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超压气球上升过程温度与动力学特性仿真分析 被引量：3
1
作者 祝榕辰 王生 +2 位作者 杨燕初 刘强 才晶晶 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期151-158,共8页
针对带加强筋的超压气球,分析上升过程热环境及受力状态,建立热力学与动力学模型并分析其耦合关系。基于MATLAB开发仿真程序,对超压气球进行仿真分析。分析了气球上升过程中高度、速度、温度变化特性,数据表明上升过程中的热力学环境和... 针对带加强筋的超压气球,分析上升过程热环境及受力状态,建立热力学与动力学模型并分析其耦合关系。基于MATLAB开发仿真程序,对超压气球进行仿真分析。分析了气球上升过程中高度、速度、温度变化特性,数据表明上升过程中的热力学环境和动力学特性都对球内气体温度有重要影响,气球上升速度和球内气体温度相互耦合并与自由浮力系数存在相关性。飞行试验实测数据验证了仿真结果的准确性。理论分析结果和仿真模型可为后续超压气球设计和飞行试验提供指导。 展开更多
关键词 超压气球 热力学模型 动力学模型 仿真程序 飞行试验
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索网蒙皮结构超压气球的设计与分析 被引量：3
2
作者 杨其 赵海涛 +2 位作者 王全保 陈吉安 龚德仁 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期1411-1415,1421,共6页
为改进超压气球当前裁剪设计的缺陷,提出了一种索网蒙皮结构超压气球的设计方法.不同于通常采用与蒙皮固定的加强筋承担纵向应力的方法,该方法采用能与蒙皮相对滑动的绳索来承担大部分的纵向应力,同时兼具2-D裁剪设计和3-D裁剪设计的优... 为改进超压气球当前裁剪设计的缺陷,提出了一种索网蒙皮结构超压气球的设计方法.不同于通常采用与蒙皮固定的加强筋承担纵向应力的方法,该方法采用能与蒙皮相对滑动的绳索来承担大部分的纵向应力,同时兼具2-D裁剪设计和3-D裁剪设计的优点.通过改变绳索的预紧力实现了对球形初始构型的控制.采用等强度设计准则,根据蒙皮材料和绳索材料的极限强度计算得到了超压气球合理的初始构型,提高了材料的利用效率.讨论了各参数对超压气球极限压差的影响,其对于超压气球的结构设计与力学分析具有参考价值. 展开更多
关键词 索网蒙皮结构 超压气球 预紧力 初始构型 等强度设计准则
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超压气球平飞阶段昼夜温度特性分析 被引量：1
3
作者 祝榕辰 王生 +1 位作者 杨燕初 刘强 《计算机仿真》 北大核心 2020年第11期54-59,共6页
针对长航时超压气球平飞过程的昼夜温度特性,全面考虑所有辐射量和气球体积变化量,建立热力学模型;编写仿真计算程序,通过数值仿真的方式对气球昼夜温度特性进行研究;仿真结果与飞行试验实测结果进行对比,验证了仿真程序的可用性,证明... 针对长航时超压气球平飞过程的昼夜温度特性,全面考虑所有辐射量和气球体积变化量,建立热力学模型;编写仿真计算程序,通过数值仿真的方式对气球昼夜温度特性进行研究;仿真结果与飞行试验实测结果进行对比,验证了仿真程序的可用性,证明全面考虑辐射量及球体体积变化量的仿真结果更符合真实情况;通过仿真分析发现云层环境、飞行地点对气球长航时飞行过程中的昼夜温度特性有较大影响。研究结果和仿真程序可用于长航时超压气球温度特性的仿真计算。 展开更多
关键词 超压气球 昼夜温度特性 热力模型 仿真程序 飞行试验
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滑动索膜结构超压气球设计与形状修正
4
作者 黄继平 赵海涛 +1 位作者 吴家喜 陈吉安 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期127-134,共8页
在探空科学超压气球设计时,通过在囊体表面布设加强筋的方式,可有效提高超压气球的抗压能力.为解决带有加强筋的超压气球在高“纬度”位置处膜面与加强筋的纵向应变差值较大问题,提出了一种滑动索膜结构超压气球的设计方案.该方案采用... 在探空科学超压气球设计时,通过在囊体表面布设加强筋的方式,可有效提高超压气球的抗压能力.为解决带有加强筋的超压气球在高“纬度”位置处膜面与加强筋的纵向应变差值较大问题,提出了一种滑动索膜结构超压气球的设计方案.该方案采用与囊体相对滑动的绳索代替与囊体固连的加强筋,更有利膜面应力传递.为了使囊体上应力沿环向分布更均匀,先在理论上进行了索膜结构膜面平衡形状分析,再根据分析中囊体膜面经、纬向曲率半径值与气球抗压能力的关系,采用一种对单幅囊体截面曲线进行椭圆修正的方法设计滑动索膜结构超压气球囊体.最后,以16幅膜面、直径为4 m的正球形超压气球为例,用有限元软件Abaqus建立了浮空状态超压气球的有限元模型对设计外形及修正外形进行验证,并分析了摩擦系数对索、膜匹配性的影响.结果表明:按该方案设计,气球承压极限值在一定范围内随在赤道截面绳索径向收紧量dl的增大而增大;且经过修正设计后的超压气球,膜面应力分布更均匀,能承更高超压量;另外,索、膜间摩擦系数仅仅在较小值范围内会影响气球受力分布,其值的减小能相应降低绳索应力. 展开更多
关键词 超压气球 加强筋 滑动索膜 修正设计 超压性能
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超压气球驻空过程热力学特性分析
5
作者 字贵才 贺卫亮 《航天返回与遥感》 CSCD 2018年第2期16-25,共10页
超压气球具有结构简单、载荷量大、驻空时间长等突出优点,可以应用于侦察、通信、运输补给等各个方面,实现与空天地的衔接和中继。由于飞行原理和工作环境特殊,在其设计过程中必须重点考虑热力学特性的影响。文章详细分析了临近空间热环... 超压气球具有结构简单、载荷量大、驻空时间长等突出优点,可以应用于侦察、通信、运输补给等各个方面,实现与空天地的衔接和中继。由于飞行原理和工作环境特殊,在其设计过程中必须重点考虑热力学特性的影响。文章详细分析了临近空间热环境,包括太阳辐射、长波辐射、对流换热等。在此基础上建立了超压气球三维瞬态热力学模型,编制了仿真程序,对超压气球驻空过程进行了研究;得到了蒙皮温度、氦气温度以及气球超压等随时间的变化规律,并分析了充气量、驻空季节纬度以及蒙皮物性对氦气温度的影响。结果表明:驻空过程气球蒙皮温度分布不均匀,随太阳方位变化而变化,最大温差达65K;考虑氦气中杂质的辐射吸收作用时,白天氦气的平均温度高于蒙皮的平均温度;氦气的"超热"会引起气球的超压,在不同季节和纬度飞行时应选择不同的充气量,将超压控制在合理范围内;为减小超压量,可以选择可见光吸收率小而红外发射率大的蒙皮材料。 展开更多
关键词 热力学模型 辐射特性 数值模拟 超压气球
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临近空间超压气球结构多样性设计与仿真 被引量：4
6
作者 赵荣 张航悦 张向强 《计算机仿真》 北大核心 2019年第6期87-91,387,共6页
通过超压气球结构多样性设计来优化球体的承压能力是该领域的重要研究方向。超压气球柔性加强筋与柔性球膜的相对滑动和球膜间的自接触是典型的结构非线性问题,也是对超压气球建模实现有限元仿真验证的最大难点。对此,采用罚函数法成功... 通过超压气球结构多样性设计来优化球体的承压能力是该领域的重要研究方向。超压气球柔性加强筋与柔性球膜的相对滑动和球膜间的自接触是典型的结构非线性问题,也是对超压气球建模实现有限元仿真验证的最大难点。对此,采用罚函数法成功实现加强筋与球膜的滑动接触与自接触,在此基础上建立了纵向筋欧拉体、菱形网欧拉体和南瓜形超压球三种结构的有限元模型。通过理论分析和仿真验证发现,铺设纵向加强筋或菱形网结构都能改善欧拉体的应力分布,减小球膜应力,提升球体承压能力;并且加强筋数量越多,这种改善作用越明显,承压能力越好。当加强筋数量相等时,南瓜形超压球的承压能力优于纵向筋欧拉体和菱形网欧拉体。因此,南瓜形超压气球是目前该领域最主流的球体结构设计方式。 展开更多
关键词 超压气球 有限元接触算法 加强筋 菱形网结构 南瓜形超压气球
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南瓜型超压气球的结构优化设计
7
作者 王讯 关世玺 +1 位作者 张孟轲 贾凯 《机械设计与制造工程》 2023年第9期7-11,共5页
南瓜型超压气球在高空探测领域有着良好的应用前景。为了对现有南瓜型超压气球进行结构优化,首先对滑动索膜结构的南瓜型超压气球设计方案进行了讨论,并对其进行了结构设计和参数分析,得到不同径向收缩量下的超压气球初始设计方案;然后... 南瓜型超压气球在高空探测领域有着良好的应用前景。为了对现有南瓜型超压气球进行结构优化,首先对滑动索膜结构的南瓜型超压气球设计方案进行了讨论,并对其进行了结构设计和参数分析,得到不同径向收缩量下的超压气球初始设计方案;然后利用椭圆曲线和B样条曲线对初始鼓包外形进行曲线修正和仿真计算。仿真结果显示,对称B样条曲线优化方案的优化效果更好。 展开更多
关键词 超压气球 结构设计 曲线优化
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平流层超压气球长期驻空热特性分析 被引量：3
8
作者 刘婷婷 麻震宇 +1 位作者 杨希祥 张家实 《计算机仿真》 北大核心 2018年第10期78-82,共5页
以超压气球驻空过程为研究对象,综合考虑太阳辐射、长波辐射、对流换热等因素对超压气球热特性的影响,建立超压气球三维热模型,通过数值仿真对驻空期间球体蒙皮与内部浮升气体热力学特性进行研究,得到温度昼夜变化和分布规律;分析了蒙... 以超压气球驻空过程为研究对象,综合考虑太阳辐射、长波辐射、对流换热等因素对超压气球热特性的影响,建立超压气球三维热模型,通过数值仿真对驻空期间球体蒙皮与内部浮升气体热力学特性进行研究,得到温度昼夜变化和分布规律;分析了蒙皮热物性参数、外部对流速度等因素对内部浮升气体超热程度的影响,结果超压气球驻空期间存在明显的超热现象,且以上因素均对超热程度均产生影响,且影响程度不同。研究为超压气球驻空飞行性能和热控设计提供参考依据。 展开更多
关键词 超压气球 驻空过程 热模型 蒙皮热物性
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基于假想衰减项法的超压气球结构有限元分析 被引量：1
9
作者 程士军 成琴 《西安航空学院学报》 2017年第1期25-28,共4页
采用基于假想衰减项的非线性有限元显式动力学方法对超压气球结构模型进行了仿真,探讨了加强筋数量对球体应力和变形的影响。结果表明,超压气球经向布置的加强筋能显著降低气球蒙皮经线方向上的应力水平,同时由于加强筋对蒙皮的约束作... 采用基于假想衰减项的非线性有限元显式动力学方法对超压气球结构模型进行了仿真,探讨了加强筋数量对球体应力和变形的影响。结果表明,超压气球经向布置的加强筋能显著降低气球蒙皮经线方向上的应力水平,同时由于加强筋对蒙皮的约束作用使气球蒙皮产生"鼓包",改变了蒙皮纬线方向的曲率半径,从而减小了纬向张力,提高气球整体的耐超压水平;根据仿真计算结果,当加强筋数量从0增加到36时,蒙皮的经、纬向应力值均显著下降,其中经向下降幅度更大,达64.4%。 展开更多
关键词 超压气球 有限元 应力 变形
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“Google Loon”高空超压气球网络技术综述 被引量：8
10
作者 陈声麒 周萌 《西安航空学院学报》 2017年第3期25-29,共5页
Google公司推出的"Google Loon"气球网络项目,用漂浮的高空气球作为通讯中继实现地面互联网的覆盖。重点介绍了基于高空超压气球的气球网络原理、Loon超压气球组成结构及各组成部分的作用及性能,分析了"Google Loon"... Google公司推出的"Google Loon"气球网络项目,用漂浮的高空气球作为通讯中继实现地面互联网的覆盖。重点介绍了基于高空超压气球的气球网络原理、Loon超压气球组成结构及各组成部分的作用及性能,分析了"Google Loon"高空超压气球的轨迹控制、高度调节、充气及发射等关键技术。最后,对Loon项目的试验历程和商业推广情况进行了回顾,并对未来工作计划进行了展望。 展开更多
关键词 “Google Loon”项目 互联网通信 高空超压气球
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