空间等离子体云精细化仿真及传播特性研究

在电离层中释放钐(Sm)等活泼金属气体,通过光致电离或化学电离,能够人工生成空间等离子体云,以其作为散射体,可开展超短波超视距通信和探测研究。本文开展了电离层Sm释放的精细化效应仿真研究,考虑了热层风场、地磁场、Sm释放速度和流量、运载器飞行速度等参量对Sm在电离层中扩散过程的影响。同时,采用射线追踪方法,研究了空间等离子体云的电波传播特性。结果表明释放参数和环境参数对等离子体云的形态和演化过程具有重要影响,等离子云在不同剖面形态各异,沿地磁场方向及风场方向出现明显拉伸,进一步对等离子体云的传播效应产生影响,导致电波在等离子体云不同剖面传播特性出现差异。

热等静压对激光选区熔化成形GH4169合金组织与高温性能的影响

GH4169合金通常于高温环境下服役,增材制造的GH4169合金高温性能往往低于锻件标准,影响其服役安全性,有必要通过热处理手段提高其安全性。采用激光选区熔化技术(SLM)制备GH4169合金,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等表征手段,探究热等静压热处理工艺对SLM成形GH4169合金微观组织、高温拉伸性能和高温持久性能的影响。结果表明:与常规热处理工艺相比,经过热等静压处理后的GH4169合金晶粒为等轴晶,气孔基本消失,Laves相基本消失,短棒状δ相在晶界处更加连续,颗粒状γ''相在晶粒内部大量析出,晶粒得到明显细化。热等静压处理后GH4169合金在扫描方向与沉积方向上的650℃抗拉强度分别为1053 MPa和1051 MPa,断后伸长率分别为8.6%和8.5%;高温持久时间分别为1620 min和2065 min,高温持久时间分别提升了90倍和30倍。高温抗拉强度和高温持久时间均高于锻件的性能指标,断后伸长率尚未超过锻件标准。

热处理对超高速激光熔覆制备TiC/IN625涂层组织与耐腐蚀性的影响

采用EHLA技术在45钢基材上制备TiC/IN625纳米复合涂层。分析不同热处理温度(800,1000℃和1200℃)对TiC/IN625涂层微观组织、表面形貌、残余应力和耐腐蚀性的影响。结果表明:随着热处理温度的提升,涂层偏析现象得到缓解。较HT0和HT800涂层,HT1000涂层中的Ti元素分布更加均匀。HT0涂层中的部分Laves相在HT1000涂层中开始溶解,释放出Nb元素,与C元素和Ti元素重新结合生成MC(M=Nb,Ti)碳化物。HT1200涂层表面微观组织中大尺寸的碳化物溶解,Ti元素和Ni等其他元素分布更加均匀,并向枝晶间区域扩散。HT0涂层表面残余应力主要表现为残余拉应力,其最大值为362 MPa。电化学腐蚀实验表明,开路电位由HT0涂层的-0.139 V提高到HT1200涂层的-0.132 V。HT800,HT1000,HT1200涂层的电荷转移电阻(R_(ct))比HT0涂层更大,相较于HT0涂层的4.785×10^(5)Ω·cm^(2)分别提高了46.2%,31.2%和64.3%。

Progress of GECAM Observation Research

Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor(GECAM)is a constellation with four instruments(launch date):GECAM-A/B(10 December 2020),GECAM-C(27 July 2022)and GECAM-D(13 March 2024),which are dedicated to monitoring gamma-ray transients in all-sky.The primary science objectives of GECAM include Gamma-Ray Bursts(GRBs),Soft Gamma-ray Repeaters(SGRs),high energy counterparts of Gravitation Wave(GW)and Fast Radio Burst(FRB),Solar Flares(SFLs),as well as Terrestrial Gamma-ray Flashes(TGFs)and Terrestrial Electron Beams(TEBs).A series of observations and research have been made since the launch of GECAM-A/B.GECAM observations provide new insights into these highenergy transients,demonstrating the unique role of GECAM in the“multi-wavelength,multi-messenger”era.

冷轧连退带钢力学性能不合格原因

采用金相检验、力学性能测试等方法,对某冷轧连退带钢屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等力学性能指标不合格的原因进行分析。结果表明:当退火速率较慢时,明火段板带温度升高,当板带温度比珠光体开始奥氏体化温度高30℃时,组织中珠光体趋于球化转变,材料的强度明显降低;当退火速率较快时,明火段板带温度下降,当板带温度比珠光体开始奥氏体化温度低10℃时,晶粒再结晶或者晶粒长大不完全,造成材料强度偏高、断后伸长率偏小。

DC03钢点焊未焊合缺陷的产生原因

某DC03钢存在点焊未焊合缺陷。采用化学成分分析、力学性能测试、金相检验等方法分析了材料点焊未焊合缺陷的产生原因。结果表明:材料的碳元素含量较多,硬度偏高,影响了其焊接质量;采用调整炼钢工艺、降低碳元素含量、调整热轧原料厚度等方法,可有效提升产品的焊接质量。

冷轧DC01钢板屈服强度偏高的原因

冷轧DC01钢板屈服强度高于要求的≤240 MPa。为此对屈服强度偏高的冷轧DC01钢板进行了化学成分分析、金相检验以及冷轧压下率、退火工艺和平整延伸率的复查。结果表明:钢板的含氮量偏高,退火过程中析出的AlN量过多,阻碍晶粒的回复和再结晶,导致其屈服强度偏高。通过控制DC01钢的含氮量≤60×10^(-6)和调整退火工艺,冷轧DC01钢板的屈服强度达到了要求。

Q355XG钢冷轧板屈服强度较低的原因

连续退火后的冷轧Q355XG钢板的屈服强度常常低于国标要求。为此,检测了屈服强度不合格的冷轧板的化学成分和力学性能符合和不符合要求的冷轧板的显微组织,并通过退火处理进行试验验证。结果表明:Q355XG钢冷轧板屈服强度偏低主要是退火温度过高所致。为确保Q355XG钢冷轧板的力学性能符合要求,其退火温度应高于Ac120~30℃。

基于Simufact Additive对GH4169旋流机匣激光选区熔化成形过程工艺仿真研究

采用Simufact Additive软件建立激光选区熔化成形GH4169旋流机匣三维瞬态有限元模型,对该模型进行增材制造过程风险工艺仿真分析。分析了不同工艺参数对应力场及形变量的影响,获得了最佳工艺参数。利用最佳工艺参数和打印策略进行热-结构耦合场的仿真计算,分析打印、基板切割、支撑去除以及热处理等各个阶段的变形、温度和应力分布等。结果表明:零件外侧支撑连接处的应力水平较高,已超过1000 MPa,易造成变形甚至支撑开裂,因而优化迭代支撑方案,对其外侧区域添加大量断续片状实体支撑以进行加固和传热优化;零件在周向各区域均匀向内收缩,在实际打印时制定了零件的收缩补偿措施;热处理过程使得应力水平进一步降低,且均匀化。

空间等离子体云超视距电波传播特性研究

通过在电离层中释放易电离金属物质人工生成空间等离子体云,可形成无线电波超视距传播的人工信道.基于人工空间等离子体云信道,可解决短波系统依赖于电离层状态的“靠天吃饭”问题,提升短波通信系统的抗干扰能力;亦可突破电离层的自然条件限制,拓展超视距传输的电磁频段范围,实现电波传播的新质能力.本文研究了Sm蒸气在电离层中的物理化学过程,建立了电离层Sm释放物理模型;仿真了空间等离子体云时空演化过程,利用射线追踪方法研究了空间等离子体云的超视距电波特性;建立了空间等离子体云全生命周期超视距散射模型,根据人工等离子体云电子密度强度及分布特性,将几何绕射理论引入人工等离子体云散射场的计算,研究了等离子体云地面散射场的时空变化特性.本文研究为人工空间等离子云超视距信息传输技术研究奠定了坚实基础.

电气屏柜智能除尘机械手级联式自动化控制方法

研究电气屏柜智能除尘机械手级联式自动化控制方法,精准自动化控制机械手,提升机械手的吹扫效果。按照级联理论,建立智能除尘机械手外环刚性杆子系统,以及内环关节电机转子子系统组成的机械手级联式动力学模型,并为这两个系统设计外环、内环控制器;通过熵聚类算法,优化卷积神经网络;通过优化后的卷积神经网络,近似获取外环刚性杆子系统的关节角控制量,以及内环关节电机转子子系统的电机转角控制量,将这两个控制量输入外环、内环控制网络中,完成机械手级联式自动化控制。实验结果表明,该方法具有较优的振动抑制效果和较短的收敛时间,且在不同机械手关节柔性刚度时,平均误差较低,证明了该方法可以有效自动化控制机械手的运动轨迹,提高机械手的吹扫效果。

车轴自动涂油机系统的应用设计

文章通过对沧州机车车辆维修分公司机车车轴涂油工艺路线进行改造,设计车轴自动涂油机以减小工人的劳动强度,降低安全风险,提高铁路机车车轴检修效率。此方案设计了直流车及交流车两种尺寸车轴的涂油工位、自动供漆系统及控制系统,以实现机车车轴检修中的自动涂油作业。自动车轴涂油机系统可以实现铁路机车车轴防锈油、防锈漆的全自动涂刷作业,减少操作人员数量,降低工人劳动强度,消除安全隐患,压缩作业空间。但是自动涂油装置要求涂油位置必须准确、涂料供给控制必须精确,所需要的自动供油系统、涂油执行装置、烘干系统及车轴驱动系统必须连锁控制,这对自动车轴涂油机控制方案的自动化程度及结构的合理性提出很高要求。同时,对设备的结构形式及构造特点进行论述,为后续设计提供参考。

基于机器人的盆栽作物生长环境智能监控系统设计

针对作物育/选种过程中,采用人工操作方式对作物样本植株个体的生理指标和生长环境参数进行高频次采集,存在数据采集精度低、生产效率低、劳动强度大等问题,设计一种以AGV为采集终端的盆栽作物生长环境智能监控系统。系统以FPGA控制器为硬件核心,结合传感器、采集装置、导航、定位和Wi-Fi传输模块将采集的环境参数和图像信息传至上位机,上位机根据预先设定指令控制AGV执行终端依次对选取样本植株个体的图像和生长环境信息进行自动采集,并结合设定参数实现执行机构的远程控制功能,提高了育/选种过程中的智能化管理水平。试验结果表明,该系统采集盆栽作物的生长环境参数精度高、图像信息完整清晰、采集样本位置精度误差为25 mm、停车定位精度误差为±10 mm,无走偏和脱轨现象。该研究有利于技术人员快速、准确获取作物的生长环境和生长态势信息,为培育出更优质的农作物品种提供科学依据。

基于机器人的生猪健康养殖智能监控系统设计

为提高生猪养殖环境质量和行为识别率,克服规模化养殖过程中采用人工巡检生猪异常行为特征和监测养殖环境参数存在识别效率低、准确性差和劳动强度大等问题,设计一种以轨道式机器人为采集终端的生猪健康养殖智能监控系统。系统以FPGA控制器为硬件核心,结合猪只体表特征与环境感知传感器、智能控制、图像处理和无线通信技术,构建生猪异常行为与异常环境全景和局部两级联动监测平台,实现对生猪异常行为和环境参数的全方位观察、识别和数据采集功能,提高生猪养殖过程的智能化管理水平。试验结果表明,该系统能够按照预设指令自动、快速地依次对选取猪舍猪只个体的生长情况、行为特征和养殖环境信息进行自动采集,异常行为识别率可达93.5%,停车定位精度误差为±12 mm。该研究有利于技术人员快速、准确获取生猪生长环境和健康状况信息,为生猪异常环境及时调控、异常行为快速诊断、疫病防治和疫情预警提供科学依据。

星载SAR电离层探测及误差补偿

工作于低频波段的星载合成孔径雷达(SAR)信号会受到电离层的显著影响,因此在系统设计时必须考虑相应的补偿方法。基于此,首先开展了适用于低频大宽带SAR模式的电离层影响评估研究,建立了基于勒让德展开的五阶误差分析模型,可有效解决传统模型各阶次耦合问题。其次,针对背景电离层色散问题,开展了基于双频自聚焦算法的补偿研究,利用ALOS PALSAR数据进行了半物理仿真验证,电离层反演精度优于0.4TECU,可有效提升图像聚焦质量;针对法拉第旋转角误差,利用ALOS PALSAR回波散射矩阵信息开展了补偿研究,结果显示,相比官网提供的补偿参数,误差可进一步降低27%。上述基于回波数据本身的补偿研究,可避免第三方数据精度差、分辨率低、需地面接收机、传播路径不一致等问题,同时降低了载荷成本。最后,结合SAR高分辨率特性,基于回波的电离层反演可有效提高现有电离层探测能力,开展了PALSAR-垂测仪联合反演电子密度研究,其结果比仅垂测仪数据精度普遍提高了30%以上。研究成果可为未来低频星载SAR的系统设计提供技术支撑。

电离层Es电波传播模型研究

考虑大气折射的影响,对不同高度Es层条件下大圆路径传播距离与仰角的关系进行计算.基于电离层Es电子密度时空分布特点,建立高阶Es反射模型;运用高阶修正贝塞尔函数表示电离层Es电子密度扰动的自相关函数,综合考虑电离层Es各向异性结构的尺度关系,建立高阶Es散射模型.仿真计算Es层VHF斜入射传播衰减与频率、距离的关系.对于反射模型,Es层厚度越厚,电波衰减越大.对于散射模型,Es层不规则体水平尺度相同,垂直水平漂移的尺度越大,衰减越大;而垂直水平漂移的尺度相同,水平尺度越大,衰减越小.无论反射模型还是散射模型,f_0E_s越高,衰减越小;电波工作频率越高,衰减越大.对比建立的模型与VHF链路的测量结果,明确不同强度的电离层Es反射/散射机制,证明了建立模型的正确性.

不规则缺陷管道失效压力影响因素及评价方法

采用实体有限元模型对不规则形状缺陷管道的失效压力进行研究,不规则缺陷由浅腐蚀缺陷和深腐蚀缺陷组成,深腐蚀缺陷包含在浅腐蚀缺陷内;分析深腐蚀缺陷的轴向间距和尺寸对不规则形状缺陷失效压力的影响;基于不规则缺陷等效形状的有效深度提出一种预测不规则形状缺陷管道失效压力的新方法,采用新的评价方法对不规则形状缺陷管道的失效压力进行预测。结果表明:深腐蚀缺陷轴向间距的增加会造成不规则缺陷管道失效压力增加,深度和长度增加会造成失效压力降低,而深腐蚀缺陷的宽度对失效压力基本无影响;新评价方法对不规则形状缺陷管道的失效压力的预测结果与不同等级管道的试验结果吻合较好。

天文卫星下传数据处理系统的规划

天文卫星获取的数据需要经过卫星下传数据处理系统的一系列加工,生成可以分析的数据产品,这些产品及相应软件要发布给国内外用户,同时数据处理系统还要监测载荷状态、数据质量及天体源爆发等。这样,下传数据处理系统的建设直接关系到物理成果的获取,规划该系统就变得非常有意义。从数据产品定义、子系统规划、数据流程等方面介绍卫星下传数据处理系统的规划,并提出以模块化开发方式从整体上协调各个子系统的开发,使各个系统及其软件相互配合,共同促进科学产出。

电离层Es对HF和VHF传播信号的影响

Es层是存在于电离层中的电子密度非常高的偶发E层(Sporadic E),其电子密度可达常规E层的100倍.电离层Es能够反射原本穿透F层的VHF低频段(30～150 MHz)无线电波,而且对HF高频段(10～30 MHz)无线电波传播具有显著影响.运用垂测和斜测观测数据,研究HF频段Es层电波传播特征,得到了不同类型及不同高度Es层的衰减系数.根据f_oE_s的日变化规律,可得HF频段衰减系数的日变化规律,进而分析并得到Es层对短波传播的影响.不存在电离层Es时,通常无法通过电离层实现VHF超远距离通信.为了对VHF链路通过电离层Es的传播衰减进行定量分析,根据EBU多条链路的观测结果,拟合并建立了电离层Es衰减模型.将该模型、ITU模型和观测数据进行对比,发现本文建立的模型准确度更高.利用建立的模型,对电离层Es不同临频f_oE_s条件下接收信号场强和电压随传播距离的变化进行了计算,结果可为VHF链路设计及建立提供参考.

一种卫星下传数据解析方法

卫星采集的数据是按地面预定义的位或者字节的形式存储。卫星下传的数据经过去格式及分包后,地面需要根据这些预定义格式将数据解析,生成可读的十进制数。这些格式尽管在不同卫星及载荷上有很大差异,但是它们都具有可解析性。设计了一种软硬件接口定义和存储这些解析格式,同时根据这些格式产生软件可读的配置文件,从而进行数据解析。这对大量数据文件来讲省时省力,同时可以保障解析的正确性。