自旋液体晃动Pfeiffer方法的分析

本文对研究自旋液体晃动的Pfeiffer方法提出了一种分析方法,从而将液体自由振动的稳定性的Pfeiffer方法推广于既有重力又有自旋的液体晃动的研究。     

液体三维晃动特征问题的有限元数值计算方法

本文采用有限元方法数值求解任意刚性容器内液体三维晃动的固有频率和模态。通过建立液体晃动特征问题的泛函极值原理，编制了四面体等参单元有限元程序，计算了平放圆柱腔内三维液体晃动的特征频率，并将矩形容器、球腔、带“十”字隔板球形容器内的液体三维晃动计算结果与解析解、实验结果和二维有限元数值解进行了比较，程序的正确性得到了验证。     

液体晃动等效力学模型的参数识别

本文研究确定贮箱内液体晃动等效力学模型的参数的试验方法。通过对充液贮箱试验系统的简化分析得到系统的传递函数表达式,应用频响函数拟合方法得到了模型参数,在曲线拟合过程中利用权函数解决液体晃动的非线性影响因素。应用本文所述方法研究了某型号卫星推进剂贮箱的液体晃动问题。     

微重力环境下慢自旋充液容器内的液体晃动

本文研究在表面张力作用下自旋刚性容器内的部分充液液体的自由晃动问题。采用Pfeiffer方法建立了液体自由晃动特征值边值问题,利用边界元法数值求解晃动的特征频率和模态,分别计算给出球腔内的液体晃动关于充液比、微重Bond数和自旋Bond数的特征叛率曲线。     

全充粘性液体偏置贮箱系统的稳定性

本文通过寻找液体运动的均匀涡旋解加上简单的边界层修正,分析了带 N 个全充粘性液体球形贮箱无力矩作用刚体的自旋稳定性.     

重力环境下液体大幅晃动运动脉动球模型及实验研究

现代航天器通常携带大量的液体推进剂, 在航天器的姿态发生变化的过程中, 由于惯性力和重力的作用, 可能会导致液体燃料发生剧烈晃动, 由此产生附加的晃动力会对航天器造成重要影响. 为了得到液体晃动的规律并满足星载计算机实时计算的要求, 本文研究并验证了一种用于等效液体大幅晃动的动力学模型. 首先将液体大幅晃动运动脉动球模型MPBM推广到重力环境中, 通过脉动球的牛顿?欧拉动力学方程和“呼吸运动”过程中能量关系式, 推导出晃动力法向分量的表达式. 同时, 引入不参与晃动的液体的等效模型, 使得液体质心位置的计算更加准确. 通过和文献中实验数据以及CFD软件的计算结果进行比较, 分别验证了推广的MPBM模型在大幅晃动、零动量机动工况下的有效性, 并基于该等效模型, 研究了脉冲激励的不同时序对航天器中液体晃动响应的影响. 最后, 设计并搭建了用于精确测量液体晃动力的实验平台, 验证了MPBM模型在等效非球形储箱的液体晃动时也同样可以很好地反应出晃动力的变化趋势. 本文的研究工作对进一步研究重力环境中充液航天器刚–液耦合动力学行为具有重要的参考价值.      

任意轴对称腔充液系统的自旋稳定性

本文对具有任意轴对称腔的充液陀螺的永久转动给出了稳定性判据，该判据了考虑了腔内液体的晃动，通过对液体晃动特征模态求解的有限元分析，得到涉及液体晃动的判据修正量仅仅与液面的几何形状有关，本文分别给出了液面为旋转抛物面，去底旋转抛物面和圆柱面的判据修正量计算公式，经过数值试验发现了相应的解析公式。     

液体自由晃动的数值分析

本文对常重条件下自旋容器内液体的对称和任意阶反对称晃动建立了边界元算法，引入了两种调和函数以确定边界元系数矩阵的主对角元，并且提出了一种对计算机程序的正确性和数值解近似程度的考核方法。     

微重力下圆柱形贮箱内液体晃动的分岔现象

为了得到微重力下液体晃动的特性,晃动模态用具有水平静液面的液体晃动模态近似. 液体晃动取前5 个重要模态,用Lagrange 方程推导了横向力作用下液体晃动和航天器结构的无量纲的耦合动力学方程并进行数值模拟. 模拟了液体晃动模态随外力振幅和频率变化产生的分岔现象,并分析了系统参数,如Bond数、接触角、接触角迟滞、充液高度、频率比、质量比以及外力的周期形式和方向等对晃动模态的分岔的影响.     

带充液腔重刚体的自旋稳定性

本文讨论带任意个充液腔的重刚体的自旋稳定性。以平均涡量作为液体的离散化变量,导出解析形式稳定性判据,并用于讨论充液自旋弹丸。对腔内隔板增强自旋稳定性的实际效果进行了估计。     

完全笛卡尔坐标描述的多体系统动力学

用完全笛卡尔坐标描述多体系统的运动学和动力学在提高计算效率方面有突出优点．导出用完全笛卡尔坐标表示的刚体及多体系统的动量和动量矩的解析式，给出与之对应的广义惯量矩阵概念，建立无力矩状态下用完全笛卡尔坐标描述的多体系统动力学的一阶微分方程组，用于多体航天器的姿态运动分析     

鞍马全旋运动的动力学

本文从经典力学观点讨论人体在鞍马上的全旋运动,理想化的全旋运动要求人体以不变的章动角作匀速进动,同时绕纵轴朝相反方向自旋,以保证在运动过程中始终面向前方。文中规定一种带特殊完整约束条件的刚体规则进动作为这种运动的理想模式,并利用人体的多刚体模型分析鞍马上的直体全旋及托马斯全旋的运动规律,导出肩关节支撑力及肌肉控制力矩的计算公式。     

刚性椭球对固定面的三维摩擦碰撞

讨论刚性椭球对固定面的三维摩擦碰撞．以法向冲量为自变量，建立碰撞过程中接触点切向速度的微分方程．利用相平面的奇点理论对碰撞过程中切向滑动的全局性态作定性分析，并导出切向滑动的解析积分．     

EQUIVALENT DYNAMICS MODELING AND ANALYSIS OF LIQUID-FILLED SPACECRAFT WITH FUEL CONSUMPTION 1)

在轨航天器贮腔内的液体可能表现出多种不同的运动模式, 主要包括液体相对于贮腔的整体性刚体运动、自由液面横向晃动、液体起旋后逐步发生明显的旋转晃动及液体自旋运动; 复合三自由度刚体摆晃动模型能够较为全面地描述这些液体运动模式, 同时为研究起旋阶段的液体晃动动力学问题提供了有效手段. 本文对非线性液体晃动刚体摆复合模型作进一步发展, 考虑模型等效参数随贮腔充液比的变化, 提出了变参数的刚体摆复合模型, 该模型适用于研究燃料消耗下非线性晃动类充液航天器大范围运动耦合动力学问题. 采用刚体摆复合模型对球形贮腔内的液体晃动进行等效后, 基于混合坐标意义下的拉格朗日方程推导了一类充液航天器轨道-姿态-晃动全耦合的动力学方程组, 并展开了充液航天器大角度三轴稳定姿态机动和零冲量轨道机动仿真以及航天器耦合动力学响应特性分析. 研究表明: 液体相对于贮腔的运动会造成航天器主刚体位置发生偏移, 当航天器在执行零冲量机动时, 燃料消耗会造成航天器的轨道平动速度无法收敛到零; 贮腔偏心布放时, 航天器在执行轨道机动过程中贮腔内液体易发生剧烈而且形式复杂的晃动行为, 进而可能造成航天器刚体运动的不稳定.     

非自旋航天器混沌姿态运动及其参数开闭环控制

研究万有引力场中受大气阻力且存在结构内阻尼的非自旋航天器在椭圆轨道上平面天平动的混沌及其参数开闭环控制问题．在建立数学模型的基础上确定出现混沌的必要条件并数值验证混沌的存在性，提出非线性振动系统混沌运动的参数开闭环控制并应用于控制航天器的混沌姿态运动．     

The development of the dynamics of rigid body with state variables

The dynamics of a rigid body can be investigated by using state variables instead of Euler's equations. Since the differential equations have a canonical form of the first order, the method mentioned has distinct advantages not only for qualitative analysis but also for numerical calculation. In the present paper the development of this method in China is summarized.     

带弹性隔板的矩形贮箱中流弹耦合振动问题

研究了带弹性隔板的部分充液的矩形贮箱中液体晃动与弹性隔板振动的耦合问题．对防晃板的上下两部分中的液体分别采用不同的速度势函数,确定了双势函数满足的复杂边界条件和防晃板振动满足的边界条件,采用能量法导出了耦合频率的方程;通过数值计算得到了基频随隔板位置及刚度变化规律．