动力学分析,实现了大范围运动柔性梁单元网格的自... 详细信息

基于NURBS的h-细化技术,推导了逆h-粗化方法格式,时间积分过程中通过构造后验误差估计条件来评价网格质量,利用等分布原理作为判断细化/粗化的依据。将该网格自适应方法应用于多柔体系统动力学分析,实现了大范围运动柔性梁单元网格的自适应细化/粗化。数值算例验证了该方法的精度、收敛性。

关键词：等几何分析自适应网格细化/粗化多柔体系统后验误差估计

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基于hp伪谱同伦凸优化的火箭垂直回收在线轨迹规划方法

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宇航学报 2022年第5期43卷 603-614页

作者：郭杰相岩王肖史鹏飞唐胜景北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 中国运载火箭技术研究院北京100076 北京航天自动控制研究所北京100854

针对可重复使用运载火箭垂直回收轨迹优化问题,提出了一种带有最优终端时间估计策略的hp伪谱同伦凸优化在线轨迹规划算法。首先,考虑状态约束和过程约束的非凸性,采用无损凸化处理推力幅值约束;然后,结合同伦方法与不动点迭代思想将气... 详细信息

针对可重复使用运载火箭垂直回收轨迹优化问题,提出了一种带有最优终端时间估计策略的hp伪谱同伦凸优化在线轨迹规划算法。首先,考虑状态约束和过程约束的非凸性,采用无损凸化处理推力幅值约束;然后,结合同伦方法与不动点迭代思想将气动力与非凸质量约束转化为线性时变剖面,完成问题凸化;进一步基于hp flipped Radau伪谱法对问题进行离散化处理,将最优控制问题转化为参数优化问题,进而采用原-对偶内点法求解;最后,为进一步减少燃料消耗,提升经济效益,考虑最优终端时间难以在线确定的问题,结合解析推导与二次插值法,设计了最优终端时间快速估计策略。仿真结果表明所设计的轨迹优化算法最优终端时间估计速度快,收敛性能良好,具有较高的精度和计算效率,具备在线应用的潜力。

关键词：运载火箭垂直回收轨迹优化无损凸化同伦方法伪谱法

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行星着陆轨迹优化技术研究进展

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宇航学报 2021年第6期42卷 677-686页

作者：崔平远龙嘉腾朱圣英修文博北京理工大学宇航学院北京100081 深空自主导航与控制工信部重点实验室北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对行星大气进入、动力下降过程动力学环境及约束条件等进行了分析,回顾了近年来行星着陆轨迹优化的研究现状。在此基础上,结合行星着陆轨迹优化技术在动力学特征、约束条件、不确定环境方面的特点,从非线性动力学的等价/近似变换技术... 详细信息

针对行星大气进入、动力下降过程动力学环境及约束条件等进行了分析,回顾了近年来行星着陆轨迹优化的研究现状。在此基础上,结合行星着陆轨迹优化技术在动力学特征、约束条件、不确定环境方面的特点,从非线性动力学的等价/近似变换技术、复杂约束条件下的最优轨迹快速求解技术、不确定条件下的能控/能达性分析技术三个方面,对行星着陆轨迹优化的关键技术进行了梳理。

关键词：行星着陆轨迹优化大气进入动力下降小天体软着陆

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飞行器非线性气动伺服弹性力学

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力学进展 2021年第3期51卷 428-466页

作者：黄锐胡海岩南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

现代飞行器日益呈现结构轻质化、控制系统宽通带和高权限的发展趋势.因此,非定常气动力、柔性结构和主动控制系统三者间的耦合力学成为重要的研究领域.自20世纪80年代起,航空界开始关注受控飞行器的气动弹性稳定性以及主动控制问题,但... 详细信息

现代飞行器日益呈现结构轻质化、控制系统宽通带和高权限的发展趋势.因此,非定常气动力、柔性结构和主动控制系统三者间的耦合力学成为重要的研究领域.自20世纪80年代起,航空界开始关注受控飞行器的气动弹性稳定性以及主动控制问题,但对气动/结构的非线性效应、控制回路时滞对受控飞行器动力学行为的影响规律研究尚不充分.研究这些影响规律不仅涉及非线性、高维数、多变参数和时滞效应等难题,而且必须面对空气动力、飞行器结构、驱动机构、控制系统之间的强耦合问题.其中的前沿难题是:发展非线性气动伺服弹性动力学建模理论,揭示上述因素诱发受控气动弹性振动的动力学机理,开展气动伺服弹性控制风洞实验.本文针对非线性气动伺服弹性力学所涉及的非线性非定常气动力建模、非线性结构动力学、气动伺服弹性控制律设计、气动伺服弹性实验,总结相关研究现状和最新进展,特别是近年来作者学术团队的研究成果,并对进一步研究给出若干建议.

关键词：动力学主动控制气动伺服弹性力学颤振主动抑制

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