多相流與反應流的機理👍🏼、模型及其調控技術專欄-意昂3代理

高超聲速飛行器界面多相催化數值研究進展

楊肖峰, 李芹, 杜雁霞, 劉磊, 桂業偉

doi:10.7527/S1000-6893.2021.25908

2021, (12): 625908-625908.

摘要

隨著未來臨近空間高超聲速飛行器高速度🫐、長航時新需求的提出👨🏻‍🍼，飛行器高溫流動與熱防護系統相互作用凸顯，引發極端力學🧛‍♀️、熱學條件下氣固界面多相催化等高溫界面效應。回顧了高超聲速飛行器中界面多相催化理論建模和數值研究歷程，重點綜述了界面多相催化的給定速率系數模型、含微細觀特征的唯象模型💈、基於微觀理論模擬的跨尺度模型的研究進展。總結了作者團隊在飛行器界面多相催化效應建模、機理和應用相關方面的研究結果。結合未來飛行器減重、增程📒、保形的設計需求🖕，進一步提出了國內後續研究的重點方向，以期支撐熱防護系統輕量化👛、低冗余設計。

氣固兩相湍流場納米顆粒演變特性綜述

石瑞芳, 林建忠

doi:10.7527/S1000-6893.2021.25825

2021, (12): 625825-625825.

摘要

含納米顆粒的氣固兩相湍流場在包括航空等眾多領域中很常見🪒🧞‍♂️，以單體💂🏼‍♀️、聚集體和團聚體不同形式存在的納米顆粒在流場中經過生成、對流⏱👮🏽‍♀️、擴散、凝並、破碎等過程，其數密度、尺度、尺度分散度等將發生變化。本文就以上相關研究狀況進行了回顧𓀋，說明顆粒生成是氣相化學反應產生的可冷凝蒸汽物質因表面冷卻、絕熱膨脹或混合、湍流混合或化學過程產生的過飽和所導致💂🏼‍♀️；導致顆粒凝並的原因包括布朗運動、湍流剪切、速度梯度、差異沉降➕；顆粒的凝並取決於顆粒的尺度和流場的特性🦸🏿‍♂️，並受初始顆粒分布及湍流擴散控製；湍流場對顆粒凝並的影響除了湍流強度的因素外，還體現在由湍流脈動所引發的顆粒數密度的脈動☞；顆粒凝並後形成尺度較大的團聚體容易在流場剪切和其他因素作用下發生破碎；剪切破碎是導致顆粒破碎的主要因素🦞，有效破碎系數取決於剪切率和顆粒的體積分數；顆粒的沉降取決於顆粒尺度、形狀和流體性質等因素；導致顆粒沉降的因素有重力🦸🏽‍♀️、擴散🟪、慣性撞擊🧟‍♂️、電場和熱遷移等；當存在溫度梯度時👐🏼，熱泳力對顆粒沉降也起到重要作用。本文最後提出了有待進一步研究的若幹問題⛹🏽‍♀️。

湍流燃燒機理和調控的活性子空間分析方法

王娜娜, 解青, 蘇星宇, 任祝寅

doi:10.7527/S1000-6893.2021.25228

2021, (12): 625228-625228.

摘要

高效、低排放等需求促使發動機燃燒趨於近極限燃燒組織🧎‍♂️，亟需在穩定可控燃燒方面取得突破👩🏿‍🏫⌛️。湍流燃燒機理復雜🥹，影響湍流燃燒數值模擬預測的物理化學和初始/邊界條件參數眾多💆。但是在該高維映射關系中𓀊，預測目標量往往僅在輸入參數空間中的少數方向上梯度顯著，稱之為活躍方向。當活躍方向與空間基的方向不一致時，采用傳統的全局敏感性方法難以高效地分析出主控參數以及後續的湍流燃燒機理。而活性子方法可以通過梯度的協方差矩陣特征分解得到上述活躍方向。本文綜述了活性子空間方法理論及在湍流燃燒模擬中的應用：即探究海量輸入參數空間中的活躍方向，構造低維活性子空間和低維響應面👰🏼‍♀️，從而高效地量化模擬不確定性、表征主控物理過程，從而揭示湍流燃燒機理🤹🏽。最後，進一步探討了基於活性子空間分析方法的湍流燃燒調控。

燃燒多相流的介尺度動理學建模研究進展

許愛國, 單奕銘, 陳鋒, 甘延標, 林傳棟

doi:10.7527/S1000-6893.2021.25842

2021, (12): 625842-625842.

摘要

基於求解Navier-Stokes方程組的傳統計算流體力學已經在諸多領域取得了巨大的成功，但在航空、航天、微流控等領域也遇到了新的瓶頸與挑戰。其原因分為2個方面💆：①物理建模層面的問題；②離散格式帶來的數值精度和穩定性問題。微尺度燃燒等一系列燃燒新概念的研究表明，特征更加豐富但以前知之甚少的熱力學非平衡行為蘊含著大量待開發的物理功能。物理模型合理和具備相應功能是數值仿真研究的前提；物理建模層面的問題無法通過數值精度的提高來解決。本文從物理建模與復雜物理場分析角度，介紹了非平衡燃燒系統離散玻爾茲曼建模方法（DBM）的研究進展。DBM是非平衡統計物理學粗粒化建模理論在流體力學領域的具體應用之一，是相空間描述方法在離散玻爾茲曼方程形式下的進一步發展。它選取一個視角，研究系統的一組動理學性質，因而要求描述這組性質的動理學矩在模型簡化中保值；以該組動理學矩的獨立分量為基，構建相空間，使用該相空間和其子空間來描述系統的非平衡行為特征；研究視角和建模精度隨著研究推進而調整🤰🏿。借助DBM可以研究反應過程中不同自由度內能之間的不平衡和相互轉換等Navier-Stokes模型無法模擬的動理學過程。在內爆和外爆過程中，幾何匯聚與發散效應等效於一個...

非牛頓流體射流霧化特性研究進展

楊立軍, 劉陸昊, 富慶飛

doi:10.7527/S1000-6893.2021.24974

2021, (12): 624974-624974.

摘要

本文總結了有關非牛頓流體射流霧化特性的研究進展。首先，闡述了預測非牛頓液體射流初次霧化失穩特性的理論方法🐡☢️，介紹了有關非牛頓流體射流初次霧化的實驗現象和特性參數。當射流初次霧化的過程結束後，破碎產生的液滴會在高速氣流中發生二次霧化。隨後🚴🏽，總結了國內外有關非牛頓流體液滴二次霧化實驗研究的相關進展。分析了液滴二次霧化的實驗現象，總結了不同種類液滴二次霧化過程中所研究特性參數🔑，如破碎模態🤝、臨界韋伯數和初始變形時間等隨來流氣體參數之間的關系，並介紹了基於液滴二次霧化物理過程所建立的預測噴霧場液滴平均粒徑的霧化模型。最後💂🏼‍♀️，基於目前的研究現狀📗，給出了非牛頓液體射流初次霧化和二次霧化實驗研究的後續重點研究方向及建議。

非等強度多道沖擊波作用下空泡潰滅機製分析

吳汪霞, 王兵, 王曉亮, 劉青泉

doi:10.7527/S1000-6893.2021.25894

2021, (12): 625894-625894.

摘要

航空航天🕐、生物醫學等領域均存在沖擊波與空泡作用問題🦺，沖擊波尤其是多道沖擊波作用下空泡潰滅包含著復雜的多相瞬變行為與物理現象。基於自主搭建的可壓縮多相流並行數值平臺，對液體中單一/多道沖擊波與空泡的作用過程進行了數值模擬📺。通過對沖擊波作用下空泡內波系性質，以及多道沖擊波與空泡作用後的系列反射波系在液體中的相互作用過程進行詳細解析，分析了不同沖擊波作用下空泡的形變演化過程，探究了空泡的潰滅機製與特性。研究發現🐎，相較於單一沖擊波的作用🛀，多道沖擊波作用下空泡內部及周圍液體流場中的波系結構更為復雜，然而無論是單一沖擊波或是多道沖擊波工況，其最終誘發的空泡潰滅形態均十分相似。而且，當空泡發生潰滅前所受到多道沖擊波的總強度與單一沖擊波強度相等時，空泡的潰滅波強度也十分相近🎩👕，為多道沖擊波與空泡作用效果的定量化評估提供了理論基礎和依據。

雙層旋轉錐形液膜一次破碎特性數值研究

申力鑫, 邢菲, 秦臘, 蘇昊

doi:10.7527/S1000-6893.2021.25267

2021, (12): 625267-625267.

摘要

為了全面加深對錐形液膜一次破碎機理的認識♥︎，對雙層錐形液膜的霧化過程進行了數值模擬，重點研究了壓降和同軸旋轉空氣對雙層液膜宏觀形態、液膜破碎模式、液膜破碎長度和噴霧錐角等液膜一次破碎特性的影響。數值計算的噴霧場宏觀形態與試驗結果接近🦑，噴霧錐角和索特爾平均直徑的計算最大誤差分別為4.9%、7.4%。研究表明：同軸旋轉空氣參與霧化會改變噴霧場的整體形態；增大壓降和空氣速度會改變液膜的破碎模式和主導表面波模式🍷；雙層液膜的合並會在液膜表面產生劇烈的表面波動，同時會略微增大液膜的噴霧錐角；液膜的破碎長度會隨著壓降和同軸旋轉空氣軸向速度的增大而減小。該研究有助於進一步研究雙層液膜一次破碎的機理，從而指導對雙路離心式噴嘴的霧化認識。

超聲速尾跡-剪切流的混合增強

禹旻, 楊武兵, 沈清

doi:10.7527/S1000-6893.2021.25876

2021, (12): 625876-625876.

摘要

超聲速條件下燃料和空氣之間的高效混合是超然沖壓發動機技術上的主要挑戰。基於大渦模擬和流動穩定性分析，針對超聲速尾跡-剪切流動開展了混合增強方法研究。尾跡的存在改變了混合層流動的速度剖面，對流動穩定性產生了重要影響，使混合層由三維最不穩定變為二維最不穩定，最不穩定擾動波頻率和增長率增大🎡。基於流動穩定性結果引入擾動的混合增強方式依然有效💆🏽‍♀️，根據穩定性結果設計了波紋隔板。數值結果表明：二維波紋壁引入的擾動未能增長，不具備混合強化效果🤽🏻‍♀️，而三維波紋壁引入的擾動能夠快速增長，具有混合強化效果🤱，且波紋壁參數越接近最不穩定擾動波參數🦹🏼‍♀️，混合強化效果越明顯。

AECSC-JASMIN湍流燃燒仿真軟件研發和檢驗

王方, 王煜棟, 姜勝利, 陳軍, 唐軍, 徐華勝, 李象遠, 邢競文, 高東碩, 金捷

doi:10.7527/S1000-6893.2021.25003

2021, (12): 625003-625003.

摘要

航空發動機燃燒室幾何結構復雜，湍流和化學反應存在強烈非線性相互作用，需要對流動和燃燒及其相互作用進行高精度高時空分辨率的刻畫🙆🏿，目前燃燒室湍流燃燒數值模擬仍然是高難度的瓶頸問題之一。介紹了由意昂3注册航空發動機數值仿真研究中心、北京應用物理與計算數學研究所和中國工程物理研究院高性能數值模擬軟件中心聯合研發的AECSC-JASMIN軟件主要框架、算法以及針對該軟件的算例檢驗。在Sandia射流火焰➛、支板火焰和單頭部燃燒室檢驗算例中👏🏽，對比實驗數據🧑🏿‍🎨🎁，射流和支板火焰預測結果與實驗值一致✉️㊙️；支板算例的平均相對誤差在15%之內；單頭部燃燒室模擬結果符合物理實際👨‍👧‍👧，總壓損失與實驗值基本吻合🧚。說明AECSC-JASMIN軟件可用於復雜結構高分辨率高精度湍流燃燒數值模擬。

重型直升機飛行動力學剛彈耦合建模及空中共振穩定性分析

王洛烽, 陳仁良

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24634

2021, (12): 124634-124634.

摘要

針對重型直升機（HLH）大重量、低轉速的固有特性🧟‍♂️🕸，提出了一種適用於重型直升機的飛行動力學剛彈耦合建模方法🫷🏼。該方法結合傳統直升機飛行動力學與旋翼機體耦合動力學，將傳統飛行力學的分析頻段拓展到了5 Hz👩‍💼，額外考慮了槳葉和機體的彈性變形，基於阻抗匹配法推導出了顯式的旋翼/機體耦合動力學方程，模擬了真實飛行狀態下的直升機氣彈耦合特性，利用該模型計算並分析了算例重型直升機的懸停飛行特性和空中共振穩定性🧜🏻‍♂️。結果表明🙅‍♂️：旋翼機體耦合導致擺振前進型和機體彈性模態的阻尼-轉速曲線先相互靠近至同一點再分離，可能引起直升機的高頻瞬態振動🔈；在擺振等效阻尼不足時🗂，旋翼擺振後退型是不穩定的😒💆🏼，但隨著等效阻尼增加，擺振二階周期型模態和機體彈性模態會出現耦合；槳葉彈性變形與機體彎曲模態及揮舞集合型耦合，但不會引起明顯的不穩定現象🧑🏼‍⚖️。

馬赫數6柱-裙激波/邊界層幹擾直接模擬

孫東, 劉朋欣, 沈鵬飛, 童福林, 郭啟龍

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24681

2021, (12): 124681-124681.

摘要

高超聲速激波/邊界層幹擾比超聲速工況下具有更強的可壓縮效應🧗🏿‍♂️，再附之後會形成極高的局部力/熱載荷，嚴重影響飛行器飛行安全。而激波/湍流邊界層幹擾區附近流動的三維特性使得流動更加復雜而難以預測👩🏽‍🏭。采用直接數值模擬對高超聲速條件下的柱-裙激波/湍流邊界層幹擾進行了詳細研究🫅🏻，特別是對Görtler渦結構對分離泡🫀、物面壓力和熱流造成的展向差異開展了定性和定量分析🧚‍♀️。研究發現，幹擾區附近的分離泡結構呈現出明顯的三維效應，且Görtler渦展向分離位置截面的分離泡要明顯小於再附位置🦞🧜🏽，而這兩個截面上分離泡的運動基本同步，沒有明顯的延遲或超前現象。物面壓力和熱流在展向出現顯著的不均勻性，展向再附位置的平均壓力和熱流要比展向分離位置分別高13%和16.2%，脈動壓力和熱流比展向分離位置分別高28%和20%🙃。截面流向速度特征正交分解結果顯示兩個位置上的能量都集中在剪切層附近🍊，並且展向再附位置上低頻模態占有更高的能量。在采用模態重構流場分析分離區面積發現🌨，展向分離位置重構誤差更小，而展向再附位置上的重構誤差收斂更快。

三角翼機翼搖滾主動控製多學科耦合數值模擬

楊起, 劉偉, 楊小亮, 李昊

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24685

2021, (12): 124685-124685.

摘要

細長機身和大後掠機翼氣動構型的飛行器大攻角飛行時🐔，由於缺少橫向阻尼，易發生以繞體軸滾轉振動為主的搖滾運動，飛行安全受到嚴重威脅🏋🏻🤕。針對三角翼搖滾問題，采用動網格技術，建立了氣動🤷🏻‍♀️、運動和控製多學科耦合的數值模擬方法。通過耦合非定常Navier-Stokes方程、剛體運動方程和經典控製律🍹，采用控製面差動偏轉的方式對三角翼搖滾主動控製過程進行了數值模擬，並分析了不同控製狀態下三角翼受控滾轉的運動特性。在來流馬赫數為0.3的條件下，實現了80°後掠三角翼搖滾現象的有效控製🧋。

基於投影法的雙後掠乘波體氣動性能

李珺, 易懷喜, 王逗, 羅世彬

doi:10.7527/S1000-6893.2021.24703

2021, (12): 124703-124703.

摘要

雙後掠布局能有效改善乘波體低速時的氣動性能不足。為了獲得雙後掠乘波體，目前常采用的是定前緣型線的吻切錐乘波體設計方法，但該設計方法存在設計過程復雜🧕，激波出口型線與理論不一致等問題。而采用直接投影獲得雙後掠乘波體的設計方法可以解決上述問題。為了系統研究基於投影法的雙後掠乘波體的氣動性能，使用CFD方法分析了采用該方法生成的雙後掠乘波體在高超聲速與低速時的氣動性能🐁。結果表明👗，該方法獲得的乘波體在高超聲速下的氣動性能與定前緣型線的雙後掠乘波體相當。且此方法仍保留了高超聲速下"波效應"引起大攻角非線性升力👨‍🎓、低速下"渦效應"有效提高升阻比等雙後掠乘波體的優良氣動特征，為基於投影法的雙後掠乘波體的工程應用提供了指導。

基於直接升力與動態逆的艦尾流抑製方法

羅飛, 張軍紅, 王博, 唐瑞琳, 唐煒

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24770

2021, (12): 124770-124770.

摘要

在復雜的作戰和著艦環境下🕕，艦尾氣流擾動是著艦誤差的最主要來源之一🙄。如果在著艦下滑階段利用直接升力控製（DLC）的快速性和解耦性能力➜，可以極大地減輕飛行員著艦操縱負擔並且提高著艦最後階段對艦尾流的抑製能力。從航跡調節和姿態穩定的解耦角度出發🚵，提出在非線性動態逆（NDI）控製框架下實現基於直接升力的著艦控製律方法，並通過建立含有艦尾流擾動的E-2C全量飛機仿真模型進行驗證🧑‍🎓。結果表明✯：在非線性動態逆控製中引入直接升力的艦載機著艦控製律，可以實現在著艦下滑階段姿態穩定的同時🫵🏻，通過直接升力快速解耦調節航跡誤差🪐🧑🏽‍🦰，並且在引入艦尾流幹擾的情況下，具有快速修正下滑傾角誤差、抑製艦尾流幹擾的能力，最終達到顯著提高著艦精度的效果。

一種引入材料循環本構的單軸疲勞平均應力模型

劉斌超, 鮑蕊, 隋福成

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24735

2021, (12): 224735-224735.

摘要

為更精準地考慮平均應力對單軸恒幅疲勞壽命的影響，在等效驅動力類平均應力模型的基礎上，引入材料循環本構並提出了一個新的平均應力模型。定性地，該模型能夠在更廣泛壽命值範圍和應力比範圍內描述多種材料的等壽命線形狀🧕🏻🐜；定量地，該模型能夠用來預測其他應力比下的疲勞壽命值，且預測值與試驗數據符合良好😯。隨後，還提出了一種獲取模型系數的方式，能夠在保證數據擬合可靠度的前提下進一步減少試驗成本。所提出的平均應力模型有潛力為材料性能手冊的編纂提供支持，並對相關工程方法提供改進方向。

渦輪冷卻葉片壽命可靠性分析參數化仿真平臺

賈貝熙, 呂震宙, 雷婧宇

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24747

2021, (12): 224747-224747.

摘要

目前🤸🏼‍♀️，渦輪冷卻葉片等復雜結構的多模式壽命可靠性分析中存在各功能模塊的集成與管理不成體系🧑🏿‍✈️🩻、參數化聯合調用技術不完善的工程應用問題。針對這些問題🦘，完善了隨機不確定性下渦輪冷卻葉片多模式壽命可靠性分析的工程化方法，搭建了多模式壽命可靠性分析的參數化、多軟件聯合仿真平臺，為某型號葉片壽命可靠性分析提供合理的工程化方法及高效便捷的自動化實現工具。主要工作包括：一建立了不確定性環境下含孔👮‍♂️、肋及空腔復雜結構網格劃分和結構有限元仿真的參數化方法，實現了隨機變量不同取值下仿真的自動執行，解決了可靠性理論方法應用至復雜工程結構的瓶頸問題；二在經回歸處理的概率壽命曲線中考慮溫度插值及多失效模式串聯系統，拓展了概率壽命曲線的應用範圍，使得所建渦輪葉片壽命可靠性模型更符合實際；三提出了可靠性分析數字模擬過程中嵌入包括有限元結構分析和疲勞壽命極限狀態面兩方面的雙層自適應代理模型方法🐂，該自適應策略可在保證壽命可靠性分析精度的基礎上提高效率👇💖。通過所建平臺在某型號葉片上的算例分析及與蒙特卡洛法參考解的對比🍡，驗證了所提多模式系統壽命可靠性分析工程化方法的高效和準確性及仿真平臺的實用性。

聯翼布局傳感器飛機多目標優化設計

何程, 馬東立, 賈玉紅, 楊穆清, 陳剛

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24761

2021, (12): 224761-224761.

摘要

針對聯翼布局傳感器飛機的任務需求特點😷🧘🏿‍♀️，建立了專用於該類無人機的能夠綜合考慮氣動、結構和雷達性能的多目標優化設計模型。利用改進的類函數/形函數參數化方法完成整機外形進行參數化，利用風洞試驗進行了氣動分析模型的驗證，基於工程梁理論搭建了聯翼布局結構重量估算模型。在雷達距離方程的基礎上🦴，建立了機翼內部雷達天線性能估算的數學模型。利用該模型，能夠在優化過程中考慮到內置機載預警天線安裝位置和性能評估對翼型選擇、結構重量和氣動特性的影響🫣，最終得到全局最優設計☁️。對某方案的優化結果表明🤛🏼，相較於優化前，多目標優化結果能夠明顯提升整機升阻比和前後視雷達探測範圍🪇，同時減輕結構重量。優化結果和敏感性分析表明了該多目標優化模型的可行性和必要性。

復合材料板拉/壓-剪復合載荷屈曲相關方程

陳向明, 陳普會, 孫俠生, 王彬文, 王喆, 張輝, 柴亞南

doi:10.7527/S1000-6893.2021.25417

2021, (12): 225417-225417.

摘要

利用軸向拉伸/壓縮和面內剪切載荷構建了一個相互作用函數，並將其通過冪級數展開成二次多項式，利用單軸試驗測試的復合材料板屈曲載荷，基於數學原理和合理的假設🐀，推導確定了多項式的各項待定系數🫶🏼，構建了軸向拉伸/壓縮和剪切復合載荷下的復合材料板屈曲相關方程，從數學上理性地解決了傳統屈曲相關方程不適用於復合材料板（尤其是非均衡鋪層板）的問題☮️🧔🏿。利用提出的相關方程預測了4種不同的非均衡鋪層復合材料板在軸向拉伸/壓縮和剪切載荷作用下的屈曲相關曲線🐯，並與有限元特征值法的模擬結果進行了對比👨‍🦳，兩者具有很好的一致性，而對於傳統相關方程，其鋪層的非均衡性越大則預測誤差越大👩🏻‍✈️。最後通過均衡鋪層的復合材料加筋壁板的壓剪復合試驗進一步證明了提出的相關方程的有效性。

基於改進煙花算法的資源分配

鄒適宇, 李復名, 謝愛平, 周濤, 劉鵬

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24716

2021, (12): 324716-324716.

摘要

資源分配問題作為一個NP-Hard問題，在雲計算、無線電🅱️👍、衛星調度、多無人機協同作業等領域皆有研究需求，是一個共性的數學問題♒️。煙花算法作為一種智能優化算法，具有求解大規模資源分配問題的能力，但也存在求解精度低等問題。為了提高傳統煙花算法的計算效率和全局尋優能力，提出一種改進煙花算法😲，用遺傳算法中的變異算子替代高斯變異操作，並增加模擬退火流程。最後在多無人機協同作業任務分配數學模型上進行仿真驗證，實驗結果表明在收斂速度以及計算精度方面🏡，該算法均優於其余3種煙花算法。

一種基於ROM模型的測試性指標論證方法

楊鵬, 邱靜, 劉冠軍, 張勇

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24717

2021, (12): 324717-324717.

摘要

針對實踐中缺乏理論性#️⃣🫏、可實施性強的測試性指標論證方法的現狀🤥⏺，提出了一種基於可靠度、戰備完好率與可維修度（ROM）模型的測試性指標論證方法🎦。從戰備完好率（O）、可靠度（R）、可維修度（M）關系式入手，將關系式中的可靠度和可維修度分別用平均故障間隔時間（MTBF）和平均修復時間（MTTR）替換，再建立MTBF和MTTR與故障診斷率、虛警率和機內測試（BIT）故障率的關系式並代入"ROM"關系式，得到戰備完好率與測試性指標之間的關系式🧛，建立待解指標與BIT數量之間的關系式🆚，通過代入和消減參數得到戰備完好率隨BIT數量變化曲線，通過找到曲線極值點得到最佳BIT數量，進而得到最佳的測試性指標。在模型構建和指標求解過程中進行了較為充分的仿真分析，得到了大量與經驗相符的規律性結論🟤，為不同對象應用該方法進行參數設置時提供了較為充分的參考。最後應用本文方法對某光電一體化設備進行了指標論證，演示並驗證了本文方法的有效性🐄🤾🏻‍♀️。

空間繩系組合體的繼電型控製離軌策略

郭甲, 龐兆君, 嶽帥, 杜忠華

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24738

2021, (12): 324738-324738.

摘要

為了使空間繩系組合體更好地完成空間碎片清理任務，提出一種更接近工程實際應用的繼電型推力（Bang-Bang）離軌控製策略。利用帶有差動間隙的Bang-Bang控製策略，實現繩系組合體切向的繼電式推力加速🪢；設計了一種全新的被動式卷揚機構，以避免在使用繼電式推力離軌的過程中多次開關發動機對繩系組合體帶來的負面影響；針對徑向推力設計了輸入受限的滑模控製器，且最終控製指令同樣以繼電式推力形式實現🙆，抑製了離軌過程中繩系組合體的面內擺動。數值仿真結果顯示𓀄，繼電型推力能夠實現與連續推力近似的效果🈷️，能夠將繩系組合體的擺動角度抑製在一個較小的範圍內；整個離軌控製策略能夠使得空間繩系組合體在保持姿態穩定的前提下將空間碎片拖曳到墳墓軌道。

基於雲模型和改進D-S證據理論的目標識別決策方法

尹東亮, 黃曉穎, 吳艷傑, 何有宸, 謝經偉

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24768

2021, (12): 324768-324768.

摘要

在目標識別決策系統中，多探測器多源信息融合的模糊性和不確定性以及各探測周期所得信息的沖突互斥會造成目標識別決策不精準⛹🏿🔑。為解決這一問題💆🏻，提出基於雲模型和改進D-S （Dempster-Shafer）證據理論的目標識別決策方法。首先，將目標識別準確性這一語言評價值劃分為不同評價區間等級📋，以不同評價等級標準雲為參照將各探測器各探測周期所得信息轉化為雲決策矩陣，得出各周期各等級隸屬度，進而構建出基本概率分配函數（mass函數）；其次，基於證據理論引入沖突度🏞、差異度、離散度3類衡量沖突大小的參數，定義了一種新的證據沖突參數👨‍🔬🧖🏿‍♀️，同時改進證據沖突融合算法，對各探測器各周期證據體進行修正並融合；再次🧬，結合各探測器權重加權得出各目標綜合識別決策的mass函數對目標進行決策；最後🧏🏻‍♀️，結合算例，驗證該方法的適用性，並與其他方法相對比驗證了本文方法的優越性😂。

薄層復合材料螺栓連接結構漸進失效機製試驗研究

曹躍傑, 魏淩峰, 張銘豪, 曹增強

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24667

2021, (12): 424667-424667.

摘要

分別采用單搭接結構和雙搭接結構研究了薄層復合材料層壓板螺栓連接接頭準靜態拉伸加載漸進擠壓損傷失效的過程。通過中斷測試的方法利用X射線Micro-CT和掃描電鏡（SEM）觀察了拉伸加載過程中薄層層壓板連接區域在特殊加載位置的損傷形式和變形特征。結果顯示薄層層壓板漸進失效過程主要損傷形式和傳統厚度復合材料層壓板相比基本一致，主要包括纖維斷裂、基體開裂🛖、纖維扭折和纖維/基體脫膠。然而➝，在傳統厚度層壓板復合材料中常見的失效方式即在擠壓失效平面區域和拉伸失效平面區域廣泛存在的分層損傷並未出現，這主要是薄層復合材料對初始損傷裂紋有效抑製的結果👛。由於損傷抑製作用⛏，薄層層壓板可在加載過程中承受更高的擠壓載荷，具有更大的損傷容限。

基於Deform軟件二次開發和BP神經網絡的TA15多向鍛造微觀組織預報

駱俊廷, 趙靜啟, 楊哲懿, 劉衛鵬, 張春祥

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24693

2021, (12): 424693-424693.

摘要

通過熱壓縮實驗構建了TA15合金的熱變形真應力-應變曲線，以此為基礎分別建立了合金雙相區及單相區溫度區間的熱變形本構方程💇🏻‍♂️⚡️；基於熱壓縮試樣動態再結晶的統計數據建立了TA15合金的動態再結晶模型。借助Deform提供的二次開發功能實現相關數學模型的程序化🤵🏿‍♀️，製定正交實驗方案，實現了TA15合金多向鍛造變形的微觀組織仿真。通過正交實驗分析得出各項因子的影響對象及強弱差異，提出了雙相區及單相區溫度區間內的多向鍛造最佳因子組合。建立了TA15合金多向鍛造變形微觀組織的BP （Back Propagation）神經網絡預測模型，將預測結果與有限元仿真結果進行比較⛅️，結果表明兩種方法的預測結果基本一致，但神經網絡具備有限元仿真難以實現的良好細節預測能力，能更為細致地實現對微觀組織分布狀態的劃分。

疊層穿刺CF/Al復合材料準靜態拉伸力學行為與失效機製

沈高峰, 王振軍, 劉豐華, 張映鋒, 蔡長春, 徐誌鋒, 余歡

doi:10.7527/S1000-6893.2020.24816

2021, (12): 424816-424816.

摘要

針對新型的疊層穿刺碳纖維織物增強鋁基復合材料（CF/Al復合材料），通過細觀力學數值模擬與實驗結合的方法研究了其在準靜態拉伸載荷作用下的漸進損傷與斷裂力學行為。復合材料經向拉伸彈性模量、極限強度與斷裂應變的實驗結果分別為129.61 GPa、630.14 MPa和0.75%🧚🏽‍♂️，細觀力學模型預測誤差分別為-9.41%👊🏻、7.57%和1.33%🟣，均勻化計算的宏觀應力-應變曲線與實驗曲線總體上相符。經向拉伸變形初期首先出現經/緯紗交織處基體合金的局部損傷，隨著拉伸應變量的增大依次發生緯紗和穿刺紗的橫向開裂🤲🏼，拉伸變形後期基體合金與經紗失效引起宏觀應力-應變曲線的急劇下降，復合材料拉伸斷口表現為經紗軸向斷裂及緯紗和穿刺紗橫向開裂共存的形貌特征🛍️🌽，纖維拔出和基體斷裂導致的經紗軸向斷裂是誘發復合材料最終失效的主要機製⚛️👨🏽‍🌾。

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