带自由液面 Navier-Stokes 流动问题的ALE 分步有限元方法

将任意的拉格朗日 欧拉 (ArbitraryLagrange Euler,简称ALE)描述引入到Navier Stokes方程中 ,以速度和压力为基本变量 ,在时间域上采用分步求解格式 ,利用Galerkin加权余量法推导了分步格式的ALE有限元数值离散方程。并对带有自由液面的Navier Stokes流动问题的定解条件进行了分析讨论。最后利用所得到的ALE分步有限元方法对二维及三维不可压粘性液体大幅晃动问题进行了算例数值模拟 ,数值计算结果验证了本文方法及计算机仿真软件的正确性与可靠性     

充液箱位置对航天器耦合特性影响分析

分析了液体非线性晃动时充液箱位置对带弹性帆板充液航天器刚-液-弹之间耦合特性的影响.假设耦合系统绕系统质心做俯仰运动,首先采用已推导的刚-液-弹耦合系统俯仰运动非线性动力学方程组,得到系统固有频率,给出固有频率简单近似解析表达式,分析充液箱位置对系统各阶固有频率的影响.随后应用多尺度法对耦合系统液体一阶主共振进行解析分析,发现充液箱位置是决定幅频曲线软、硬特性转换点的重要参数.给定外激励力矩时,不同充液箱位置稳态解对应多解现象,并随着激励频率改变,稳态解幅值随充液箱位置的变化曲线发生分岔.     

TLD-结构非线性耦合问题及其动力学特性研究

本文利用数值方法研究一种新型的被动阻尼器即调谐式液体阻尼器 (简称TLD) ,这种阻尼器主要依靠刚性容器中的浅水液体的晃动来改变结构的动力学特性进而达到消耗结构振动能量的目的。推导了一种基于ALE(ArbitraryLagrangian_Eulerian ,即任意的拉格朗日_欧拉 )描述下的带有自由液面不可压液体与运动结构非线性耦合问题的一种有限元数值计算方法。在时间域上采用分步格式计算 ,这种方法与混合插值方法比较其优点是速度和压力可使用同阶线性插值 ,给数值计算带来很大方便。将所得到的方法应用到结构与TLD(调谐式液体阻尼器 )装置之间的耦合问题 ,数值计算结果验证了本文所推导的方法     

On Chaotification of Discrete Hamilton Systems

The chaotification problem of discrete Hamilton systems in one dimensional space is investigated and corresponding chaotification theorem is established. Feedback control techniques is used to make arbitrary discrete Hamilton systems chaotic, or enhance its existing chaotic behaviors. By designing a universal controller and combining anti-integrable limit it is proved that chaos of the controlled systems is in the sense of Devaney. In particular, the systems corresponding to the original systems and designed controllers are only required to satisfy some mild assumptions. Moreover, the range of the coefficient of the controller is given.     

ALE Fractional Step Finite Element Method for Fluid-Structure Nonlinear Interaction Problem

Interaction problems can be dividedinto externalfluid problems such as wave forces on offshore struc-tures,floating bodies,wind acting on building,bridges,etc.,and internal fluid problems such aswhen a fluid is contained inside a duct or vessel.Inthess fluid-structure interaction problems,the phe-nomena are nonlinear:not only because the governingequations of thefluid are nonlinear,but alsothe char-acteristics of the motion of the coupled system willchange in accordance withthe amplitude of the…     

充液自旋航天器姿态转换机动及控制研究

建立了充液航天器动力学模型并考虑液体燃料粘性边界层效应．推导了采用脉冲推进实现航天器姿态转换的等效反馈控制力矩增益系数．确定了航天器穿越分支线完成预期姿态定向的脉冲推进控制方案．由于存在能量耗散,航天器完成姿态再定向机动后将绕主轴做正向或负向自旋,航天器相对于角动量随体坐标系的最终定向不能预先确定．研究结果表明,采取脉冲推进控制策略所完成的姿态转换机动可以使航天器实现最终所期望的姿态定向．     

充液航天器姿态的自适应非线性动态逆控制

讨论了充液航天器大角度姿态机动自适应非线性动态逆控制设计.推导了航天器-液体晃动耦合系统动力学方程.采用单摆等效力学模型对液体燃料晃动进行动力学建模.由于充液航天器控制系统的强耦合非线性,故采用神经网络构造系统的自适应非线性动态逆控制器.通过实际算例对该控制器的跟综性能进行了测试,结果证明该自适应非线性动态逆控制器在包...     

微重环境下Cassini贮液腔中液体晃动特性研究

针对我国某一型号大型卫星液体燃料Cassini贮箱（腰为圆柱,两底为半球）,应用有限元方法研究了微重环境下液体的小幅晃动问题和横向受迫晃动问题,采用Galerkin方法得到了系统的有限元离散方程；得到了晃动固有频率和等效力学模型参数.针对周期脉冲激励,推导了液体作用于贮箱壁的晃动力和晃动力矩计算公式并给出了数值计算结果和分析结论.     

微重力环境下刚液耦合系统液体晃动混沌现象研究

微重力下,柱形贮箱内液体晃动的速度势模态和表面位移模态难以解析表达,为揭示液-刚耦合运动的非线性特性,不失一般性地用常重力下液体晃动的速度势模态和表面位移模态近似表示微重力下液体晃动的速度势模态和表面位移模态.用泰勒级数展开法分析了微重力下柱形贮箱内的液体晃动,运用Lagrange方法导出了微重力下贮箱内液体与结构耦合系统的无量纲动力学方程组,并用Matlab软件对该方程组进行数值计算,发现当系统稳定时,面内、外模态分别具有同类的稳态动力学行为,包括静止、周期运动、准周期运动和混沌运动;在不同的外激励参数下,面内、外模态的稳态动力学行为发生变化.     

部分充液卫星的非线性稳定性和动力学分析

针对简化了的部分充液卫星模型,分析了系统的非线性稳定性,指出了系统发生Hopf分岔的临界参数,并用中心流形方法研究了其稳定性．最后,通过相平面轨迹和基于最大Lyapunov指数的参数图,分析了系统的非线性机制．