一种基于NASTRAN无限元技术的导管声学计算方法

为了更好地研究水下导管声学问题,提出了一种基于NASTRAN无限元技术的导管声学计算方法。该方法可用于任意多连通域问题的声场预报,适应任意复杂的导管截面和形状,并能考虑导管壁的弹性振动。对该方法进行了数值验证,并研究了无限元计算参数的设置,结果表明:径向插值阶数对计算结果的影响很大,而无限元边界位置和形状对结果的影响较小。采用该方法研究了管壁振动对空气中和水下导管声场的影响,结果表明:空气中导管可以不考虑管壁的流固耦合振动,而水下必须考虑。     

附连水质量的边界元法求解

研究了计算水下结构动态响应中附连水质量的边界元方法;根据数值积分和边界元法的原理,应用直线单元对结构边界进行离散,将原有表达形式中复杂的曲线积分转化成可直接计算的数值积分形式,从而解决了奇异积分的问题;得到了更适于直接计算的系数矩阵和向量的表达形式,使边界元法更方便地应用于计算无限流场中不规则截面物体的附连水质量.最后,给出了典型算例,并与经典计算结果比较,误差均在4%以内.     

基于实际飞行数据插值的INS/GNSS组合导航仿真轨迹发生器

针对INS/GNSS组合导航仿真中,捷联惯导系统陀螺、加速度计信号高精度模拟问题,提出了基于实际飞行数据插值的动态轨迹解析生成仿真算法。对转换到地心惯性坐标系中的载体姿态、位置和重力场数据进行关于时间的样条函数插值,得到载体坐标系下陀螺角速率、角增量以及加速度计比力积分增量的高精度分段解析表达式。使生成的陀螺、加速度计信号符合载体运动学和动力学特性,反映杆臂效应影响,同时与经事后处理的实测GNSS伪距、伪距率等数据特征保持一致。提出了四元数约束插值算法,可满足四元数解析插值时范数为1的约束限制条件。基于某实际无人机飞行数据,验证了所提出算法的有效性,完全满足组合导航动态仿真精度要求。该算法也适用于其他高精度高动态导航系统和刚体运动控制仿真中的角运动、线运动传感器信号模拟。     

利用实际飞行数据插值的INS/GNSS组合导航仿真轨迹发生器

针对INS/GNSS组合导航仿真中捷联惯导系统陀螺、加速度计信号高精度模拟问题,提出基于实际飞行数据插值的动态轨迹解析生成仿真算法。对转换到地心惯性坐标系中的载体姿态、位置和重力场数据进行关于时间的样条函数插值,得到载体坐标系下陀螺角速率、角增量以及加速度计比力积分增量的高精度分段解析表达式。使生成的陀螺、加速度计信号符合载体运动学和动力学特性,反映杆臂效应影响,同时与经事后处理的实测GNSS伪距、伪距率等数据特征保持一致。提出四元数约束插值算法,其可满足四元数解析插值时范数为1的约束限制条件。基于某实际无人机飞行数据,验证了所提算法的有效性,其完全满足组合导航动态仿真精度要求。该算法也适用于其他高精度高动态导航系统和刚体运动控制仿真中的角运动、线运动传感器信号模拟。     

势流理论的一种数值方法在空泡形态中的应用

基于势流理论的假设,采取常规边界元法对具有自由面的定常平板和轴对称空泡流动数值方法进行了研究,运用Riabourichinsky镜像空化模型,建立了一种空泡自由面求解的优化迭代方法,以自由流线长度为参数求解模拟了定常无重工况下流经二维平板和轴对称圆盘的空化流动.数值计算结果与解析解的相对误差不超过3%,证实了轴对称体空泡外形的近似回转椭球体假说在空化器附近是不成立的.计算结果与同类文献数据的对比显示了边界元法进行空化流场计算具有着显著的优越性,所采用的迭代方法精度高、收敛速度快,所得结论对深入了解空化特性具有参考价值.     

弹性薄板的条形传递函数单元模型

应用改进的条形传递函数方法 ,建立了弹性薄板的二结线四自由度条形单元模型 ,用于分析系统的静力响应。用结线将矩形区域划分为条形单元 ,将边界结线离散 ,以内部结线和边界结点的位移和转角为未知量 ,采用三次插值 ,得到能够与有限元单元耦合求解的超级单元。利用广义函数给出了一种精确积分方法 ,可以得到有关矩阵的显式表达 ,得到提高了求解精度和效率。     

水面平板下方非球状爆炸气泡运动数值模拟

基于势流假设,采用线性三角形单元直接边界元法对气泡外的水流流场进行计算,并采用二阶龙格-库塔法追踪气泡形状变化。同时,为了保证数值计算稳定,采用弹性网格技术对气泡表面网格进行光滑处理,并对近距离情况水下爆炸进行了计算,得到了气泡外形和作用于平板表面上压强随时间变化的规律。将计算结果与已有结果进行了比较分析,两者吻合较好,证明了该计算方法和计算程序的可信性。     

基于轴对称内聚力单元的立贮发动机黏接界面结构完整性分析

建立轴对称内聚力单元是进行立贮发动机黏接界面应力分析的重要手段。在变形后的轴对称内聚力单元上建立参考坐标系,推导了单元节点位移在参考坐标系和全局坐标系下的转换关系。基于单元分离位移推导了单元内力矢量和单元刚度矩阵。开展了旋转体的分离测试,验证了轴对称内聚力单元的准确性和高效性。针对立贮发动机,先后开展了轴向加速度以及波浪载荷作用下的发动机结构分析,重点研究了黏接界面上应力的大小以及分布规律。研究方法和结论可以为发动机黏接界面结构分析提供有利参考。     

一种精确积分的四边形四结点等参单元

针对平面问题四边形四结点单元，提出一种新的等参变换方法。采用平行四边形母单元和相应的形函数，推导出四边形四结点等参单元刚度矩阵的精确积分解。理论和数值分析表明，该方法从根本上克服了数值积分带来的误差，计算单元刚度矩阵的速度比传统的高斯两点积分方法快近三倍。     

用紧支径向基函数传递固体域耦合数据的方法

针对热-电场耦合仿真计算中非匹配网格之间的数据插值问题,提出了一种基于紧支径向基函数点插值的数据传递方法。推导了数据传递矩阵,根据所提出的数据传递方法编制了非匹配网格之间数据传递计算程序,以若干组非匹配网格之间的温度插值为例进行了验证,并分析了不同参数对计算时间及精度的影响,结果表明,算法效率较高,计算误差较小,适用于以热-电场耦合为代表的固体域耦合非匹配网格间的数据传递计算。     

基于表面电荷法的像管静电场计算

与传统的有限差分法和有限元法相比,表面电荷法可降低单元剖分难度并能处理开放边界,更适于计算静电透镜的静电场。针对轴对称及非轴对称两类结构,采用样条函数及奇异形状函数改进电极表面的电荷密度估计,讨论了二维及三维表面电荷法的实现。与具有解析解的单位圆盘进行比较,分析了表面电荷法的电位计算精度,并用于轴对称及非轴对称像管计算。结果表明：对轴对称系统,在文中给定步长下,二维及三维表面电荷法与有限差分法计算相对误差不超过10^-3,且二维方法精度整体高于三维方法,二维、三维表面电荷法对3种像面位置的计算结果与有限差分法结果相比,最大误差不超过0.6mm;对非轴对称系统,3种方案下轴外电子运行轨迹的差异明显,非对称因素所产生的干涉场影响是不可忽略的。     

基于紧支径向基函数的固体域耦合数据传递方法

针对热-电场耦合仿真计算中非匹配网格之间的数据插值问题,提出了一种基于紧支径向基函数点插值的数据传递方法。推导了数据传递矩阵,根据所提出的数据传递方法编制了非匹配网格之间数据传递计算程序,以若干组非匹配网格之间的温度插值为例对本文所提方法进行了验证,并分析了不同参数对计算时间及精度的影响,结果表明,本文算法效率较高,计算误差较小,适用于以热-电场耦合为代表的固体域耦合非匹配网格间的数据传递计算。     

圆柱壳振动声辐射Jacobi-Ritz时域半解析法及特性分析

针对圆柱壳结构瞬态声振特性分析研究不足,结合Newmark-β积分法和Kirchhoff时域边界积分方程,提出一种圆柱壳受迫振动声辐射Jacobi-Ritz时域半解析法。基于一阶剪切变形理论和微元法思想,建立了圆柱壳振动声辐射分析模型,采取Jacobi多项式和Fourier级数表示轴向和周向位移容许函数,基于Rayleigh-Ritz法和Newmark-β积分法计算圆柱壳的受迫振动时域响应,在此基础上,基于Kirchhoff积分方程求解辐射噪声时域响应,分析圆柱壳受迫振动声辐射特性。与有限元方法/边界元方法数值结果对比表明,该方法具备收敛性好、精度高等优点,圆柱壳结构声振响应峰值随边界条件的刚度变弱存在左移现象,振动声辐射响应随厚度的增加呈现下降趋势;当随机载荷峰值频率与结构固有频率接近时,结构声振响应出现强特征线谱。     

网络安全实验平台K - 划分映射方法

对网络安全实验平台映射问题进行形式化描述,提出基于K-划分的映射方法,其核心思想是为了尽量减少占用网络资源,尽可能将逻辑拓扑紧密连接的节点映射到同一台交换机上。基于K-划分的映射方法采用贪心法确定初始划分状态,根据评价函数进行节点移动,对生成的子图进行算法迭代,直到所有子图的节点数量不大于物理拓扑端口容量为止。基于K-划分的映射方法弥补了K-L算法中初始划分状态选取的任意性对最终结果产生较大影响的缺陷,实验结果表明该算法的求解时间远小于遗传算法,能在较短的时间内得到映射结果。     

考虑区间弹性连接的结构动力学特性研究

基于动态子结构方法,将结构中的弹性连接单独划分成一个独立子结构,并利用零质量空间梁单元对其进行等效,分别基于频域子结构方法(FRF-based Substructuring Method)和模态综合法(Component Mode Synthesis)对考虑弹性连接的结构固有频率和频响函数进行了推导.基于此,将空间梁单元的弹性模量和比例阻尼系数设成区间参数以模拟弹性连接的区间不确定性,基于区间因子法(Interval Factor Method,IFM)分别给出了考虑区间弹性连接结构固有频率和频响函数的区间上下限,从而形成了两种计算分析方法,即CMS-IFM和FBSM-IFM.通过仿真将两种方法与Monte-Carlo模拟方法的计算结果进行了对比,结果表明:CMS-IFM和FBSM-IFM正确高效.     

基于分段线性KF的测向交叉定位算法

单站多点测向交叉定位是单站无源定位技术中较重要的一个分支,目前工程上应用广泛。当测向精度不高的时候,需要首先对方位角进行卡尔曼滤波,提高方位角估计精度后再进行定位,但是,如果单站定位工作时间较长,采用传统线性卡尔曼滤波方法,方位角精度将逐步恶化,最终导致定位结果变差。针对此问题,给出了一种基于分段线性KF的处理方法。仿真结果表明,基于分段线性KF处理的定位算法可以解决定位工作时间较长,定位结果变差的问题,对提高定位精度和缩短定位收敛时间有较显著效果。这种方法简单适用,可以回避EKF,MGEKF等算法中对雅克比矩阵的复杂计算。     

舰船稳性计算中附体影响的一种处理方法

提出在静水力曲线、邦戎曲线以及船形稳度力臂插值曲线计算中对附体处理的一种新方法,即建立在三次样条插值函数积分基础上的附体体积分布法.该方法将附体按体积与体积中心等效的条件分布到船体型值点上,其中船体体积与体积中心采用三次样条插值函数积分法进行计算,以此来修正其对船舶静力计算结果的影响.按该方法对某船带附体的静水力曲线、船形稳度力臂插值曲线进行了计算,并对计算结果进行了分析,表明该方法在工程应用中可获得满意效果.     

细长壳体水声辐射问题的有限元结合边界元解法

采用三角形面积元,提出了一种计算任意形状的细长壳体水声辐射问题的有限元结合边界元解法,推导了三角形面积坐标下的质量矩阵。在水动力方面,根据单层势的概念,提出了声场速度势的边界积分表示式,给出了三角形面积坐标下的附加质量矩阵和附加阻尼矩阵,从而得以建立流固耦合的有限元动力响应方程。本方法的进一步发展可用于计算具有加强肋骨的双层壳体结构的声辐射问题以及船体在随机激励下的远场声功率谱。     

航空射击弹道的直接解析式求解方法

本文介绍了航空炮射弹道的一种近似求解方法。过去,航空炮射弹道(又称航空射击弹道)的简化求解方法,一直沿用查弹道函数表的“表解法”,即:事先把某些弹道参量的函数关系,经计算后编制成《空中射击弹道函数表》,求解弹道诸元时,用简化解析式经查上述《函数表》,再经线性插值而得。本文介绍一种既可省去编算、查弹道函数表与插值等大量工作,又可应用於火控计算机的“直接解析式方法”。它是将弹丸的空气阻力系数C_(xo)与马赫数M的表格函数事先处理成函数解析式,然后积分求解直接得到求解弹道诸元的解析式。     

水下平板结构声振耦合分析的等效源法研究

水下航行体在水下辐射的噪声是水下目标探测的主要信息来源，快速精确地计算其辐射噪声特征参数对于结构的声辐射预报与控制具有十分重要意义。不同于空气中结构声辐射的预报，重流体介质如水中结构的噪声计算，由于结构振动和声场之间存在的耦合作用以及边界面上计算中存在的奇异积分问题，导致传统的边界元方法在计算效率和精度上受到一定限制。为此，利用波叠加原理，通过在结构内部分布点声源等效模拟振动产生的结构外声场，并根据结构与介质的边界连续性条件和体积速度匹配原则，构建了声振耦合动力学方程，以求解相应的等效源强度，进一步计算了声功率等声学参数。以水下置于无限大障板上的矩形板为案例，采用所提方法计算其声功率，并与解析解进行对比，证明了该等效源法的有效性。