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| 1 | 基于人工势场与IB-LBM的机器蛇水中2D避障控制算法显示文摘为了提高多冗余度、多自由度机器蛇水下环境运动适应能力,提出了基于人工势场与IB-LBM(immersed boundary method-lattice Boltzmann method)相结合的机器蛇水中2D智能避障算法.首先,采用格子Boltzmann方法描述2D水中障碍模型、构造统一形式.然后,运用浸入边界法,结合现有的蛇形曲线运动方程,在计入人工势场法引力和斥力作用的情况下,推导得到机器蛇2D水中避障模型.之后,通过改变障碍影响距离、机器蛇摆动振幅、摆动频率、障碍点斥力增益系数、雷诺数以及目标点引力增益系数等重要参数,研究机器蛇在不同情况下的避障效率和避障安全性.最后,通过多次仿真求取各项参数的最优值.仿真结果表明,在各项参数都最优时,该算法能使机器蛇快速、安全、有效地避开水下复杂环境中的静态障碍而到达目标点.该方法不仅能够充分研究机器蛇在水中的流固耦合特性,获得实时避障效果,而且能够利用己知的环境信息生成最优路径. | 李东方 李科伟 邓宏彬 潘振华 危怡然 王超 | 2018 | 机器人2018，40，3： | 14 |
| 2 | 分子气体稀薄效应的动理学建模显示文摘稀薄气体效应,是指气体在特征尺度与其分子平均自由程相当的系统中流动时出现的非平衡效应。相比于单原子气体,分子气体(每个气体分子包含两个及以上原子)流动因同时具有转动、振动等多种自由度的非平衡过程,其稀薄效应更为复杂。分子气体稀薄效应在航空航天、微机电系统和页岩气开采等民生、科技领域广泛存在,而描述该效应的动理学模型与数值模拟方法尚不成熟。本文从单原子气体与玻尔兹曼方程出发,介绍气体动理学建模的相关研究现状,针对分子气体特性详细讨论气体弛豫过程与输运系数的关系。针对典型的稀薄气体流动验证常用的模型方程的精度,并指出直接模拟蒙特卡罗方法在分子气体稀薄流动应用中存在的问题,即在体积黏性确定的情况下无法指定热流弛豫速率及恢复热导率。随后针对此问题,使用吴模型量化研究该弛豫速率在分子气体稀薄流动模拟中导致的宏观量的不确定性,并讨论从分子动力学模拟和瑞利-布里渊散射实验中减小甚至消除不确定性的方法。本文对涉及化学反应的稀薄气体流动建模有指导意义。 | 曾嘉楠 李琪 吴雷 | 2022 | 空气动力学学报2022，40，2： | 2 |
| 3 | 纳米空间受限气体动理学建模与输运机理显示文摘气体动理论是根据气体分子微观运动规律研究其宏观物理行为的理论,在航空航天、微机电系统、能源化工等领域有广泛应用.Boltzmann方程没有考虑分子自身体积并忽略除碰撞以外的其他分子间作用力,只适用于稀疏理想气体.本文从Boltzmann方程出发,层层递进,依次介绍稠密气体、真实气体以及纳米空间受限气体的动理学理论和建模方法及相关边界条件.相比于其他模型,纳米空间受限气体动理学模型能够准确描述分子间相互作用,在非平衡效应、高压真实气体效应以及空间受限效应可忽略时能够恢复至连续流体力学理论,是连接微观-介观-宏观等不同尺度的有效理论方法.结合数值模拟结果,本文着重介绍纳米空间受限气体输运中涉及的滑移现象和高压真实气体效应,并就纳米孔内页岩气输运机理进行分析.最后,探讨纳米空间受限气体动理学建模方面的局限性以及可能的发展方向. | 单保超 王润曦 张勇豪 郭照立 | 2024 | 中国科学:物理学、力学、天文学2024，54，2： | 0 |
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