木星不规则卫星区域内的尘埃轨道动力学演化特性

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作者 叶安琪 蔡梓哲 +1 位作者 陈正涵 刘晓东 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第1期90-99,共10页

木星的不规则卫星在行星际流星体的撞击下,表面会喷发出大量的尘埃粒子。考虑多种摄动力并存的复杂木星系空间环境,采用解析法和数值仿真法相结合的方式,研究了起源于木星系不规则卫星的尘埃粒子在木星不规则卫星区域的轨道动力学演化... 木星的不规则卫星在行星际流星体的撞击下,表面会喷发出大量的尘埃粒子。考虑多种摄动力并存的复杂木星系空间环境,采用解析法和数值仿真法相结合的方式,研究了起源于木星系不规则卫星的尘埃粒子在木星不规则卫星区域的轨道动力学演化特性。通过对描述尘埃长期运动演化的轨道平均模型中有效哈密顿守恒量及相图进行分析,可以得到源于顺行卫星的尘埃更多分布在远离太阳的一侧,而源于逆行卫星的尘埃则更多分布在朝向太阳的一侧。对尘埃演化的长期数值仿真可以发现,源于顺行卫星的尘埃轨道比逆行卫星的尘埃轨道更为稳定,并且较大的尘埃颗粒的轨道稳定性更高。 展开更多

关键词 轨道动力学 深空探测 不规则卫星 木星探测 尘埃动力学

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微牛级微波离子推力器的推力特性

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作者 雷玟 陈煜 +3 位作者 沈岩 刘辉 曾德迈 孟圣峰 《中山大学学报(自然科学版)(中英文)》 北大核心 2025年第4期42-52,共11页

为了探究不同工况下微波离子推力器的推力特性,建立了微波离子推力器的推力估算模型。通过推力架试验测量推力并分析误差,探讨了工质流量、微波功率和屏栅电压对屏栅电流及推力的影响。研究结果表明:估算推力时,选择羽流发散修正系数为0... 为了探究不同工况下微波离子推力器的推力特性,建立了微波离子推力器的推力估算模型。通过推力架试验测量推力并分析误差,探讨了工质流量、微波功率和屏栅电压对屏栅电流及推力的影响。研究结果表明:估算推力时,选择羽流发散修正系数为0.98、离子能量修正系数为1.02时可以修正估算模型。通过推力性能试验,可以发现栅极电压对推力的影响符合理论估算;微波功率和工质流量的增加主要影响放电室中氙原子的电离数量,促进电离反应的进行,从而影响推力器的推力性能。 展开更多

关键词 引力波 微波离子推力器 推力特性

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高速飞行器气动光学效应

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作者 田立丰 杨东霖 黄开诱 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS 北大核心 2025年第1期257-264,共8页

采用数值模拟、计算光学方法和理论,对超声速飞行器流场进行数值模拟研究,获取不同飞行高度和攻角下光学窗口上方流场的密度分布,根据Gladstone-Dale关系得到光学窗口上方的折射率场,利用光线追迹法计算流场光程差分布情况。对流场光程... 采用数值模拟、计算光学方法和理论,对超声速飞行器流场进行数值模拟研究,获取不同飞行高度和攻角下光学窗口上方流场的密度分布,根据Gladstone-Dale关系得到光学窗口上方的折射率场,利用光线追迹法计算流场光程差分布情况。对流场光程差的分布情况进行分析,可以得出结论:随着飞行高度的增加,气动光学效应逐渐减弱;随着攻角的增大,气动光学效应逐渐增强。 展开更多

关键词 气动光学 飞行高度 攻角 光程差

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面向高速流场成像的聚焦纹影研究进展

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作者 田立丰 付双旭 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS 北大核心 2025年第1期238-249,共12页

相较于传统的光学流动可视化技术,聚焦纹影技术能对非聚焦区域的流场信息进行模糊化处理,从而反映窄景深内的流场信息,具有高空间分辨率、抗干扰能力强、无需播撒示踪粒子、低成本等特点,这些特点使得聚焦纹影十分适用于高速流场的流动... 相较于传统的光学流动可视化技术,聚焦纹影技术能对非聚焦区域的流场信息进行模糊化处理,从而反映窄景深内的流场信息,具有高空间分辨率、抗干扰能力强、无需播撒示踪粒子、低成本等特点,这些特点使得聚焦纹影十分适用于高速流场的流动显示和流场测量。本文在对聚焦纹影系统成像的基本原理进行介绍的基础上,以传统聚焦纹影在格栅对准和非定常流动多平面测量方面面临的挑战为出发点,总结了聚焦纹影的国内外相关研究,并进一步展望了聚焦纹影的未来发展。 展开更多

关键词 聚焦纹影 流动显示 流场成像

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小行星Ryugu喷发尘埃粒子与地球的共振与交汇

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作者 郭文琦 刘晓东 +1 位作者 蔡梓哲 杨堃 《深空探测学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期23-30,M0001,M0002,共10页

针对从小行星162173 Ryugu表面喷发并逃逸至行星际空间的尘埃粒子,采用直接数值仿真的方法分析其在1000年内的轨道动力学行为规律、与地球的平均运动共振以及与地球的近距离交汇。分析了非引力摄动(太阳光压、Poynting-Robertson拖曳力... 针对从小行星162173 Ryugu表面喷发并逃逸至行星际空间的尘埃粒子,采用直接数值仿真的方法分析其在1000年内的轨道动力学行为规律、与地球的平均运动共振以及与地球的近距离交汇。分析了非引力摄动(太阳光压、Poynting-Robertson拖曳力和太阳风拖曳力)对尘埃粒子长期轨道演化的影响;在尘埃粒子运动的空间区域内,分析了尘埃粒子与地球发生3:4和4:5共振时其半长轴、偏心率和轨道倾角演化规律,即尘埃粒子的半长轴呈现周期性振荡,偏心率呈现周期性变化且略有增大,轨道倾角呈现出周期性下降的趋势;分析了尘埃粒子与地球的近距离交汇次数,发现其在400~500年的时间段内达到最大值,且在1000年内尘埃粒子不会与地球发生碰撞。 展开更多

关键词 小行星 轨道动力学 尘埃粒子 平均运动共振

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主带彗星尘埃特性的科学问题与探测方案 被引量：2

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作者 李存惠 张小平 +6 位作者 赵呈选 刘晓东 游击林 王鹢 张海燕 李世勋 刘泽 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第6期613-620,共8页

研究主带彗星的起源和形成、非活跃期主带彗星的特性以及主带彗星与其它彗星、小行星之间的关系,需形成能够覆盖尘埃颗粒特性的原位探测方法。针对中国即将实施的“天问二号”探测任务,在分析主带彗星尘埃特性与科学问题关系的基础上,... 研究主带彗星的起源和形成、非活跃期主带彗星的特性以及主带彗星与其它彗星、小行星之间的关系,需形成能够覆盖尘埃颗粒特性的原位探测方法。针对中国即将实施的“天问二号”探测任务,在分析主带彗星尘埃特性与科学问题关系的基础上,提出一种在不引起彗星空间环境变化的前提条件下,通过非接触测量主带彗星喷发尘埃粒径、速度、动量、形貌、通量的集成复合探测方法,该设计方案已应用到“天问二号”任务的工程设计实践。 展开更多

关键词 主带彗星 311P 尘埃特性 原位探测

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结构全场工作模态分析的计算机视觉测振方法 被引量：3

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作者 王路倩 王振宇 王兴 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期226-236,共11页

介绍了一种基于计算机视觉的结构模态参数辨识方法,对于连续、长时间的采样视频,该方法通过设置局部“虚拟”测点、放大视频切片的处理方式,保证了测量结果的精度和分辨率,同时显著提高了数据处理效率。该方法具体步骤包括:拍摄被测结... 介绍了一种基于计算机视觉的结构模态参数辨识方法,对于连续、长时间的采样视频,该方法通过设置局部“虚拟”测点、放大视频切片的处理方式,保证了测量结果的精度和分辨率,同时显著提高了数据处理效率。该方法具体步骤包括:拍摄被测结构在外激励下响应历程的一段视频;通过图像边缘检测算法在结构边缘处设置若干“虚拟”测点;通过光流法提取测点的表观运动响应,并利用随机子空间法辨识结构的模态参数;依次截取与每一阶模态对应的整周期运动视频,通过运动放大算法获得结构的全场工作模态振型。开展了模型飞机的单频振动试验,结果表明视觉测振的频率误差小于频率分辨率。开展了悬臂梁的模态分析试验,利用相机和激光多普勒测振仪同时进行动力学响应测量,结果显示提出的视觉方法与激光多普勒测振仪对悬臂梁结构前五阶模态频率的测量误差不超过0.35%,阻尼比的测量误差不超过14.6%,两者振型的MAC值高于94%,测量结果基本吻合。 展开更多

关键词 视觉测振法 光流法 运动放大 工作模态分析

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柯伊伯带尘埃动力学研究进展

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作者 杨堃 贾晓宇 +1 位作者 李飞 刘晓东 《深空探测学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第4期394-404,共11页

回顾了针对柯伊伯带开展的空间探测任务,介绍了柯伊伯带尘埃的2类形成机理和3类破坏机理。在此基础上,总结了前人在柯伊伯带尘埃动力学建模方面所做的工作,探讨了柯伊伯带尘埃表现出的族群迁移机制,以及柯伊伯带尘埃对于内太阳系行星际... 回顾了针对柯伊伯带开展的空间探测任务,介绍了柯伊伯带尘埃的2类形成机理和3类破坏机理。在此基础上,总结了前人在柯伊伯带尘埃动力学建模方面所做的工作,探讨了柯伊伯带尘埃表现出的族群迁移机制,以及柯伊伯带尘埃对于内太阳系行星际尘埃的贡献。研究有助于理解太阳系边际与星际空间的尘埃环境,从空间环境安全角度为太阳系边际探测任务的轨道设计提供一定的指导意义。 展开更多

关键词 尘埃动力学 柯伊伯带 太阳系边际探测 尘埃探测

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考虑相机运动补偿的视觉模态测试方法 被引量：1

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作者 王振宇 王路倩 王兴 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期976-985,共10页

基于计算机视觉的结构模态测试方法因其非接触式的特点和全场测量的优势而备受关注,但此类方法对相机运动敏感,通常要求相机固定以保证测量精度。本文提出一种考虑相机运动补偿的视觉模态测试方法,采用基于特征匹配的单应变换对原抖动... 基于计算机视觉的结构模态测试方法因其非接触式的特点和全场测量的优势而备受关注,但此类方法对相机运动敏感,通常要求相机固定以保证测量精度。本文提出一种考虑相机运动补偿的视觉模态测试方法,采用基于特征匹配的单应变换对原抖动视频进行校正,补偿相机的六自由度运动以得到稳定视频;在结构表面设置“虚拟视觉传感器”,利用欧拉视角的稠密光流法估计结构的振动响应;通过随机子空间法识别结构的模态参数。为验证所提方法的有效性,通过手持智能手机拍摄的方式采集模拟抖动的视频,并开展悬臂梁的单频振动试验和模态辨识试验。将视觉模态测试结果与扫描式激光多普勒测振仪的测试结果进行比较,前五阶模态频率和阻尼比的平均误差分别低于0.4%和11.5%,模态振型的MAC矩阵对角值高于98%。试验结果表明,所提方法有效地消除了相机运动的干扰,并获得了良好的结构模态参数估计精度。 展开更多

关键词 模态测试 相机运动 光流法 随机子空间法

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基于动态特征点滤除与关键帧选择优化的ORB-SLAM2算法

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作者 阚绪康 史格非 杨雪榕 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2024年第10期3185-3190,共6页

同时定位与建图(SLAM)算法在有运动目标的情况下存在定位精度下降的问题,而引入实例分割等算法虽然可以应对动态场景,但难以保证SLAM算法的实时性,且在运动时相机抖动会导致关键帧选择不准确和跟踪易丢失的问题。针对上述问题,提出一种... 同时定位与建图(SLAM)算法在有运动目标的情况下存在定位精度下降的问题,而引入实例分割等算法虽然可以应对动态场景,但难以保证SLAM算法的实时性,且在运动时相机抖动会导致关键帧选择不准确和跟踪易丢失的问题。针对上述问题,提出一种基于动态特征点滤除与关键帧选择优化的ORB-SLAM2算法,以保证SLAM算法的实时性,并有效减少动态特征点对SLAM算法定位精度的影响,同时应对由相机抖动造成的关键帧选择不准确的问题。所提算法通过在ORB-SLAM2算法的基础上引入YOLOv5算法识别运动目标,在跟踪线程滤除动态目标特征点,从而兼顾算法的实时性与定位精度。同时,在选择关键帧上提出一种基于帧间相对运动量的判别准则,从而提高关键帧选择的准确性。在freiburg3_walking_xyz数据集的上实验结果表明,与ORB-SLAM2算法相比,所提算法的平均耗时减少了38.54%,绝对轨迹误差中的均方根误差(RMSE)精度提高了95.2%。可见,所提算法能有效解决上述问题,提升SLAM算法的定位精度和准确性,进而提升地图的可用性。 展开更多

关键词 视觉同时定位与建图 动态场景 ORB-SLAM2 关键帧选择 YOLOv5

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飞行器非线性振动试验与模型修正研究进展

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作者 王兴 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期669-699,共31页

面向质量更轻、承载能力更强,柔性变形更大的先进飞行器,首先对其地面振动试验及使役过程中观察到的非线性振动现象进行梳理,归纳出两类典型的非线性结构模型−局部非线性结构和分布式非线性结构,对其基本概念进行了阐述.随后,从频响函... 面向质量更轻、承载能力更强,柔性变形更大的先进飞行器,首先对其地面振动试验及使役过程中观察到的非线性振动现象进行梳理,归纳出两类典型的非线性结构模型−局部非线性结构和分布式非线性结构,对其基本概念进行了阐述.随后,从频响函数试验、纯模态试验、自由衰减试验等技术路径总结了非线性振动试验方法的研究进展.最后,根据两类非线性结构动力学方程的特点分别归纳了与之相适应的有限元模型修正流程及关键辨识方法,展望了发展趋势并给出研究建议.有望为未来飞行器非线性振动试验与精准建模提供有益参考. 展开更多

关键词 飞行器结构 非线性振动 振动试验 模型修正

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基于多模态多目标优化的端元束提取方法研究 被引量：1

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作者 林洁雯 陈建 +1 位作者 罗婷文 徐志搏 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期234-242,共9页

为解决高光谱影像受传感器及分辨率的影响所产生的光谱变化给解混造成的困扰,提出基于多模态多目标优化的端元束提取方法(MOPSOSCD)。对高光谱图像进行标号编码,采用基于索引的环形拓扑结构进行邻域的个体交互,通过邻域最优改进粒子群... 为解决高光谱影像受传感器及分辨率的影响所产生的光谱变化给解混造成的困扰,提出基于多模态多目标优化的端元束提取方法(MOPSOSCD)。对高光谱图像进行标号编码,采用基于索引的环形拓扑结构进行邻域的个体交互,通过邻域最优改进粒子群速度更新方式并整数化粒子位置更新。同时,根据高光谱图像空间特征,通过改进决策空间拥挤距离提高决策空间的多样性,再结合目标空间的拥挤距离进行综合排序,实现多模态多目标优化的粒子筛选。当粒子定向移动概率pm为0.2、粒子数P为30及迭代次数M为400时,算法在MUUFL数据集上均方根误差(RMSE)及平均光谱角距离(mSAD)分别为0.0088、0.1112。通过对比试验,本文方法相较于VCA、DPSO等方法具有更高的提取精度和效率,为高光谱解混提供了更加准确的端元束提取方法。 展开更多

关键词 高光谱影像 多模态多目标优化算法 端元束提取 光谱解混

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基于正交试验法的FEEP聚焦电极阵列设计策略 被引量：1

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作者 李俊林 周逸浩 +1 位作者 杨铖 沈岩 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期217-224,共8页

为消除场致发射电推力器(Field emission electric propulsion,FEEP)羽流发散角度过大给推进器寿命和可靠性带来的不利影响,研究了聚焦电极阵列空间位置对羽流聚焦效果的影响,并通过正交试验法给出了最优电极分布。通过数值仿真对FEEP... 为消除场致发射电推力器(Field emission electric propulsion,FEEP)羽流发散角度过大给推进器寿命和可靠性带来的不利影响,研究了聚焦电极阵列空间位置对羽流聚焦效果的影响,并通过正交试验法给出了最优电极分布。通过数值仿真对FEEP的离子运动过程建模,采用正交试验方法电极阵列进行研究,关注其在不同空间位置下的聚焦效果,得到了离子出射半角分布和推力大小。结果表明,聚焦极的位置决定了羽流的聚焦效果,其次是提取极和加速极;聚焦极径向距离发射极1600μm,且提取极径向和轴向坐标为(800μm,500μm)时能得到最优的聚焦效果。本文验证了正交试验方法在聚焦电极阵列设计上的可行性,同时还为聚焦电极阵列设计提供了有效的分析方法和设计策略。 展开更多

关键词 场致发射电推力器 聚焦离子束 正交试验 聚焦电极阵列 优化设计 羽流发散角

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基于Tikhonov正则化改进的IHB法求解Mathieu-Duffing系统多重解 被引量：1

14

作者 王德亮 刘济科 刘广 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期78-84,共7页

增量谐波平衡法(IHB法)是研究强非线性振动系统的一种半数值半解析方法,然而已有研究表明,在求解含多重解的系统时该方法的收敛性强烈地依赖于初值的选择。Tikhonov正则化常被用于优化问题中来解决可能出现的病态问题。文章通过在原始的... 增量谐波平衡法(IHB法)是研究强非线性振动系统的一种半数值半解析方法,然而已有研究表明,在求解含多重解的系统时该方法的收敛性强烈地依赖于初值的选择。Tikhonov正则化常被用于优化问题中来解决可能出现的病态问题。文章通过在原始的IHB法中引入Tikhonov正则化,提出一种改进的IHB法(TIHB法)来求解具有多重解的Mathieu-Duffing系统。结果表明,改进的TIHB法可以快速、高效地获得系统的多个稳定或不稳定解,且算法的收敛性能要远远优于原始的IHB法。 展开更多

关键词 非线性振动 IHB法 TIKHONOV正则化 多重解

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基于时域最小残值法求解含间隙非线性气动弹性系统的半解析解 被引量：1

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作者 秦英泉 刘祚秋 +1 位作者 刘济科 刘广 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期98-106,共9页

采用时域最小残值法求解了含间隙非线性气动弹性系统的半解析周期解。首先,将气动弹性系统的周期解展开为傅里叶级数,并截断前N项作为系统的近似解析解;通过对近似解求导,获得系统的速度和加速度函数;并将位移、速度和加速度函数回代到... 采用时域最小残值法求解了含间隙非线性气动弹性系统的半解析周期解。首先,将气动弹性系统的周期解展开为傅里叶级数,并截断前N项作为系统的近似解析解;通过对近似解求导,获得系统的速度和加速度函数;并将位移、速度和加速度函数回代到原始的气动弹性系统,将半解析解求解问题转化为一个非线性最小二乘优化问题。最后,通过增强响应灵敏度方法来迭代求解该最小值问题。在迭代过程中,Tikhonov正则化和“置信域限制”被用来增强算法的收敛性。数值算例表明,时域最小残值法可以快速获得高精度的半解析解。 展开更多

关键词 间隙非线性 时域最小残值法 周期解 TIKHONOV正则化

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离子-液滴混合模式下离子液体推力器性能调控研究

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作者 杨铖 吴湘蓓 +1 位作者 曹帅 沈岩 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期128-138,共11页

离子液体推力器在不同工作条件下会发射液滴或离子,当发射粒子包含液滴和离子时,推力器处于离子-液滴混合模式。本文对离子-液滴混合模式下离子液体推力器的性能调控展开研究,对离子液体推力器样机进行实验,为避免电化学反应导致实验无... 离子液体推力器在不同工作条件下会发射液滴或离子,当发射粒子包含液滴和离子时,推力器处于离子-液滴混合模式。本文对离子-液滴混合模式下离子液体推力器的性能调控展开研究,对离子液体推力器样机进行实验,为避免电化学反应导致实验无法进行,采用负直流电源供电,收集发射电流并拍摄液面变化图像,结合理论计算判断实验中推力器处于离子-液滴混合模式。通过计算得到不同供给电压下离子和液滴对应的发射电流和流量,结果表明离子电流占比最高约为98.99%。进一步计算发现,推力和比冲随电压的增大而增大,效率随电压的增大呈现先减小后增大的趋势。此外,计算发现荷质比的减小会导致推力、比冲和效率的增大。在供给流量为2.8n L/s,电压为-3100~-3800V的实验条件下,离子液体推力器样机推力约为6.66~12.54μN,比冲约为187.48~353.07s,效率的约为6.02%~6.87%。 展开更多

关键词 空间电推进 离子液体推力器 离子-液滴混合模式 性能调控 离子蒸发

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