摘要：针对在弱引力双小行星系统环境下,探测器无动力或仅具有微弱机动能力时的表面着陆问题,提出基于不稳定流形和庞加莱截面法的低能着陆轨道设计方法.通过搜索共线平动点附近的周期轨道,计算单值矩阵的特征值及特征向量,求解周期轨道的不稳定流形,大幅减少了着陆过程中的燃料消耗.对于有微弱机动能力的着陆器,提出不稳定流形和下降轨道集拼接的轨道设计方法,获得满足末端约束的低能着陆轨道.通过数值仿真验证:与遗传算法计算双脉冲着陆轨迹方法相比,本文所提方法可以灵活地添加末端约束以及设计目标着陆点,且不需要设计惩罚函数以及进行迭代运算,计算效率高.与完全自然着陆的低能量着陆轨迹相比,该方法能够有效地扩大着陆候选区域.

摘要：为了满足飞机多电化对于航空发电系统提出的高功率密度、高品质供电以及交直流混合供电的要求,对比分析了多种交直流集成发电方案,并分析了其优势与不足,提出了一种基于双绕组感应发电机的航空交直流集成发电系统。该系统充分利用了双绕组感应发电机定子有两套三相绕组的特点,能够很好的实现交直流集成发电。在进行发电机初步设计后,基于多目标优化算法,以效率和功率密度为目标对双绕组感应发电机进行优化设计,采用交直流集成发电自抗扰控制策略,以提高该系统动态性能与负载适应性。最后研制了一台60 kW(交流24 kW,直流36 W)的双绕组感应发电机原理样机,实验结果显示,该交直流集成发电系统在交流侧突增、突卸负载时,电压突变在±10 V以内,恢复时间不超过25 ms,在直流侧突增、突卸负载时,电压波动在±30 V以内,恢复时间不超过45 ms,具有良好的动态性能和稳态性能,能够实现发电系统的高品质交直流集成发电。研究成果表明,基于双绕组感应发电机的航空交直流集成发电系统有望为我国多电飞机发电系统提供一种有竞争力的可选方案。

摘要：压力传感器仍然面临着将高灵敏度与宽检测范围相结合的挑战.基于此,我们设计了一种拉-压转换(TC)结构,并将其与变刚度策略相结合来制造压力传感器件.该结构能够将二维可拉伸材料的传感性能转换为三维可压缩设备的传感性能.传感和机械性能可以使用模拟和理论计算进行设计.斜面结构能够在24.3 N范围内提供线性传感.变刚度设计策略使传感器能够以高灵敏度(3.5 N^(-1))感知较小载荷,并具有宽的检测范围(0.002–24.300 N,扩展范围82.6 N).此外,该传感结构可以在水下环境中稳定工作.这种使用二维可拉伸应变传感器作为传感单元来开发压缩传感装置的设计策略将为未来提供新的思路.

摘要：针对野外和现场快速无损分析应用,研制了一种便携式近红外光谱分析仪。该仪器具有体积小、结构简单、响应速度快、功耗低、抗震性好、使用方便和维护成本低等优点。详细描述了仪器的总体设计及主要结构,展现了其性能特点。对仪器进行了性能测试,结果显示该分析仪性能稳定,已达到了国际同类仪器水平。苹果糖度的现场无损测定数据表明,该分析仪具有较强的建模能力及高可靠性,其中校正标准偏差和验证集预测标准偏差分别为0.266和0.309。实验结果表明,该分析仪具有较强的现场应用能力,能够适应各种现场的应用环境。

摘要：太阳上层大气,即日冕、过渡区和色球,是由炽热的高度动态的磁化等离子体构成,其中高度电离的离子发射出丰富的极紫外谱线。空间太阳极紫外光谱成像观测对于捕获太阳上层大气中爆发活动的动态物理演化过程,以及实现对大气等离子体特征参数的精确测量具有重要的意义。然而现有的极紫外光谱成像仪器只能针对太阳上层大气的一个或两个目标区域进行成像观测,缺乏采用单一仪器对整个太阳上层大气区域在大空间和宽波段尺度范围内的光谱进行诊断的能力,严重制约了人们对太阳爆发活动中的能量及物质输运过程的理解。为了利用单个仪器实现对日冕、过渡区和色球的高分辨率同时诊断观测,本文提出并设计了一款同时工作在17~21 nm、70~80 nm和95~105 nm三个波段的太阳极紫外成像光谱仪,该仪器基于非罗兰圆结构下的椭球面变线距(EVLS)光栅像差校正理论,采用狭缝扫描式成像光谱结构,实现了具有大离轴狭缝视场的高空间、高光谱分辨的消像散光谱成像。基于蒙特卡罗统计模拟方法对太阳极紫外三波段成像光谱仪的最优模型开展光线追迹仿真实验,仿真结果表明,所设计的成像光谱仪取得了良好的光栅像差校正效果,系统空间分辨率优于0.6″,光谱分辨率在17~21 nm波段优于0.006 nm,在70~80 nm和95~105 nm波段优于0.008 nm。本文研究对我国未来的太阳极紫外光谱成像仪器的发展和研制具有重要的理论意义,对我国未来的太阳空间探测任务的型号遴选具有重要的参考价值。

摘要：针对液压支架顶梁焊接过程中焊接工艺不完善、焊接难度大的现状,设计一种五自由度焊接机械臂,以保证顶梁的焊接效率和质量。基于改进D-H参数建模方法,对顶梁焊接机械臂进行正、逆运动学分析求解;采用蒙特卡罗法对液压支架顶梁焊接机械臂的有效工作空间进行分析;使用MATLAB中Robotics Toolbox工具箱对焊接机械臂进行建模和轨迹规划分析和仿真,得到各关节的角位移、角速度以及角加速度曲线;使用Adams得到机械臂的实时跟踪轨迹,经验证可知MATLAB的轨迹规划是正确的。分析仿真结果可得,设计的顶梁焊接机械臂轨迹平稳并连续,满足运动学要求,为后续顶梁焊接机械臂的动静力学分析和优化设计以及运动控制奠定了基础。

摘要：为了准确、高效地评估输电塔半刚性节点的力学特性,提出了一种基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法,通过引入代理模型方法近似半刚性节点几何尺寸与极限抗弯承载力、初始转动刚度之间的函数关系,建立具有较高精度的预测模型,进而结合Kish-Chen幂函数模型拟合输电塔半刚性节点的弯矩-转角曲线。结果表明,提出的基于代理模型的输电塔半刚性节点弯矩-转角曲线预测方法能减少实验和数值模拟的成本,较好地模拟输电塔半刚性节点实际受力-变形情况,为输电塔半刚性节点的工程设计和理论研究提供了参考。

摘要：沙河(平顶山~漯河)航运工程在漯河市区段推荐线位现有桥梁为15座,其中京广线铁路桥、漯阜铁路桥及范辛铁路桥不满足通航要求,为碍航桥梁。以京广线铁路桥上下游河段为研究对象,采用平面二维水流数学模型,对桥梁附近通航水流条件进行计算分析。在设计水位工况下,通过数值模拟对改建后的桥梁工程通航安全的水流流态进行研究,探讨改建后的工程对通航安全可能造成的影响。计算结果表明,改建后的京广铁路桥在设计洪水位情况下主航道最大流速减少0.6 m/s,桥墩附近各处绕流流速也不同程度的减少,桥梁附近水流条件符合通航标准。

摘要：目前现浇X形桩(XCC桩)的研究主要集中于黏土地基,而对于砂土中XCC桩的相关研究却很少;此外,在研究XCC桩贯入问题时,主要分析的是沉桩挤土效应,而忽略了实际工程施工中挤土位移荷载会对邻近既有桩产生附加桩身响应这一关键问题。为此,利用耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)大变形数值技术,建立了相邻贯入XCC桩-砂土-既有XCC桩的整体CEL有限元数值模型,并且将数值结果与室内模型试验测量数据进行比较,验证了CEL数值技术在分析相邻XCC桩-土体-既有XCC桩相互作用的可行性和有效性。然后,开展了一系列参数研究,探讨了贯入深度、相邻桩与既有桩的间距、既有桩桩头边界条件等因素对既有桩侧向响应的影响。最后,基于参数分析的结果,编制了一套可用于岩土工程师在设计初期阶段评估相邻XCC桩贯入引起的既有XCC桩最大侧向响应的设计图,以减轻桩基施工带来的相关风险。

摘要：针对回转窑-矿热炉工艺中工业炉窑的能耗大、废弃物排放量大且余热余能利用率低等问题,本研究设计了一款回转窑五通道燃烧器并将其用于炉气和煤粉混合燃烧,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法对回转窑内的气固两相燃料混合燃烧过程进行数值研究,分析了在气固两相燃料不同配比的工况下回转窑内温度场、流场、燃烧特性以及NO_(x)的变化规律。结果表明:掺入气体燃料有助于提高煤粉燃烧速率,改善窑内温度分布,降低NO_(x)排放量,火焰更加容易控制,呈现“棒槌形”。随着气体燃料的比例不断增加,高温区范围增大,焙烧区长度由9.16 m增加至14.17 m,炉窑出口处NO_(x)的含量由634 mg/m^(3)降低至29.8 mg/m^(3)。