适用于微纳卫星的微型电离层光学探测器

文章介绍了质量小、体积小的微型电离层光学探测器技术,给出了探测器的探测原理和设计方案,通过探测原子氧远紫外夜气辉（136.5 nm）辐射强度,反演电离层总电子含量（TEC）。采用轻量化铝反射镜、抗干扰电荷前放设计,实现反射镜、工业级远紫外探测器、电子学的一体化和小型化,研制出适用于微纳卫星的1 kg量级微型空间电离层光学探测器。该型探测器能够利用微纳星群多种轨道搭载,可获得丰富数据的优势,获取全球电离层高时空分辨率总电子含量分布,为未来实现卫星编队探测提供载荷研制基础。     

基于微振动对成像质量影响的CMG微振动抑制方法

文章以某高分辨率遥感卫星为背景,开展基于微振动对成像质量影响的CMG（controlled moment gyro,控制力矩陀螺）微振动抑制方法研究,首先分析微振动的方向、振幅、频率对成像质量的影响规律,提出微振动抑制不仅应考虑结构的动力学特性,而且应该根据微振动对成像质量的影响规律开展针对性设计;然后以某型号CMG为例,建立包括结构有限元模型、扰振源模型、隔振器模型在内的微振动分析模型,得到100 Hz频率下振动响应随隔振器弹性模量的变化规律,并在此基础上,结合隔振系统的频率要求等约束条件对隔振器参数进行优化。仿真结果表明：优化后隔振器三方向的隔振效率都在50%以上,提高了高分辨率遥感卫星的成像质量,可为后续微振动抑制研究提供参考。     

Alfven波在微电离大气中的衰减特性研究

利用简单的偶极子地磁场模型以及大气电子密度和电导率模式, 分析地面产生的磁扰动以Alfven波的模式传播到近地空间区域. 这种地面的磁扰动可能干扰近地空间卫星对空间磁扰动的观测. 通过对地面磁扰动Alfven波模式1000 km高度内的衰减情况进行模拟, 认为在近地空间采用地磁偶极子模型是合理的. 由于衰减随扰动频率的增大而急剧增强, 分析还得到了近地卫星能够探测到地面磁扰动的最大频率. 计算结果表明, Alfven波的衰减主要集中在高度50 km以下, 这个区域内的大气电导率极其微弱, 使Alfven波的传播受到极大衰减. 0.4 Hz以下的Alfven波沿磁力线传播到1000 km高度后衰减结为原来扰动幅度的千分之一, 因此频率在0.4 Hz以下的Alfven波可能会干扰低轨卫星探测磁场脉动.     

异形零件四轴数控加工技术研究与应用

通过对异形零件的整体结构分析,明确加工难点,制定合理的加工工序,结合精益生产理念完成加工过程。外型加工采用四轴数控加工方法,利用CATIA-CAM数控编程模块完成前置处理加工轨迹创建,生成APT文件,利用机床后置处理技术将刀位轨迹转换成机床识别的数控加工程序,再利用VERICUT软件对加工程序刀具路径进行仿真,最后在四轴数控机床上完成加工验证。     

地磁逐日比与新疆及周边地区强震关系

利用2009年1月1日至2019年12月31日新疆及周边区域12个地磁台站的地磁垂直分量日变幅数据,计算其日变幅逐日比,进而分析新疆及周边地区逐日比异常特征,研究其与磁暴和强震的关系.结果表明：强地震多发生在逐日比异常出现后半年,其中等待时间最短为20天,等待时间最长为220天,震中多位于异常集中区域或异常分界线及附近区域;新疆及周边地区逐日比异常报对率为78%,异常虚报率为22%,研究时间段内没有出现漏报现象,说明新疆及周边地区强地震与逐日比高值之间存在一定的相关性;若异常日前后未发生强磁暴或其Dst指数小于异常第二日,则异常可能性较大.本研究增强了地磁垂直分量逐日比异常判据的可靠性,其结果可以为新疆强震活跃期的判定及地震预报提供研究参考依据.     

磁暴期电离层离子上行能通量的统计关系研究

利用FAST卫星1997 － 2006年34个磁暴期149个轨道的观测数据,分析不同相位上行通量数量级,研究不同相位离子上行能通量与地磁活动Sym-H指数和Kp指数,以及注入的Poynting通量之间的关系,构造上行通量经验模型。研究结果表明：磁暴主相期间,上行离子能通量可超过108 eV·cm–2·s–1·sr–1·eV –1量级,初相和恢复相期,上行离子能通量可超过107 eV·cm–2·s–1·sr–1·eV –1量级,主相期能通量均值普遍高于初相和恢复相;磁暴初相期间,上行离子能通量与Sym-H、Kp以及Poynting通量成显著正相关,相关系数分别为0.890、0.664和0.660;磁暴主相期间相关系数分别为0.858、0.823和0.541。以磁暴主相为例,上行离子能通量与Sym-H和Poynting通量的经验公式为\begin{document}$ {J}_{{i}^{+}}={10}^{5.324 \pm 0.581}\times {\left(\mathrm{S}\mathrm{y}\mathrm{m}{\text{-}}H\right)}^{1.465 \pm 0.340} $\end{document},$ {J}_{{i}^{+}}={10}^{6.469 \pm 0.798}\times {{S}_{\mathrm{d}\mathrm{c}}}^{0.888 \pm 0.703} $。初相期间,由于地磁扰动时能量快速注入,电离层离子迅速获能,上行离子能通量与地磁扰动指数呈现较高的相关性,同时主相期上行离子能通量的增幅跨越两个量级;向下的Poynting通量导致的焦耳耗散是离子获能的重要来源之一,因此上行离子能通量与Poynting通量有较强的相关性。恢复相期间地磁活动趋于平静,上行离子能通量低于主相期的能通量。     

1998年5月2日日冕亮度观测图的数值研究

采用数值手段模拟了1998年5月2日日冕亮度观测图.计算模式改进为球坐标系下特殊的二维理想磁流体(MHD)模型,即把(γ,φ)坐标建立在SOHO观测日冕亮度的子午面上,消除了子午面极区的几何奇异性.根据SOHO日冕观测布置磁极子得到初始磁场位形,内边界条件采用自洽的投影特征线边界条件,计算迭代出稳态的多冕流磁场结构,得到了与观测基本一致的亮度图.计算结果表明在太阳表面附近磁场位形对太阳风等离子参数分布起控制作用.     

Splitting Based Scheme for Three-dimensional MHD with Dual Time Stepping

A new hybrid numerical scheme of combining an E-CUSP (Energy-Convective Upwind and Split Pressure) method for the fluid part and the Constrained Transport (CT) for the magnetic induction part is proposed. In order to avoid the occurrence of negative pressure in the reconstructed profiles and its updated value, a positivity preserving method is provided. Furthermore, the MHD equations are solved at each physical time step by advancing in pseudo time. The use of dual time stepping is beneficial in the computation since the use of dual time stepping allows the physical time step not to be limited by the corresponding values in the smallest cell and to be selected based on the numerical accuracy criterion. This newly established hybrid scheme combined with positivity preserving method and dual time technique has demonstrated the accurateness and robustness through numerical experiments of benchmark problems such as the 2D Orszag-Tang vortex problem and the 3D shock-cloud interaction problem.     

刷丝磨损对刷式密封泄漏流动特性影响数值与实验研究

采用有限元分析与计算流体力学相结合的方法,建立了考虑刷丝磨损的刷式密封泄漏流动特性求解模型,设计搭建了基于柱面圆周摩擦形式的刷式密封摩擦磨损特性实验装置,实验研究了刷丝与转子间正压力特性,在实验验证数值计算准确性的基础上,研究了刷丝磨损对刷式密封泄漏流动特性的影响规律。研究结果表明:从刷丝束上游到下游,刷丝与转子间正压力和刷丝磨损长度均先减小后增大;刷丝磨损长度随干涉量、刷丝直径的增加而增大,随压比、刷丝长度的增加而减小。考虑刷丝磨损的刷式密封泄漏量随压比、干涉量、刷丝直径的增加而增大,随着刷丝长度的增加而减小。提出泄漏量变化率表征刷丝磨损对刷式密封泄漏特性的影响程度,泄漏量变化率随刷丝直径的增加而增大,随着刷丝长度和压比的增加而减小;在压比为2.5的工况下,当刷丝直径从0.09 mm增至0.11 mm时,泄漏量变化率从9.53%增至19.18%;当刷丝长度从15.556 mm增至17.556 mm时,泄漏量变化率从13.47%降至5.38%。增加刷丝长度并减小刷丝直径可以降低刷丝磨损对刷式密封封严性能的影响。      

后排转子直径对对转螺旋桨气动和声学特性的影响

基于非线性谐波法和声类比模型,研究了不同后排转子直径对对转螺旋桨气动特性和噪声的影响规律。首先,利用单排螺旋桨风洞试验结果验证了数值计算方法的可靠性。随后,以某型对转螺旋桨为研究对象,研究了6种具有不同后排转子直径的对转螺旋桨模型。研究发现,对转螺旋桨后排转子直径“裁剪”会降低后排螺旋桨的拉力系数和功率系数,但对效率的影响不明显。随着后排转子直径的减小,前排转子的叶片通过频率下的噪声几乎没有变化,但高阶噪声变化幅度较大。后排转子减小0.25倍直径,后排转子的叶片通过频率下的噪声降低约为9 dB。后排转子直径“裁剪”不仅可以降低后排转子噪声,在一定程度上也可以降低前排转子的噪声。通过叶片“裁剪”,对转螺旋桨气动噪声降低5~6 dB。对转螺旋桨后排转子直径的减小,减弱了对转螺旋桨叶尖涡干涉和尾迹干涉,并减弱了前后排桨叶的势流场干涉,进而降低了对转螺旋桨的噪声辐射。