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我校基础力学在教与学方面的过程改革举措——虚拟仿真实验建设
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作者 张晓敏 杨昌棋 +1 位作者 蹇开林 万玲 《西南交通大学学报(社会科学版)》 2023年第S01期217-220,共4页
本校建设的虚拟仿真实验以地外天体探测为背景,四足机器人总体设计为目标,通过机身负载、支撑腿的几何设计及运动规划来实现机器人期望的运动,考察在随机坡度与低重力环境下的行走稳定特性。实验采用“虚实结合”的手段引导学生自主探... 本校建设的虚拟仿真实验以地外天体探测为背景,四足机器人总体设计为目标,通过机身负载、支撑腿的几何设计及运动规划来实现机器人期望的运动,考察在随机坡度与低重力环境下的行走稳定特性。实验采用“虚实结合”的手段引导学生自主探索力学基础知识在机器人运动特性设计上的运用,帮助学生理解低重力环境对结构力学特性的影响。实验具有设计自由、交互性与扩展性强的特点,能培养学生综合运用基础理论知识解决复杂工程问题的能力。 展开更多
关键词 虚拟仿真实验 基础力学 四足机器人 低重力环境
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面向空间航天器机器人学习算法研究的高保真仿真平台 被引量:1
2
作者 杜德嵩 宋以拓 +2 位作者 刘延芳 王旭 齐乃明 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第3期10-17,共8页
针对空间航天器失重服役环境下样本数据少、实验测试难等问题,构建了一个面向空间航天器的机器人学习算法研究的高保真仿真平台.该平台依照机器人学习领域标准的数据交互模式,支持直接调用各类主流机器人学习算法库,以及按照Gym交互模... 针对空间航天器失重服役环境下样本数据少、实验测试难等问题,构建了一个面向空间航天器的机器人学习算法研究的高保真仿真平台.该平台依照机器人学习领域标准的数据交互模式,支持直接调用各类主流机器人学习算法库,以及按照Gym交互模式开发的控制/学习算法;利用微重力模拟系统的实验数据,采用数据驱动的方式构建航天器动力学模型,用于仿真平台中的状态更新;以航天器位置姿态稳定任务为例,在所构建的仿真平台中完成了主流强化学习算法Soft Actor-Critic的训练和测试,验证了所构建的仿真平台用于机器人学习算法研究的可行性. 展开更多
关键词 空间机器人 机器人学习 微低重力环境模拟 硬件在环仿真
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高压环境双水平井SAGD三维物理模拟实验 被引量:15
3
作者 田杰 刘慧卿 +3 位作者 庞占喜 赵卫 高振南 芮松霞 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期453-460,共8页
针对原始地层压力较高且难于在短期内降压的特稠油油藏,为了研究双水平井SAGD在高压环境下的开发效果,利用高温、高压三维物理模拟系统进行了SAGD物理模拟实验,并分析了在原始地层压力较高的特稠油油藏中进行SAGD生产的各项特征。研究... 针对原始地层压力较高且难于在短期内降压的特稠油油藏,为了研究双水平井SAGD在高压环境下的开发效果,利用高温、高压三维物理模拟系统进行了SAGD物理模拟实验,并分析了在原始地层压力较高的特稠油油藏中进行SAGD生产的各项特征。研究结果表明:与低压环境下的SAGD生产过程相比,在高压环境下蒸汽腔发育过程虽然也分为3个阶段,但是蒸汽腔体积小,横向扩展范围有限;生产过程中没有出现稳产阶段,产油速率和油汽比在达到最大值以后迅速降低,大量原油在高含水和低油汽比阶段被产出;生产过程中热损失速率先缓慢、后迅速增加,最后保持稳定,与蒸汽腔发育的3个阶段相对应。根据实验研究结果可知,在高压环境下进行SAGD生产难以取得较为理想的开发效果,低压环境下SAGD开发的采收率远高于高压环境下SAGD的采收率。因此,高压环境下实施SAGD不能有效释放蒸汽潜热从而提高稠油油藏采收率,在能降低油藏压力的条件下,应首先利用适当工艺措施降低油藏平均压力,再实施SAGD开发。 展开更多
关键词 热力采油 蒸汽辅助重力泄油 高压环境 双水平井 物理模拟
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空间机构运动行为模拟概念研究 被引量:18
4
作者 王文魁 《载人航天》 CSCD 2013年第5期59-66,共8页
空间机构在太空执行各种运动功能,面对复杂的空间环境,空间机构设计必须考虑微重力环境或重力及其释放问题,而研究空间环境效应,首先需要地面模拟试验的配合。目前,长时间地面微重力环境无法理想模拟,空间机构地面模拟研究因此受到了一... 空间机构在太空执行各种运动功能,面对复杂的空间环境,空间机构设计必须考虑微重力环境或重力及其释放问题,而研究空间环境效应,首先需要地面模拟试验的配合。目前,长时间地面微重力环境无法理想模拟,空间机构地面模拟研究因此受到了一定制约。为此,本文在分析重力对运动关节界面间隙及运动阻力影响的基础上,提出以运动行为模拟代替运动环境模拟、开展空间机构地面模拟研究的设想,并指出需要解决的主要科学技术问题,建议开发空间机构运动行为地面模拟试验平台技术、重视大型空间精密操控机构的重力及其释放问题研究。 展开更多
关键词 空间机构 空间环境模拟 重力释放 运动行为 摩擦机制
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月面重力环境效应的地面模拟方法 被引量:2
5
作者 朱战霞 张志昊 +2 位作者 孙冲 郑子轩 袁建平 《载人航天》 CSCD 北大核心 2022年第1期121-127,共7页
月球探测和月球基地建设涉及各种月面操作活动,相关技术的地面验证需要建立等效月面环境。针对月面重力环境效应的地面模拟问题,首先介绍了空间微重力环境效应地面模拟方法的原理及优缺点,分析了其用于模拟月面重力环境效应的可能性;然... 月球探测和月球基地建设涉及各种月面操作活动,相关技术的地面验证需要建立等效月面环境。针对月面重力环境效应的地面模拟问题,首先介绍了空间微重力环境效应地面模拟方法的原理及优缺点,分析了其用于模拟月面重力环境效应的可能性;然后归纳分析了星体表面操作地面试验现状及面临的问题;在此基础上,介绍了一种液磁混合悬浮模拟方法,阐释了该方法的原理及特点,分析了将其用于月面重力环境效应模拟的可行性及优势,并指出液磁混合悬浮方法在月面操作地面试验中的可能应用,为月面重力环境下的操作活动地面等效试验方法和试验平台设计提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 月面重力环境效应模拟 液磁混合悬浮 月面操作 地面等效试验
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空间重力环境对稠密气固两相流动特性影响的数值模拟 被引量:1
6
作者 刘阳 黄本诚 刘学 《航天器环境工程》 2005年第1期31-37,共7页
文章基于稠密气体分子运动论和颗粒动理学,建立气固流化反应器的稠密气固两相流动的欧拉-欧拉双流体数学模型,考虑了颗粒与颗粒之间离散介质特性,大涡模拟求解气相湍流流动,数值模拟反应器内稠密气固两相流体流动行为,得到了不同重力条... 文章基于稠密气体分子运动论和颗粒动理学,建立气固流化反应器的稠密气固两相流动的欧拉-欧拉双流体数学模型,考虑了颗粒与颗粒之间离散介质特性,大涡模拟求解气相湍流流动,数值模拟反应器内稠密气固两相流体流动行为,得到了不同重力条件下的颗粒浓度、气相和颗粒相速度等计算结果。结果表明:空间重力环境是影响稠密气固两相流体动力特性的重要因素,颗粒脉动强度将随着重力条件的减小而增大。 展开更多
关键词 稠密气固流动 双流体模型 空间重力环境 大涡模拟 数值模拟
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微重力下球形贮箱内液体晃动有限元模拟 被引量:1
7
作者 赵阳 潘冬 马文来 《上海航天》 2012年第3期28-33,共6页
以卫星球形贮箱为研究对象,用任意拉格朗日-欧拉(ALE)法建立了数学模型,给出了计算的基本方程,并基于MSC-Dytran有限元程序,对常重力和微重力环境中贮箱内推进剂的晃动进行了数值模拟。结果表明,微重力环境中液体更易发生大幅晃动,甚至... 以卫星球形贮箱为研究对象,用任意拉格朗日-欧拉(ALE)法建立了数学模型,给出了计算的基本方程,并基于MSC-Dytran有限元程序,对常重力和微重力环境中贮箱内推进剂的晃动进行了数值模拟。结果表明,微重力环境中液体更易发生大幅晃动,甚至产生飞溅,工程中常用的等效力学模型已不再适用,而有限元数值模拟方法可较好地解决该问题,为卫星及大充液复杂结构航天器控制系统的设计和分析提供理论参考。 展开更多
关键词 球形贮箱 微重力环境 液体晃动 有限元模拟
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低重力环境下复杂结构航天器动特性研究的实现途径
8
作者 李声远 杨松 《航天器环境工程》 2001年第3期43-48,共6页
文章从试验技术与理论计算结合的角度,对解决复杂结构航天器低重力环境下大幅度液体晃动非线性动态特性问题和模拟月球重力环境下月球探测器动力学性能的研究,进行了建设性的论述。
关键词 低重力环境 液体晃动 模拟装置
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航天器舱门零重力环境模拟卸载系统设计分析 被引量:6
9
作者 赵本华 张斌 +4 位作者 白忠奕 夏祥东 任华兴 王燕 于震 《宇航总体技术》 2019年第4期21-27,共7页
卸载系统是舱门展开试验装备的重要组成部分,重点对展开试验卸载系统进行设计与分析研究。鉴于空间舱门运行轨迹复杂,采用二维滑轨吊挂方法适应曲线展开轨迹。针对质量大、易导致支撑部件变形以及卸载困难,采用多点长距离支撑均匀分散... 卸载系统是舱门展开试验装备的重要组成部分,重点对展开试验卸载系统进行设计与分析研究。鉴于空间舱门运行轨迹复杂,采用二维滑轨吊挂方法适应曲线展开轨迹。针对质量大、易导致支撑部件变形以及卸载困难,采用多点长距离支撑均匀分散受力。设计柔性自适应弹性吊挂,对运行过程波动进行有效缓冲,避免刚性碰撞。采用高精度数显可读式拉力传感监测系统,实现展开过程拉力在线检测。针对高卸载效率要求,采用二维可调式转接组件适应多状态舱门调平,最后实现卸载率96.31%以上。结果表明,舱门零重力环境模拟卸载系统设计方法可行,分析过程合理,满足工程应用需求。 展开更多
关键词 航天器舱门 零重力环境模拟 卸载系统
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微重力下离心式锥形两相洗衣机流场的数值模拟研究
10
作者 苏引引 吴笛 +6 位作者 段俐 康琦 吕佩师 许升 劳春峰 宋华诚 张静静 《载人航天》 CSCD 北大核心 2018年第1期117-126,共10页
针对空间站长期在轨作业时为航天员提供干净衣物的需求,提出了一种适用于微重力环境的离心式锥形两相洗衣机方案。利用FLOW-3D流体力学软件基于VOF方法对微重力环境下该洗衣机方案静态流场分布、洗涤筒/波轮旋转时的动态界面形貌、波轮... 针对空间站长期在轨作业时为航天员提供干净衣物的需求,提出了一种适用于微重力环境的离心式锥形两相洗衣机方案。利用FLOW-3D流体力学软件基于VOF方法对微重力环境下该洗衣机方案静态流场分布、洗涤筒/波轮旋转时的动态界面形貌、波轮和洗涤筒对流场力的作用等关键的微重力流体管理问题开展了数值分析,结果表明:洗涤筒的交替转动使流场产生翻转效应,波轮与洗涤筒同向交替运动对流场产生更大的作用力;在气压平衡口安装一种防爬的楔形结构,洗涤过程采用波轮和洗涤筒同向交替转动、脱水过程洗涤筒单向旋转,洗涤效果更好。 展开更多
关键词 微重力环境 离心式锥形两相洗衣机 VOF方法 微重力流体管理 数值分析
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低重力环境下基于超弹性铰链的某折展机构展开动力学研究
11
作者 张书洋 张朴真 +1 位作者 倪彦硕 姚怀博 《空间电子技术》 2021年第5期46-52,共7页
针对地外行星、月球探测中杆状天线对轻量化折展机构的需求,提出了一种基于超弹性铰链的两折杆折展机构,天线展开长度可达1.3 m,折展机构重量小于200 g;建立了超弹性铰链的薄壳大变形模型和机构的有限元分析模型,同时引入重力场影响,对... 针对地外行星、月球探测中杆状天线对轻量化折展机构的需求,提出了一种基于超弹性铰链的两折杆折展机构,天线展开长度可达1.3 m,折展机构重量小于200 g;建立了超弹性铰链的薄壳大变形模型和机构的有限元分析模型,同时引入重力场影响,对不同重力场下机构展开动力学行为、展开时序进行了分析,并对天线末端特征点最大位移进行了预测;利用该折展机构原理样机开展了地球重力条件下的展开试验,使用高速摄影对展开过程进行记录并反演获得特征点位移信息,验证了特征点实际最大位移与分析值的一致性。基于超弹性铰链的两折杆折展机构的设计思路与分析方法,可以为我国后续深空探测更长尺度天线折展机构的设计与分析提供新的思路。 展开更多
关键词 低重力环境 超弹性铰链 折展机构 动力学仿真
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卫星天线展开臂的随动吊挂重力补偿系统设计 被引量:7
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作者 贺云 张飞龙 +1 位作者 杨明毅 徐志刚 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期377-384,392,共9页
为了给卫星天线展开臂的展开特性测试提供真实的零重力地面仿真环境,设计了卫星天线随动吊挂重力补偿系统.首先设计了与卫星天线展开臂结构相同的3轴随动吊挂机械臂,对卫星天线展开臂进行位置跟随,并通过有限元方法分析其受载时的位置精... 为了给卫星天线展开臂的展开特性测试提供真实的零重力地面仿真环境,设计了卫星天线随动吊挂重力补偿系统.首先设计了与卫星天线展开臂结构相同的3轴随动吊挂机械臂,对卫星天线展开臂进行位置跟随,并通过有限元方法分析其受载时的位置精度:然后根据导纳控制方法设计出随动机械臂的力跟随控制器,采用基于位置内环的PD(比例-微分)力控制策略设计出拉力系统对吊索拉力的控制算法;最后通过实验考核了随动吊挂机械臂各关节对在轨运行模式下的天线展开臂相应关节的位置跟随性能和重力平衡补偿.实验结果表明各轴位置跟随误差均不超过±0.03°,稳定运行时吊索张力控制偏差均小于1.2%F.S.(全量程),在天线展开机械臂的展开过程中实现了较高精度的位置跟随和重力补偿,满足天线展开测试要求. 展开更多
关键词 卫星天线展开臂 零重力地面仿真环境 3轴随动机械臂 导纳控制
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空间可展开天线微重力环境模拟研究现状与展望 被引量:12
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作者 田大可 范小东 +3 位作者 郑夕健 刘荣强 郭宏伟 邓宗全 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期11-25,共15页
为满足我国深空探测、空间站建设、探月工程等重大航天工程对空间大型可展开天线等新型卫星有效载荷平台快速发展的要求,对国内外空间可展开天线微重力环境模拟方法进行了综述。分别对落塔法、抛物线飞行法、水浮法、气浮法和悬吊法等... 为满足我国深空探测、空间站建设、探月工程等重大航天工程对空间大型可展开天线等新型卫星有效载荷平台快速发展的要求,对国内外空间可展开天线微重力环境模拟方法进行了综述。分别对落塔法、抛物线飞行法、水浮法、气浮法和悬吊法等典型重力补偿方法的工作原理及优缺点进行了分析,综述了国内外在此领域的应用及技术发展情况,综合分析并比较了5种微重力模拟方法的技术特点及适用范围,结合我国航天科技中长期发展规划的需求,从大型化、高精度化、多样化、通用化、高保真化等方面,提出了未来可展开天线微重力模拟的发展趋势及方向,旨在为我国大型可展开天线及其微重力环境模拟方法的基础理论研究及工程应用提供借鉴与参考。 展开更多
关键词 空间可展开天线 微重力环境模拟 卸载方法 微重力水平 试验系统
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