混合不确定信息航天机构可靠性综合分析方法

为更加准确全面描述和分析航天机构的概率、非概率和模糊信息混杂模型的可靠性,提出非概率-模糊-概率信息统一的可靠性模型。在凸集非概率的基础上,结合模糊随机类信息,同时考虑机构系统的响应域落在失效域和不落在失效域两种情况下的可靠性度量。统一的可靠性模型运用基于凸集非概率模型、模糊割集方法和概率可靠度方法对非概率和模糊概率信息相容处理,然后对这两种情况分别进行可靠性分析。当系统的响应域落在失效域时,将统一模型中的区间信息用基于区间均匀分布的二阶拟合可靠性分析方法(SORM)进行分析,用蒙特卡罗仿真抽样方法计算统一模型的可靠度量化值。当系统的响应域不落在失效域时,将统一模型归一到凸集模型中,用凸集模型融合模糊和概率信息,并用HL-RF求解非概率可靠性指标。最后文章通过数值案例和某卫星天线双轴驱动机构的工程案例对提出的方法进行验证。     

氢氧发动机模型真空羽流场试验和仿真研究

研制了一个用于模拟中国长征火箭二级的60 N推力氢氧发动机的缩比模型,并在北京航空航天大学真空羽流效应实验系统进行了试验。使用皮托管阵列测量了羽流压力场,结果显示当距发动机喷管出口的距离从140 mm增加到600 mm时,羽流场的最大压力从12 400 Pa降到了400 Pa。为验证CFD-DSMC混合的数值仿真方法,将试验结果与仿真结果进行了对比分析,二者一致性非常好。对比结果显示数值仿真方法在羽流效应分析方面的强大功能。研究获得了模型发动机羽流场的压力分布特性,可用于原型发动机的羽流效应分析。     

基于Bayes变动统计理论的测试性外场统计验证方法

针对故障检测/隔离数据为"小子样"情况导致的测试性外场统计验证存在的周期长、验证结论置信度低等问题,研究并提出了基于Bayes变动统计理论的的测试性外场统计验证模型和方法。首先建立了不同寿命周期阶段故障检测率(FDR)的序化关系模型;然后以Dirichlet分布为先验分布,利用不同寿命周期阶段故障检测率先验估计值确定Dirichlet分布参数;在此基础上,融合"小子样、异总体"研制阶段增长试验数据和"小子样"外场使用数据,研究并提出了故障检测率的Bayes综合评估模型;引入Gibbs抽样方法求解故障检测率Bayes综合评估模型的复杂高维后验积分;最后在某机载稳定跟踪平台上开展了应用研究。结果表明本文方法能在较短的外场使用周期内,给出较高置信度的外场验证结论,为大型高可靠性装备测试性外场统计验证研究提供了重要的理论依据。     

基于张量积函数的固体火箭发动机性能散布分析

针对蒙特卡罗仿真法和改进的一次二阶矩法计算耗时长的问题,提出了基于张量积函数的固体火箭发动机性能散布分析方法,并通过实例比较了蒙特卡罗仿真法与张量积函数法的分析精度与效率。结果表明,张量积函数法既可保证良好的分析精度,又极大地提高了分析效率。     

用蒙特卡罗法数值模拟CCD相机的杂光

采用蒙特卡罗（Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ）法对卫星ＣＣＤ相机的地气杂光进行了计算。主体段杂光系数的计算值与用积分球实验测量值属同一数量级,表明该方法和计算软件具有一定的可靠性;分析计算值与测量值产生偏差的因素发现,热物性参数的不确定性对数值模拟影响很大。分析了遮光罩长度、反光镜扫描角度等变化对杂光系数的影响,结果表明,遮光罩长度不变,而反光镜的扫描角度为４５℃时,光线的进入比例最大,而杂光系数最小。     

封闭腔内复杂条件对辐射传递系数影响的数学模型与数值模拟

文章基于蒙特卡罗-射线踪迹方法,建立某航天器部件封闭腔内表面间辐射传递系数的数学模型,数值模拟求解理想表面间的辐射传递系数-角系数和在不同表面反射率和镜漫反射比例系数条件下的辐射传递系数,分析表面反射特性和空间几何条件对其影响.计算结果表明:辐射传递系数的计算方法和结果是可靠的,各表面之间的辐射传递完全符合能量守恒定律;辐射传递系数能够考虑表面之间的空间几何位置、多次反射和辐射界面特性等综合影响因素,真实地反映了理想和非理想表面间的辐射能量传递.     

考虑结构刚度不确定性的概率颤振分析

针对舵面颤振系统中存在的不确定性问题,考虑参数的随机分布,利用蒙特卡罗模拟（MCS,Monte Carlo Simulation）和非浸入式随机多项式（NIPC,Non-Intrusive Polynomials Chaos）两种方法进行概率颤振分析,以对结构稳定性和颤振风险进行评估.选取一个存在非线性因素的典型三维舵面作为研究对象,考虑舵机弯曲刚度和扭转刚度两个不确定性变量均满足高斯分布,基于MCS和NIPC两种方法开展不确定性定量分析工作.MCS方法选取大量的样本进行颤振计算,而随机多项式方法利用配点法建立代理模型,以此获得大量的颤振信息,进而得到舵面系统发生颤振的危险速度区域及给定速度下系统发生颤振的概率,并对两种方法的置信水平、计算精度和计算效率进行了比较分析.结果表明,以不确定性量化为基础的概率颤振分析方法能充分利用不确定参数的概率信息对结构系统的颤振风险做出评定.      

航天器热模型蒙特卡罗法参数分析及健壮度评估研究

针对传统航天器热模型的参数分析及温度余量选择存在的缺陷,提出了基于蒙特卡罗法的参数分析及健壮度评估方法。文章首先以航天器设备温度为因变量,以各不确定参数为自变量,应用蒙特卡罗法模拟取样,得到动态参数样本;通过样本的统计式推导,给出了参数分析及健壮度评估的求解方法。结合某星热模型进行了仿真应用,结果表明:与传统方法相比,蒙特卡罗法不但可以提高参数分析的效率,而且量化了各不确定参数敏感性以及设备温度分布概率,为设计人员判断设备温度余量提供数值依据。     

Von Karman模型三维大气紊流仿真理论与方法

基于三维紊流场相关函数矩阵,用蒙特卡罗法仿真生成Von Karman模型三维空间大气紊流场,实现了对复杂的Von Karman模型的精确推导和应用,仿真流场的相关特性在理论上可以任意逼近Von Karman理论模型.通过提高白噪声序列的白化程度及优化蒙特卡罗算法的方法提高了仿真精度和效率.数值仿真结果证明:所生成的空间大气紊流场符合模型特性,具有较好的统计特性和仿真精度,满足实时飞行仿真对紊流场数据的要求.     

石墨-熔盐反应堆堆芯中子通量与钍铀转换比

作为获国际认可的第四代核电站反应堆堆型之一的熔盐堆(Molten salt reactor,MSR),具有固有安全性高、经济性好、核资源可持续发展以及易于防止核扩散等优点。针对石墨-熔盐零功率堆的几何参数,利用蒙特卡罗计算程序MCNP5建立了物理计算模型,计算临界情况下堆芯径向、轴向中子通量及增殖区厚度与Th-U转换比(Conversion ratio,CR)的关系。结果表明,(1)石墨-熔盐零功率堆堆芯中子通量密度分布较为平坦;(2)石墨-熔盐零功率堆反射层厚度和增殖区厚度在一定范围内,CR随反射层厚度或增殖区厚度的增加而增加,当超出该范围,CR不再随反射层厚度或增殖区厚度的增加而明显增加。