NiTi形状记忆合金的拉伸实验与物理模型

根据NiTi丝的拉伸实验结果,基于滞后元方法,建立了拉伸状态下应力-应变曲线的唯象物理模型,并进行了数值模拟。研究结果表明(1)SMA丝在马氏体相变,特别是R相变时出现一系列物理、力学性质的异常变化,其应力-应变关系呈现高度非线性;(2)在NiTi丝断裂之前没有明显的屈服现象;(3)物理模型的数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

三级倒立摆的数控稳定

 应用基于物理模型的拟人智能控制思想设计控制器.结合单倒立摆系统模型的定性分析与三级倒立摆物理结构特性分析得到定性控制律,利用系统运动模态随反馈增益系数的转化规律,由智能搜索方法实现定性控制律的量化,成功实现计算机控制三级倒立摆系统长时间稳定,并给出各状态变量实测数据曲线图.应用同样方法可以控制不同结构的三级倒立摆稳定.证实了所采用方法的有效性和实验成果的可重复性.     

甲烷-空气混合气体放电等离子体增强点火机理分析

为研究放电过程产生的等离子体对缩短甲烷点火延迟时间的效果,针对脉冲式放电,本文耦合了密度方程、能量传递方程以及Boltzmann方程,对于甲烷-空气混合气体放电粒子浓度变化规律进行了研究分析。将计算得到的放电过程中激发态分子及活性自由基作为初始组份代入CHEMKIN中进行计算,计算了放电条件下等离子体对于甲烷点火延迟时间的影响。相比于附着过程,甲烷粒子弹性碰撞、激励、电离过程的碰撞截面要大2~5个数量级。随着粒子能量的增加,各个过程碰撞截面的变化并不单调,均存在碰撞截面最大的点。混合气体的激发过程导致了80%以上的能量损失。当约化场强逐渐增大时,甲烷的电离效应逐渐增强。混合气体的附着与弹性碰撞效应造成的能量损失比较小,相比激发与电离效应可以忽略。放电过程能够产生大量不同种类的活性粒子与自由基,不同活性粒子随时间变化的规律不相同。其中,随着放电,振动激发态氮分子浓度保持为1015/cm3量级。电子激发态氮分子粒子数密度随着放电的进行,在10-8s~10-7s会产生一个峰值。模型计算的单脉冲放电产生的活性粒子,在大多数点火温度下,可将点火延迟时间缩短10%以上。脉冲式放电对于甲烷-空气混合气体点火有显著的增强效果。     

环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚型燃气发生剂燃烧物理模型

通过差热-热重联用、扫描电镜和单幅摄影等实验手段,研究了环氧乙烷-四氢呋喃共聚醚/高氯酸铵/降温剂燃气发生剂燃烧机理,在AP复合推进剂的多火焰燃烧(BDP)模型基础上,建立了其燃气发生剂燃烧物理模型。认为燃气发生剂燃烧模型中存在四个火焰区,分别为PF焰、AP焰、PJW焰及FF焰,并运用该燃烧物理模型解释了燃烧中特殊现象(如燃速低、易熄火等)产生的原因。     

动量轮失效物理模型试验方案研究

论述了动量轮失效物理模型及其试验方法, 其目的是提高动量轮产品的研制水平和进行动量轮寿命预计. 文章主要内容包括失效物理模型、试验环境模拟、试验模型技术状态的认可、失效影响因素分析、试验过程中数据采集方法及建立失效物理的数学评判表达式.     

导航卫星辐射光压建模进展及发展趋势

辐射光压模型是导航卫星精密定轨的研究热点之一。辐射光压的建模方法主要有经验方法、半经验方法和解析型方法。经验方法由于简单易用、无需知道卫星相关信息等特性而得到广泛应用。但是经验光压模型得到的卫星轨道质量还有进一步提高的空间。在辐射光压建模中引入更多航天器相关的信息可以弥补经验模型的缺陷。中国北斗卫星导航系统2020年建设完成并向全球提供服务,卫星的轨道精度是系统服务性能的重要指标。更好的辐射光压模型可提高北斗卫星轨道的质量。对辐射光压建模技术及研究进展进行梳理可为开发更精准的北斗卫星辐射光压模型铺路。首先根据辐射源的不同将辐射光压分为主动类型和被动类型。然后分析了经验模型、半经验模型以及分析型物理模型的优缺点。聚焦于北斗卫星,也梳理了北斗卫星辐射光压建模的研究进展。根据以上讨论分析了目前辐射光压建模研究未解决的问题。在北斗辐射光压建模中,建议联合解析模型和经验模型的优点,切勿在精密定轨中盲目估计经验参数。     

液体火箭发动机喷管仿真模型

基于量热完全气体、组分冻结的热完全气体、化学非平衡气体模型建立了喷管性能仿真物理模型,采用三阶精度的WENO格式进行了不同气体模型的喷管流场计算。根据流场计算分析了四氧化二氮/甲基肼发动机和液氧/煤油发动机喷管的性能,并针对液氧/煤油发动机分析了室压和不同喷管扩张段型面对性能的影响。结果表明,采用量热完全气体模型所计算的比冲高于用热完全气体模型的计算值,这两种气体模型给出的计算偏差较大,且没有规律性;二维化学动力学计算结果更接近实测值;提高室压不仅能提高燃烧效率,也能减小化学动力学损失,使喷管性能提高;对Rao方法设计的喷管型面进行附面层修正可略提高性能,或在同样性能要求下略减小喷管长度。     

多孔阵列式电喷雾推力器纯离子电流的物理模型

纯离子（PIR）发射状态的多孔发射极阵列（PEA）使离子液体电喷雾推力器（ILET）具有高精度、高比冲、高效率、小体积等优点。为了研究PEA在PIR发射状态下的束电流机制,构建了一种包含起始电压、多点发射、黏性流动、离子电流的物理模型。通过引入正态性假设简化了加工公差不确定性和多孔基材不均匀性的量化过程,基于Monte Carlo方法推导出了PEA的PIR电流解析表达式,并通过对比试验结果验证了模型的可靠性和准确性。结果表明,模型机理明确、误差较小,能够较高精度地预测锥形多孔硼硅酸盐PEA的PIR电流和多点发射行为;模型计算结果与AFET-2推力器试验结果基本一致,相对误差范围为1.0%～1.5%,随着工作电压的增大和发射体数量的增加有助于提升模型的精度。模型为计算效率较高的0D模型,为ILET的鲁棒性设计和性能优化提供了一种新的计算方法。     

数学规划的物理模型及算法

利用力学原理，建立了用微分方程描述的带不等式约束优化问题的物理模型，用人工释能和摄动的思想，推广了现行的一些可行方向算法，并对算法的收敛性进行了讨论。     

大行程高精度微驱动系统的建模研究

通过模块化方法,分别对某压电陶瓷驱动的新型大行程、高精度微驱动器驱动部分、传动部分进行物理、数学建模,得到系统的传递函数,并通过matlab软件进行仿真计算,得出系统的开环伯德图,进行稳定性分析,为微驱动系统闭环控制研究提供理论基础。