Flame characteristics of premixed H2-air mixtures explosion venting in a spherical container through a duct

The explosion venting duct can effectively reduce the hazard degree of a gas explosion and conduct the venting energy to the safe area. To investigate the flame quantitative propagation law of explosion venting with a duct, the effects of hydrogen fraction and explosion venting duct length on jet flame propagation characteristics of premixed H₂-air mixtures were analyzed through experiment and simulation. The experiment results under initial conditions of room temperature and 1 atm show that when hydrogen fraction was high enough, part of the unburned hydrogen was mixed with air again to reach an ignitable concentration, resulting in the secondary combustion was easier produced and the duration of the secondary flame increased. With the increase of venting duct length, the flame front distance and propagation velocity increased. Meanwhile, the spatial distribution of pressure field and temperature field, and the propagation process and mechanism of the flame venting with a duct were analyzed using FLUENT software. The variation of the pressure wave and the pressure reflection oscillation law in the explosion venting duct was captured. Therefore, in the industrial explosion venting design with a duct, the hazard caused by the coupling of venting pressure and venting flame under different fractions should be considered comprehensively.     

Multi-objective layout optimization for an orbital propellant depot

Structural and Multidisciplinary Optimization - The overall layout optimization design of an orbital propellant depot involves the optimization of shape, size, and positions of propellant tanks in...     

Na-MMT对MCPA6／PPO原位共混体系的影响

采用水辅助分散钠基蒙脱土（Na—MMT）通过原位共混的方法制备了浇铸尼龙6（MCPA6）和聚苯醚（PP0）共混物（95／5）。通过SEM、TEM和流变等考察了非常少量的Na-MMT对共混物形貌的影响。结果发现，PP0在MCPA6基体中尺寸从几十微米下降到一个微米左右，且所有的Na-MMT都分散在MCPA6基体中。DSC分析表明PPO分散相的尺寸影响了MCPA6的结晶行为。相比于纯的MCPA6，PPO和Na-MMT的协同作用提高了纳米复合材料的强度和韧性。     

Interaction theory of asphalt and rubber

Through scanning electron microscope (SEM), spectral analysis, and component analysis tests, the interaction theory between asphalt and rubber was discussed. It is concluded that rubber powder become soft and bond together with each other after being mixed with asphalt. The asphalt changes from a smooth homogeneous matter to a continuous mixing system which is composed of rubber powder and asphalt. The interaction is mainly physical diffusion, but there are some chemical reactions in the process, especially at long reaction time.     

Research on Variable Structure and Adaptive Control for Strap-on Rocket

固体捆绑运载火箭变结构自适应控制

陈曦,刘玉玺,汪轶俊

（上海宇航系统工程研究所）

创新点说明：

对于新型固体捆绑火箭而言,由于箭体安装固体助推器,存在推力偏差较大、推力同步性较大的问题,导致火箭的结构干扰增大。安装尾翼外干扰增大,如经过大风区时,风干扰对箭体产生较大的影响。同时考虑建立动力学模型的过程中存在的参数不确定性、参数摄动、三通道间耦合的问题,传统的控制方法难以满足新型固体捆绑火箭的要求,因此本文率先将基于模型参考的变结构自适应控制方法应用于固体捆绑运载火箭上。

研究目的：

本文针对固体捆绑运载火箭控制系统的特点,应用变结构自适应控制理论,设计适用于固体捆绑运载火箭的控制系统,保障固体捆绑运载火箭的正常飞行。

研究方法：

（1）建立固体捆绑运载火箭动力学模型,考虑模型中参数不确定性、未建模动态及通道间耦合;

（2）分析固体捆绑运载火箭存在的干扰,例如：四个固体助推带来的推力偏差、推力不同步性、推力线偏斜,质心横移、芯级、发动机及尾翼安装误差、芯级发动机液体燃料晃动、箭体弹性振动等各类结构误差及风干扰等外干扰;

（3）针对固体捆绑运载火箭设计变结构自适应控制律的设计并证明其稳定性;

（4）Simulink仿真分析验证。

结果：

本文使用变结构自适应控制理论设计的控制系统可全局渐进稳定,三通道姿态角跟踪误差较小,姿态角收敛速度较快,系统性能良好,可有效处理各类结构干扰、外干扰、气动参数不确定性及未建模动态等问题,该控制系统的动态特性及控制品质良好,具有工程应用的前景。

结论：

本文将基于模型参考的变结构自适应控制方法应用于新型固体捆绑运载火箭的控制系统的设计中。给出了仅有俯仰方向有大姿态变动的条件下的火箭动力学偏量模型,并在此基础上设计变结构自适应控制律,同时证明了该控制系统的稳定性。本文通过理论及仿真分析,证明了变结构自适应控制理论在新型固体捆绑运载火箭上的应用可行性,具有一定的工程应用前景。

关键词：运载火箭;模型参考;变结构控制;自适应控制

     

三角转子膨胀机在跨临界CO2制冷循环中的应用分析

在高压比跨临界CO₂制冷循环中,采用膨胀机替代节流元件对提高循环效率有较大的潜力。分析了以三角转子机械作为膨胀机的运行机理,对三角转子膨胀机的工作过程进行计算和分析,并从形状因子、转子型线、进气角度、偏心距和轴距系数入手,讨论了影响三角转子膨胀机的影响因素。在设定情况下,使用三角转子膨胀机可以通过将10 MPa、313.15 K的超临界CO₂膨胀至3.49 MPa、273.69 K,并将制冷系数提高23.7%。形状因子和进气角度是影响膨胀机运行效果的主要因素,需选取适当的参数来提高效率。     

基于平差优化技术的高精度三维标定方法

为提高工业机器人、自动化校准设备等智能系统的整体精度,基于罗德里格矩阵和最小二乘法拟合建立数学模型,解决了三维直角坐标系之间转换关系的工程应用问题。采用基于冗余测量数据的平面平差优化技术和定位坐标点的间接测量方法,提升了局部坐标系建立的精度。针对坐标点接触式测量和非接触式测量的技术缺陷,提出了采用激光跟踪仪测量终端,用标定工装辅助实现间接测量的方法,能通过多点的接触式间接测量保证被测定位坐标点的精度。最后经过多次试验验证了方法的可行性。     

基于Zemax仿真的红外光场成像技术

光场成像作为计算摄影学的研究方向之一,可以通过单次拍摄得到目标的四维全光信息,包括空间两维以及角度两维信息,由此可以通过多视角立体匹配原理实现三维成像。目前光场成像集中应用于可见光领域,用于其他光学成像波段的情况较为少见。本文提出基于Zemax仿真的红外光场成像技术,将光场成像系统与长波红外成像系统相结合,从光场成像原理以及长波红外成像特性出发,对长波红外光场成像系统结构设计进行了深入研究,同时为了提升三维成像的效果,分析了红外光场成像系统光学参数对深度分辨率的影响,得出深度分辨率主要由微透镜成像关系、微透镜工作F数、主透镜焦距、物距以及探测器像素尺寸确定。针对长波红外探测器像素数较少的情况选择了聚焦型光场成像系统,根据设计结果,使用Zemax仿真验证了长波红外系统与光场成像系统相结合的可行性以及理论设计的正确性。     

Design and analysis of a novel piezoelectric inertial actuator with large stepping displacement amplified by compliant mechanism

Microsystem Technologies - A novel piezoelectric inertial actuator is developed in this paper, to realize the requirements of large stroke and high output displacement accuracy. This proposed...     

支承舱减振性能分析

支承舱是运载火箭与航天器之间的重要连接结构,支承舱的振动特性是力学环境设计需要考虑的因素之一.本文从振动环境控制的角度进行支承舱结构动力学分析,阐述了一种基于支承舱振动特性研究的改善航天器力学环境的方法.在有限元建模过程中,引入了材料级性能试验.计算并比较了不同材料支承舱结构对航天器振动环境的作用,比较了连接面形式对振动环境的影响.基于分析结果给出了进一步研究的建议.