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基于混合Lie算子辛算法的不变流形计算
  • ISSN号:0459-1879
  • 期刊名称:《力学学报》
  • 时间:0
  • 分类:V412.4[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]西北工业大学航天学院,西安710072, [2]航天飞行动力学技术重点实验室,西安710072, [3]中国科学院空间应用工程与技术中心,北京100094, [4]北京飞行控制中心,北京100094
  • 相关基金:国家自然科学基金重大项目(61690210,61690211) 和航天飞行动力学重点实验室开放基金项目(2015afdl014, 2015afd1017) 资助.
中文摘要:

平动点附近周期轨道的不变流形因其在低能轨道转移中起着重要作用而受到广泛关注.在设计低能轨道过程中不变流形要实时进行能量匹配,但利用传统数值积分方法进行积分时能量会耗散.显式辛算法具有比隐式辛算法计算效率高的优势,但其要求Hamilton系统必须分成两个可积的部分,而旋转坐标系下的圆型限制性三体问题是不可分的,因而显式辛算法难以用于求解旋转坐标系下的圆型限制性三体问题.本文通过引入混合Lie算子,成功实现了带三阶导数项的力梯度辛算法对圆型限制性三体问题的求解,并将基于混合Lie算子的带三阶导数项的辛算法与Runge-Kutta78算法和Runge-Kutta45算法进行仿真对比,仿真结果表明基于混合Lie算子的含有三阶导数项的辛算法位置精度高、能量误差小且计算效率高.利用基于混合Lie算子的带三阶导数项的辛算法计算不变流形,可以实现低能轨道转移过程中轨道拼接点的能量精准匹配.

英文摘要:

Invariant manifolds of periodic orbit near the libration points attract a lot of attentions due to their importancein the low-energy orbits transfer problem.In the process of low-energy orbit design,the energy of the invariant manifoldsmust be matched,but the energy is dissipated when integrating with traditional numerical integration method.The explicitsymplectic algorithm with energy conservation is more efficient than the implicit symplectic algorithm,but it requires theHamiltonian system to be divided into two integral parts,while the circular restricted three-body problem in the rotatingcoordinate system being inseparable.It is difficult to solve the circular restricted three-body problem in the rotatingcoordinate system by explicit symplectic algorithm.In this paper,the mixed Lie derivative operator of kinetic energy isused to solve the circular restricted three-body problem in the rotating coordinate system,and the effectiveness of this explicit symplectic algorithm with the third derivation in dealing with this problem has been showed.Compared withthe Runge-Kutta45method and Runge-Kutta78method,the symplectic algorithm with the third-order derivative term notonly has high precision but also the smallest energy error and the highest efficiency.Finally,the invariant manifolds arecalculated by the symplectic algorithm with the third derivative term,the patched point can match accurately with thismethod.

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期刊信息
  • 《力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国力学学会 中国科学院力学研究所
  • 主编:魏悦广
  • 地址:北京市海淀区北四环西路15号中科院力学所内《力学学报》
  • 邮编:100190
  • 邮箱:lxxb@cstam.org.cn
  • 电话:010-62536271
  • 国际标准刊号:ISSN:0459-1879
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2062/O3
  • 邮发代号:2-814
  • 获奖情况:
  • 1992年首届自然科技期刊一等奖,1996年国家自然科技期刊二等奖,2000年首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:13332