微重力环境中重力梯度加速度引起的流体晃动运动

本文研究了关于旋转轴在贮箱的非对称轴上且远离贮箱的几何中心情况下，流体在微重力环境中由重力梯度加速度诱发的晃动特性，建立了问题的数学模型并对模型进行了数值模拟。以高级Ｘ射线天文物理实验卫星（简称ＡＸＡＦ─Ｓ）作为研究对象，获得了由旋转运动引起的重力梯度加速度的数学表达式。晃动问题的数值计算以与卫星固连的非惯性坐标系为基础，目的是寻求一种较为易处理且适合于流体力学方程的边界和初始条件。通过数值计算获得了流体作用于卫星贮箱上的力和力矩。     

超低重力环境下液体推进剂的特性

通讯卫星上液体推进剂的质量比值大会对卫星的姿态产生影响,这与卫星的力学特性和流体运动间的相互作用有关.卫星贮箱内液体燃料的自由表面波动或液面晃动是一个公认的问题.本文提供了作用于贮箱上,且量值相当大的重力或等量加速度力的数值结果,但这种力变小时就应把其它的力考虑进去,如液体燃料与液面上部的气体之间的面际张力.在ALCATEL SPACE和LEMMA的共同努力下,已开发出ANASLOSH软件包,其目的是给任何即便是很小的加速度力提供准确测定晃动模式的方法.首先,考虑表面张力及液-气界面与贮箱壁交点处的接触条件,确定稳态平衡表面的形状,接着,计算出了自由表面的微小振荡.电推进机动飞行过程中通讯卫星晃动模式的确定就是其一项工业应用.     

微重力档板对脉冲加速度所激发流体晃动质心变动与卫星反馈力之功用

半充满超流体氦Ⅱ传动贮箱受横向脉冲加速度所激发晃动力学之反应作了研讨。本文包括超流体氦Ⅱ的转动气泡在微重力下对脉冲力之反应，流体在晃动波激发下如何反馈给卫星，以及挡板对晃动力学之功用作了研讨。我动力学的数字模拟是建筑在非惯性卫星贴体座标上，模拟结果作了讨论。     

BaffleEfectofSloshingInducedFluidMasCenterDisturbancesandSloshReactionForceActingonSpacecraftinRespo

半充满超流体氦Ⅱ转动贮箱受横向脉冲加速度所激发晃动力学之反应作了研讨。本文包括超流体氦Ⅱ的转动气泡在微重力下对脉冲力之反应，流体在晃动波激发下如何反馈给卫星，以及挡板对晃动力学之功用作了研讨。晃动力学的数字模拟是建筑在非惯性卫星贴体座标上。模拟结果作了讨论     

变轨条件下卫星贮箱内液体推进剂晃动特性三维数值模拟

以某卫星液体推进剂贮箱为研究对象,用Fluent三维数值模拟软件,对在零重力环境变轨过程中贮箱内液体推进剂的晃动特性进行数值模拟。分析了晃动过程中液体推进剂的质心变化和液体推进剂对贮箱的作用力。数值模拟获得了液体推进剂在变轨过程中晃动的频率和阻尼比。与ABRAMSON等根据实验结果拟合得出的阻尼比经验公式计算结果和文献中对阻尼比的简化计算结果相比,模拟结果接近经验公式,同时能反映阻尼比随液深的变化,计算结果具有可信度。     

非轴对称贮箱液体晃动的等效力学模型

针对非轴对称贮箱液体晃动问题,从一般意义上推导了作三维运动的任意三维贮箱内液体晃动的等效力学模型,采用有限元方法建立计算等效力学模型参数的数值算法,利用矩阵相似变换的性质分离液体零频以消除液体刚度矩阵的奇异性,从而将等效力学模型参数的计算归结为广义特征值问题和线性代数方程组的求解,具有较高的计算效率。通过非轴对称贮箱液体晃动的算例说明,不同的等效晃动方向可能不正交,晃动平面可能不过液体质心,因此非轴对称贮箱液体晃动的等效力学模型比轴对称贮箱液体晃动的更加复杂。最后以三棱柱形充液贮箱为例,采用商用CFD（计算流体动力学）分析软件FLOW-3D验证了在贮箱作典型三维运动时等效力学模型的有效性。
     

微重力下球形贮箱内液体晃动有限元模拟

以卫星球形贮箱为研究对象,用任意拉格朗日-欧拉(ALE)法建立了数学模型,给出了计算的基本方程,并基于MSC-Dytran有限元程序,对常重力和微重力环境中贮箱内推进剂的晃动进行了数值模拟。结果表明,微重力环境中液体更易发生大幅晃动,甚至产生飞溅,工程中常用的等效力学模型已不再适用,而有限元数值模拟方法可较好地解决该问题,为卫星及大充液复杂结构航天器控制系统的设计和分析提供理论参考。     

第二代表面张力贮箱的研究与应用进展

为了对国外新型卫星推进剂贮箱的研究动态进行跟踪，对第二代表面张力贮箱的研究与应用进展做了阐述。首先对比了不同类型推进剂贮箱的特点，在此基础上，从试验研究、数值模拟和实际应用三个角度对第：二代表面张力贮箱——以板式结构为主的表面张力贮箱的发展做了综述。研究表明，国际上已经对第二代表面张力贮箱的性能做了大量的数值模拟和搭载试验，如今第二代表面张力贮箱已经成为当今国际大型卫星推进剂贮箱的主流。这为新型卫星推进剂贮箱的研究指明方向并提供有价值的参考。     

复杂结构充液航天器晃动动力学与姿态稳定性

复杂充液航天器的晃动及其对控制系统的影响是当前空间高技术的重要问题。 本文首先由力学变分原理导出充液复杂系统的方程式,其中包括流体力学方程和相应的边界条件,以及弹性连续介质力学方程;特别是,考虑了强毛细作用力的影响。其次,考查了微重条件下带有隔板的贮箱内的液体晃动、带有网孔隔板腔体内的液体晃动和粘弹性隔板对抑制晃动的作用。另外,本文将分析带有多腔充液自旋卫星的姿态稳定性,以及晃动、液体涡旋、贮箱偏置,能量耗散和哥氏加速度对卫星运动的影响。最后,讨论了多体系统充液挠性空间飞行器的稳定性问题。 同时,本文给出了数值计算结果和某些试验结果,并与理论分析作了对比。     

航天器贮箱大幅液体晃动三维质心面等效模型研究

针对航天器贮箱内的大幅液体晃动建立了三维质心面等效模型,此模型将贮箱内液体等效为位于液体质心处的质点,该质心点可以在质心约束面内任意运动,同时利用质心点动力学方程及接触碰撞模型近似计算液体晃动对贮箱的作用力。质心面等效模型的数值仿真结果与基于VOF方法的流体动力学数值计算结果基本吻合,从而验证了质心面等效模型用于航天器贮箱大幅液体晃动分析的有效性。     

Interaction of mental and orthostatic stressors

We assessed hemodynamic responses induced by orthostatic and mental stressors, using passive head up tilt (HUT) and mental arithmetic (MA), respectively. The 15 healthy males underwent three protocols: (1) HUT alone, (2) MA in supine position and (3) MA+HUT, with sessions randomized and ≥2 weeks apart. In relation to baseline, HUT increased heart rate (HR) (+20.4±7.1 bpm; p<0.001), mean blood pressure (MBP) (+4.7±11.3 mmHg; p<0.05), diastolic blood pressure (DBP) (+6.1±11.6 mmHg; p<0.05) and total peripheral resistance (TPR) (+155±232 dyne*s/cm⁵; p<0.001) but decreased stroke volume (SV) (?33.1±13.4 ml; p<0.001) and cardiac output (CO) (?0.6±1.0 l/min; p<0.01). MA increased HR (+8.0±6.0 bpm; p<0.001), systolic blood pressure (SBP) (+9.0±7.7 mmHg; p<0.001), MBP (+10.0±6.5 mmHg; p<0.001), DBP (+9.5±7.2 mmHg; p<0.001) and CO (+0.6±0.8 l/min; p<0.01). MA+HUT increased HR (+28.8±8.4 bpm; p<0.001), SBP (+4.6±14.3 mmHg; p<0.05), MBP (+11.2±11.6 mmHg; p<0.001), DBP (+13.5±10.1 mmHg; p<0.001) and TPR (+160±199 dyne*s/cm⁵; p<0.001) but SV (?34.5±14.6 ml; p<0.001) decreased. Mental challenge during orthostatic challenge elicited greater increases in heart rate, despite similar reductions in stroke volume such as those during orthostatic stress alone. Overall, cardiac output decreases were less with combinations of mental and orthostatic challenges in comparison to orthostasis alone. This would suggest that carefully chosen mental stressors might affect orthostatic responses of people on standing up. Therefore, additional mental loading could be a useful countermeasure to alleviate the orthostatic responses of persons, particularly in those with histories of dizziness on standing up or on return to earth from the spaceflight environment of microgravity.     

Analyse du fonctionnement d'un propulseur a éjection modulée

ONERA developed, for studying the response of a propellant to a pressure or velocity fluctuation, an experimental rocket engine whose nozzle throat area can be modulated by a toothed disk.The paper presents a linearized theory of the functioning of this engine in the low frequency domain, i.e. when there is no wave propagation within the combuster.To describe the functioning of this motor, the Ryazantsev-Novozhilov method, which assumes that the gas response is instantaneous, is used. This analysis takes into account the erosion and radiation effects, the combustion efficiency and the thermal losses through the walls.Two particular cases are described, for two values of the Damköhler parameter $\text{D}{}_1\text{=}\text{t}{}_{\mathrm{c}}\text{t}{}_{\mathrm{th}}$, where t_c is the residence time in the combuster and t_th the characteristic thermal time of the heat penetration into the solid propellant. These two cases correspond, one to a classical propellant D₁ > 1, the other to a particular propellant of low burning rate ($\text{J}{}_{\mathrm{b}}\text{? 0.2}\text{to}\text{0.4}\text{mm s}{}^{\mathrm{?1}}$) D₁ < 1. The stability conditions are analysed as well as the pressure amplitute and phase as a function of the nozzle throat modulation frequency.Still in linearized theory, the complete solutions of the problem are presented, using a method of numerical resolution.     

The optimization of the orbital Hohmann transfer

There are four bi-impulsive distinct configurations for the generalized Hohmann orbit transfer. In this case the terminal orbits as well as the transfer orbit are elliptic and coplanar. The elements of the initial orbit a₁, e₁ and the semi-major axis a₂ of the terminal orbit are uniquely given quantities. For optimization procedure, minimization is relevant to the independent parameter e_T, the eccentricity of the transfer orbit. We are capable of the assignment of minimum rocket fuel expenditure by using ordinary calculus condition of minimization for |ΔV_A|+|ΔV_B|=S.We exposed in detail the multi-steps of the optimization procedure. We constructed the variation table of S(e_T) which proved that S(e_T) is a decreasing function of e_T in the admissible interval [e_Tmin,e_Tmax]. Our analysis leads to the fact that e₂=1 for e_T=e_Tmax, i.e. the final orbit is a parabolic trajectory.