Effective Coulomb force modeling for spacecraft in Earth orbit plasmas

Coulomb formation flight is a concept that utilizes electrostatic forces to control the separations of close proximity spacecraft. The Coulomb force between charged bodies is a product of their size, separation, potential and interaction with the local plasma environment. A fast and accurate analytic method of capturing the interaction of a charged body in a plasma is shown. The Debye–Hückel analytic model of the electrostatic field about a charged sphere in a plasma is expanded to analytically compute the forces. This model is fitted to numerical simulations with representative geosynchronous and low Earth orbit (GEO and LEO) plasma environments using an effective Debye length. This effective Debye length, which more accurately captures the charge partial shielding, can be up to 7 times larger at GEO, and as great as 100 times larger at LEO. The force between a sphere and point charge is accurately captured with the effective Debye length, as opposed to the electron Debye length solutions that have errors exceeding 50%. One notable finding is that the effective Debye lengths in LEO plasmas about a charged body are increased from centimeters to meters. This is a promising outcome, as the reduced shielding at increased potentials provides sufficient force levels for operating the electrostatically inflated membrane structures concept at these dense plasma altitudes.     

桩土阻尼作用下低应变法可测桩长的分析

低应变检测是桩身完整性检测的一种常用方法。桩土的阻尼作用是造成应力波传播过程中衰减的关键因素。利用一维波动理论，建立桩土相互作用的方程，得到了波幅比与桩长、波速等因素的关系，进而得到检测中可测得的最大桩身长度范围。同时，利用ANSYSLS—DYNA进行模拟，从而验证了波在桩身传播过程中的衰减特性和计算所得结果的正确性。为该方法的克服局限的进一步研究起到一定的参考作用。     

小直径深孔加工技术在航空机载行业中的应用

分析总结了国内外小直径深孔加工技术后,介绍了小直径深孔加工技术在航空机载行业中的应用,及其小直径深孔加工时设备选型需注意的问题。     

异种铝合金搅拌摩擦点焊工艺研究

研究了搅拌针长度对Al5754/Al6111搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响。结果表明,在保持轴肩压入深度为500μm条件下,搅拌针长度从1.6 mm增加到2.0 mm的过程中,点焊接头的力学性能无明显变化;当搅拌针长度继续增加到2.2 mm时,点焊接头的力学性能迅速提高。通过分析提出高度锯齿状的HOOK形貌是点焊接头力学性能提高的主要原因。     

建立室内虚拟长度基线场的可行性探讨

提出了利用两平面反射镜多次反射来虚拟室外基线场,在室内完成检定光电测距仪及全站型电子速测仪测距部分的解决方案;在现有技术的层面上对该方案所面临的技术难题进行了探讨,对其可行性进行了论证;对该方案实施1000 m测长的不确定度进行了详细的分析和计算,得出了该方案完全可行的结论.     

航天飞行器舱体截面大尺寸弧长在线测量系统的研究

本文基于CCD图像测量技术，提出了一种新的不规则轮廓大尺寸弧长非接触图像测量系统，解决了航天飞行器舱体加工中的大尺寸测量的难题。文中给出了系统的结构及原理。并在现场进行了比对实验。最后对系统进行了精度分析，结果表明，本文所提出的系统的测量精度优于±0.5mm/8m。     

有轴向通流的双旋转轴间流动换热的数值模拟

采用混合长度模型,用共轭数值计算的方法研究了具有轴向通流且内轴加热情况下的双旋转轴间的换热,得到了内轴、双轴间隙内的温度场,内轴外壁面的温度分布情况,内轴外壁面对流换热系数的分布情况,并与实验结果进行了比较,结果表明:经过修正的混合长度模型对具有轴向通流的双旋转轴间换热情况的计算是可行的.      

初始温度对CH4/RP-3航空煤油混合燃料层流燃烧特性的影响

采用定容燃烧实验装置对初始压力为0.1MPa、当量比为0.7~1.5、甲烷体积分数为0、0.4和0.8,以及3种初始温度工况下,CH4/RP-3航空煤油混合燃料层流燃烧特性进行实验研究。获得混合燃料火焰发展图片、层流燃烧速度和马克斯坦长度等,并分析初始温度对CH4/RP-3航空煤油混合燃料层流燃烧速度及燃烧稳定性的影响。结果表明,当火焰拉伸率趋于0时,非线性拟合方法NLM2(nonlinear fitting method 2)能够准确预测拉伸火焰传播速度随火焰拉伸率变化规律,外推可获得较为准确的无拉伸火焰传播速率。初始温度对稀混合燃料火焰传播速度的影响较大,而对化学当量比和浓混合燃料火焰传播速度的影响较小。3种甲烷体积分数混合燃料的层流燃烧速度均随初始温度增加而增加。当初始温度为420K时,马克斯坦长度随当量比减小最快,而当初始温度为480K时,马克斯坦长度减小最慢。在稀混合气和化学当量比工况,随着初始温度增加,混合燃料马克斯坦长度减小,混合燃料燃烧稳定性变差,而在浓混合气工况,各初始温度马克斯坦长度趋于一致,此时,初始温度增加对燃烧稳定性影响较小。      

超临界喷射受环境和喷射参数影响的数值研究

基于PR(Peng-Robinson)状态方程,采用二维轴对称的两相流控制方程和相关文献中的混合规则,建立了超临界燃油喷射的数值模型并采用预处理方法进行求解.以正癸烷为替代燃料研究了超临界燃油喷射到静止超临界氮气环境中时射流长度和射流扩张角的变化规律.结果表明:超临界射流长度和射流扩张角随环境压力的升高而减小,随环境温度和喷射温度的升高而增加,且超临界射流长度受环境和喷射参数影响的敏感性稍高于射流扩张角.分析认为影响超临界喷射的两个主要因素是喷射密度比和喷射动量,且后者占主导地位.     

中心锥对波瓣强迫混合排气系统气动热力性能的影响

在波瓣混合器几何结构不变的情况下,通过分别改变波瓣出口截面处中心锥半径以及波瓣长度建立了一系列几何模型,并采用数值模拟的方法,研究了中心锥关键结构参数对涡扇发动机波瓣混合排气系统气动热力性能的影响规律.结果表明:当中心锥长度不变时,随着波瓣出口处中心锥半径的增加,热混合效率先增加后减小,其中当波瓣出口处中心锥半径为0.55倍波瓣高度时,波瓣混合排气系统出口处热混合效率最大.此外,当中心锥长度不变时,波瓣混合排气系统总压恢复系数大体上不断减小;排气系统出口处推力系数则呈现出先增大后迅速减小.当波瓣出口处中心锥半径不变时,随着中心锥长度的增加,热混合效率和总压恢复系数变化极小,在排气系统出口处,推力系数则先迅速增大后略有降低.