刚体绕非惯性主轴转动时不平衡力偶的计算方法

刚体绕非惯性主轴转动时不平衡力偶的计算方法毛荣宝（沈阳工业学院，沈阳１１００１５）１　引言高速转子绕非惯性主轴转动，会产生不平衡力偶，从而引起轴承动反力。对此问题，在高等动力学（或理论力学）中，一般应用动量矩定理，欧拉动力学方程或达朗伯原理对转子进行...     

刚体绕平行轴转动动量矩求解方法的分析

从``质点系相对其质心动量矩'的概念,分析了质点系相对其质心绝对动量矩等于其相对动量矩的满足条件. 从``刚体平面运动的合成'的概念得到一种新的求解方法:``${\pmb L}_{o} = {\pmb L}_e + {\pmb L}_{r}https://pubs.cstam.org.cn/article/doi/10.6052/1000-0992-2007-138https://pubs.cstam.org.cn/article/exportPdf?id=mie_137552刚体;平行轴;平面运动;牵连运动;质心http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_lxysj200805026.aspx塔里木大学农业工程学院周岭 http://lxsj.cstam.org.cn/CN/10.6052/1000-0992-2007-138塔里木大学农业工程学院1900-01-012008-10-10', 即刚体绕平行轴转动对某点绝对动量矩等于刚体作牵连运动对该点动量矩与刚体相对质心转动产生动量矩的矢量和,为学生较好理解``刚体绕平行轴转动动量矩'的求解提供了新思路.     

转动非平衡玻尔兹曼模型方程统一算法与全流域绕流计算应用

基于过去开展稀薄自由分子流到连续流气体运动论统一算法框架,采用转动惯量描述气体分子自旋运动,确立含转动非平衡效应各流域统一玻尔兹曼模型方程.基于转动能量对分布函数守恒积分,得到计及转动非平衡效应气体分子速度分布函数方程组,使用离散速度坐标法对分布函数方程所依赖速度空间离散降维;应用拓展计算流体力学有限差分方法,构造直接求解分子速度分布函数的气体动理论数值格式;基于物面质量流量通量守恒与能量平衡关系,发展计及转动非平衡气体动理论边界条件数学模型及数值处理方法,提出模拟各流域转动非平衡效应玻尔兹曼模型方程统一算法.通过高、低不同马赫数1:5～25氮气激波结构与自由分子流到连续流全飞行流域不同克努森数（9×10-4～10）Ramp制动器、圆球、尖双锥飞行器、飞船返回舱外形体再入跨流域绕流模拟研究,将计算结果与有关实验数据、稀薄流DSMC模拟值等结果对比分析,验证统一算法模拟自由分子流到连续流再入过程高超声速绕流问题的可靠性与精度.      

也论“刚体绕平行轴转动动量矩求解方法的分析”

从一般情形出发,导出了刚体绕平行轴转动时对定轴的绝对动量矩按相对运动分解的一般计算公式,并给出了典型算例,指出了文献[1]中的结论缺乏理论依据,且仅在特殊情形下成立.     

刚体有限转动合成的可交换性

本文用四元数理论证明了任意顺序下刚体多次有限转动合成的可交换性定理,推广了二次有限转动合成可交换性定理的结论。文中表明用四元数方法证明该定理比矢量法更为简单。     

质点和刚体的惯性运动

<正> 质点惯性运动的概念基于惯性定律.惯性运动的本质在于物体具有惯性.惯性运动的本意是要说明它是不受力作用的,按物体之惯性而进行的一种运动.遵循这一思想,要把惯性运动的概念推广到刚体,应根据动力学定律由动力学基本特征量来下定义.有关文章提出惯性运动应由运动学基本特征来下定义,值得商榷.     

论刚体的平衡

就刚体在一般情况下的平衡状态, 运动特征,及刚体平衡的实验方法作一讨论.     

刚体转动表示定理的初等证明

在微极连续统力学中,质点不但可以移动,而且可以象刚体那样转动.刚体绕定点的转动可以用一正交张量 x~k.l 来表示.x~k.l 满足如下条件: ...     

航空遥感用三轴惯性稳定平台不平衡力矩前馈补偿方法

航空遥感用三轴惯性稳定平台用于稳定成像载荷,获取高分辨的遥感数据。但是由于稳定平台承载大且存在质量偏心,在载机加速度的作用下平台产生幅值较大的不平衡力矩,导致平台的稳定精度下降和相机成像质量退化。为了有效抑制不平衡力矩产生的影响,提高平台的稳定精度,提出了一种基于不平衡力矩观测器的惯性稳定平台不平衡力矩前馈补偿方法。首先设计一种不平衡力矩观测器,实时估计出平台的不平衡力矩;然后通过前馈补偿的方法抑制不平衡力矩的作用,从而达到提高平台的稳定精度的目的。仿真结果显示,平台的稳定精度得到大幅度提高,基于不平衡力矩观测器的惯性稳定平台不平衡力矩前馈补偿方法有显著补偿效果。     

刚体绕定点运动的角加速度合成公式

刚体绕定点运动时,其角加速度的合成公式为ε=ε_φ+ε_θ+ε_φ+ε_φ(1)其中,φ,θ,φ为欧拉角(见图1). ...     

非结构混合网格化学非平衡粘性绕流数值模拟

在非结构混合网格上对化学非平衡粘性绕流进行了数值模拟。控制方程为考虑了化学非平衡效应的二维Navier-Stokes方程,化学动力学模型为7组元、7反应模型。控制方程中的对流项采用VanLeer逆风分裂格式处理,并应用MUSCL方法及Minmod限制器扩展到二阶精度,粘性项用中心差分格式处理。时间推进采用显式5步龙格-库塔方法。为了适应高超声速流场计算,对VanLeer通量分裂方法进行了改进,并引入了化学反应时间步长。对RAMC-II模型的飞行试验流场进行了数值模拟,计算结果与试验测量数据符合较好,并与参考文献中的数值模拟结果吻合。     

RKDG有限元方法计算流体与刚体耦合

用Level set方法配合Runge-Kutta discontinuous Galerkin (RKDG)有限元方法求解流体与刚体耦合问题。用RKDG有限元方法求解欧拉方程,通过求解Level set方程对界面进行追踪,并用推广的Ghost fluid方法对流刚界面进行处理。数值实验表明,该方法具有较高的分辨率。由于该方法不需要对移动网格进行处理,因此可以处理任意形状的拓扑问题,并且很容易推广到三维。     

气动激光器的非平衡流计算

本文对CO_2-N_2-H_2O激光体系提出了三振型四温度的振动弛豫模型,并给出了较严格的弛豫方程组.对准一维非平衡流计算中有关的一系列问题作了分析,并用自己整理的弛豫速率数据进行了大量的数值计算.我们的计算结果消除了其他作者的计算与实验不能很好相符的现象.加大膨胀面积比,可有效地改进器件性能,适当地减小喉道高度,对性能也有所改进.对于燃烧型气动激光器,滞止温度有一个最佳值,在1400—1600°K范围内.与Anderson的论证相异,我们的计算结果表明,在高滞止温度、大面积比的喷管流中,水的最佳含量仍在1％附近,器件性能随水含量的增加而迅速变坏.研究了各段喷管型线对器件性能的影响.初步讨论了弛豫模型、方程和数据对计算的影响,表明它们对结果影响颇大.     

基于三环控制的惯性稳定平台不平衡扰动建模

不平衡扰动是惯性稳定平台的主要扰动因素之一,严重影响惯性稳定平台的稳定和跟踪性能,而且由于其形成原因的复杂性,对于惯性稳定平台的不平衡扰动,建立精确的模型比较困难。本文从不平衡扰动的来源出发,在惯性稳定平台三环控制系统模型的基础上,考虑到基座角运动和摩擦等扰动会使得平台偏转,而在偏转角的作用下会产生平台的不平衡扰动,进而完成不平衡扰动的建模。研究表明,不平衡扰动会对平台的性能造成较大影响,而且当干扰角运动幅值较大时,在不平衡扰动的作用下,系统角度输出稳态值会大大超过精度要求。研究成果为分析不平衡扰动对惯性稳定平台的影响提供了具体的模型依据,并为稳定平台不平衡扰动抑制方法的研究提供了对象条件。     

转动刚体上固结悬臂梁系统的动力学数值分析

本文首先用Ｊｏｒｄａｉｎ变分原理建立了转动刚体上固结悬臂梁系统的动力学方程，然后用数值方法分析了转动梁的变形频率，对系统的自由振动、受迫运动及共振现象等仿真结果作出了解释。     

不可压缩机翼绕流的有限谱法计算

结合有限谱QUICK格式求解不可压缩粘性流问题。这一格式用于模拟不同攻角下的NACA1200机翼绕流问题。利用体积力,提出了将流场速度从0加速到来流速度的方法。区别于传统的压力梯度为零的边界条件,推导出一个更精确的压力边界条件。为使速度散度保持为零,在泊松方程中给速度散度一个特殊的处理。这一成果说明了有限谱法不但具有很高的精度,而且能灵活地和其他格式一起构造出新的格式,从而成功地应用到复杂流场不可压缩流动的数值计算中。     

利用转动惯量取极小值的方法计算三维刚体重心

通过对转动惯量取极小值的方法求得三维刚体重心的解析解,采用最优铧理论可以获得三维刚体重心的数值解。     

气动激光器非平衡喷管流动计算

一、引言在高超音速风洞试验与火箭喷气推进系统的喷管中都出现非平衡流动,因此对于喷管中的非平衡效应已进行了长期广泛的研究,这方面的工作可参看Klall与Treanor的总结性文章[1]。但随着气动激光器的出现,为了能从理论上预言气动激光器喷管产生的粒子数反转,小信号增益与激光器的输出功率,人们又进一步发展了非平衡喷管流动的计算。通过这些计      

绕流问题的一种非线性计算方法

1.引言 流体动力学问题的最大数学困难来自其控制方程的非线性性质.目前除极少数情形能得到准确分析解以外,其它多数情形,或是依靠线性简化,或是对非线性项作迭代运算.对于非线性问题如果进行迭代运算就必须要有一个出发点,通常都是以线化力程的解作为起始解,但是即便对于线性方程,要解一般三维问题也并非易事.本文选择可以化为边界积分的线性方程的解作为基础,开始进行迭代,迭代的目的是要计算流动空间中的非