有耗媒质中目标体散射特性的TSNU-PSTD模拟

结合PML边界条件的傅立叶时域伪谱(PSTD)算法已被广泛用于模拟电磁波传播和目标散射,但传统的PSTD方法在每个坐标方向上需要均匀分布的空间坐标网格点,因而不能够很好地模拟曲面目标和与网格空间尺寸不一致的目标,基于变空间非均匀网格的PSTD(TSNU-PSTD)方法可以很好地克服这些不足。将CFS-PML边界条件应用在PSTD算法中,并将其与TSNU-PSTD方法相结合模拟了大范围有耗媒质中介质体目标的电磁散射,部分计算结果与FDTD计算结果进行了比较。仿真结果表明,TSNU-PSTD算法只需平均每波长分成3个网格就可以得到令人满意的计算结果,可高效地分析大范围有耗媒质中曲面形状目标体的散射特性。     

基于高阶交错网格有限差分法的海洋声场计算

为更好地认识和解释海洋声场的传播规律,基于数值计算的方法对声场的传播过程进行了模拟,给出了二维理想流体介质中的一阶声波方程,推导出相应的高阶交错网格有限差分格式,以及海水自由界面和完全匹配层吸收边界条件(PML)公式,并采用通量校正传输方法(FCT)压制数值色散。通过对海洋声场计算,验证了所采用的自由界面条件、吸收边界条件、FCT,以及声场模拟的正确性。     

混合尺寸目标电磁计算的时域伪谱/有限体积混合方法

针对单一算法对混合尺寸目标进行时域电磁分析的困难,提出一种时域伪谱(PSTD)同时域有限体积(FVTD)混合方法。FVTD可方便地分析复杂的几何结构和材料,但是难以计算电大尺寸的目标,PSTD则特别适合计算电大尺寸的规则结构,但在模拟复杂的几何结构尤其是带有曲边结构以及电大、电小共存结构时存在困难。混合方法克服了单独算法的缺点,融合各自的优势,提高了算法的求解能力和应用范围。为了减小两种算法连接边界带来的反射,采用了FVTD计算面均值的二次函数重构方法,给出了交叠网格和非交叠网格两种混合方案。数值试验表明,混合方法有较高的精度,具有时域分析混合尺寸目标电磁问题的能力。     

分段计算方法在模拟爆炸应力波传播中的运用

针对爆炸加载下岩石响应的不同特点以及动力有限元和传统地震波模拟方法的局限性,提出了一种分段计算的数值模拟方法.该方法在空间上将所模拟的区域划分为非弹性段和弹性段,非弹性段内采用动力有限元计算方法,弹性段内采用传统的地震波方法,不同段之间以节点位移为边界条件.不同算法的数值模拟结果验证了分段计算方法用于模拟爆炸荷载产生地震波的有效性和正确性.     

拖缆系统回转运动仿真计算

用三因次拖缆系统动力平衡运动方程式 ,在时间和空间上作中心差分数值离散平衡方程式 ,编制了拖缆回转运动计算程序 .在拖缆尾端自由边界条件中 ,将尾绳阻力作为自由尾端点的张力 ,改善了因自由尾端张力为零引起的差分方程奇异性 ,使仿真计算更加稳定 .将阵形坐标值转换到拖点运动坐标系中 ,便于拖船观察回转机动中阵形的变化 .仿真计算了两个拖曳阵试验模型 ,仿真结果与试验比较吻合较好 .对实尺寸拖曳线列阵进行了仿真计算 ,讨论了拖点速度和回转半径对阵形影响     

考虑随机回放的卫星数传调度问题的一种求解方法

针对考虑随机回放的卫星数传调度问题,从置换空间到调度解空间的映射方法和置换空间的搜索算法两方面进行了研究.提出了一种时间窗优先的置换序列映射算法,并证明该映射算法可以将置换序列映射到调度解空间上的最优解.提出了一种遗传随机搜索算法,基于有记忆功能的随机邻域搜索,在置换空间上搜索产生优化调度的置换序列.仿真计算表明,遗传随机搜索算法可以增强遗传算法的局部搜索能力,在搜索结果上平均获得了2.72%的改进.     

约束层阻尼板动力学问题的传递函数解

采用传递函数方法对约束层阻尼板进行了动力学分析.使用Hamilton原理得到了约束层阻尼板的运动方程和边界条件,对未知位移进行级数展开,引入状态向量,使用分布参数传递函数方法建立系统的状态空间方程进行求解,分析了四边简支板的自由振动和频率响应问题,得到了板的固有频率、损耗因子和频响曲线.算例的计算结果与NASrRAN计算结果相比吻合良好.     

地磁场中海水绕回转体流动诱导电场的数值计算

给出了描写地磁场中海水绕回转体流动诱导的电场的基本方程、边界条件及其计算方法.在势流假定、忽略自由表面和海底影响的条件下,对绕兰金体(Rankine body)流场诱导的电场进行了数值计算.     

基于迎风型有限体积法的非结构化网格流场格心数据高质量体绘制方法

在计算流体力学领域,对复杂流场进行数值模拟时常用非结构化网格划分空间,并广泛采用迎风型有限体积法求解流场.该方法将数值解存储在非结构化网格单元(控制体)中心,产生格心数据,并假设物理量在相邻单元邻接面上形成"间断".然而,在可视化此类数据时,目前的重构方法破坏了间断约束,导致"流间断"信息丢失,严重制约了绘制质量.为此...     

折反射全景与遥感图像融合的建筑物高程自动提取方法

为了解决三维城市重建中的建筑物高程提取问题,提出一种折反射全景与遥感图像融合的建筑物高度自动提取方法.该方法分为三步,首先进行折反射全景与遥感图像的配准,然后利用配准结果提取折反射全景图像中建筑物的底部和顶部边界,最后基于边界信息,根据折反射全景成像光路跟踪模型计算建筑物的高度,整个提取过程自动完成.实验结果证明该方法...     

加脊喇叭天线的时域分析

采用了结合完全匹配层 (PML)吸收边界的时域有限差分方法 (FDTD)分析了加脊喇叭天线的时域特性。利用环路积分方法 (CP)处理曲线金属边界和脊间窄缝 ,计算了天线的阻抗以及口径场的幅相分布 ,结果表明 ,FDTD法分析天线时域特性是非常有效的     

FDTD 中微带线激励源分析

FDTD已广泛应用于微带问题的计算 ,本文在分析各种微带线馈电激励设置方式的基础上提出了一种新的激励设置方式 ,本方法不仅能计算Gaussian脉冲激励 ,也能计算正弦波激励。计算过程中 ,源平面无需切换成吸收边界。由于场区的划分使反射场自然从总场区分离出来。     

SPH数值模拟中固壁边界的一种处理方法

在光滑粒子流体动力学 (SPH)数值模拟中尝试了一种处理固壁边界的边界力方法 ,给出了一种新的边界力形式。利用SPH方法及边界力方法对水坝坍塌和涌波进入静止水塘这两个自由表面流动问题作了数值模拟。数值模拟结果表明 ,在SPH计算中使用本文所给边界力处理固壁是行之有效的     

波浪作用下水下航行体出水成功概率预报

为了实现实测波浪作用下水下航行体出水成功概率预报,为潜艇作战提供一种水下发射的快速预报方法,基于边界元方法建立了水下航行体出水姿态计算模型,对不同波浪条件下水下航行体出水姿态参数进行了计算。同时,将不同波浪条件下的出水姿态参数进行集成,形成了规则波浪数据库。以渤海湾某时间段的实测海况作为发射环境,建立符合瑞利分布的波高概率分布模型,将尾部触水俯仰角作为判定条件,对实测波浪下水下航行体出水成功概率进行预报。计算结果表明,在考虑最恶劣工况下,相对于静水条件下的出水俯仰角偏差随着波高的增加而减小;相同波高下,受到出水相位的影响,出水俯仰角偏差呈余弦变化规律。该预报方法对于潜艇作战判定发射时机具有一定参考价值,为水下发射的成功概率预报提供参考。     

间接边界元法模拟含裂纹介质中弹性波的传播

介绍了间接边界元法的基本理论,利用二维弹性动力边界积分方程解决了地震波在含裂纹介质中的散射问题。编写了地震波在二维非均匀介质中传播的数值模拟程序,模拟了爆炸点源在含裂纹介质中的传播情况,分析了裂纹的分布及填充物对波传播的影响。结果表明,边界元法是研究含裂纹介质中弹性波传播的有效工具。     

两道同侧扫掠激波作用下形成的三维平板边界层

为探索一种减弱扫掠激波/边界层干扰强度的侧压方式,采用数值计算方法研究两道同侧扫掠激波作用下形成的三维平板边界层。对三维边界层的流动机理进行研究,并与相同气流偏转角的一道扫掠激波作用下形成的三维边界层进行定量比较。研究表明,存在两道同侧扫掠激波时,第一道扫掠激波使侧壁附近边界层变薄,进而使第二道扫掠激波与再附形成的边界层的相互作用减弱,从而总的效果是两道扫掠激波与边界层的相互作用强度比一道扫掠激波的弱;两道扫掠激波的气流总偏转角与一道扫掠激波的相同,相交后汇聚成的激波强度与一道扫掠激波的基本相同,之前被两道扫掠激波"扫"起来的边界层在汇聚激波作用下还呈现锥形流动,分离线和来流的夹角也与一道扫掠激波的基本相同。     

滑移边界条件的收敛性分析及应用

用速度滑移与温度跳跃边界条件代替通常假定的无滑移边界条件,可有效地提高计算流体力学模型对高空滑移流区域流动的预测精度。应用Maxwell滑移边界条件时,通过直接计算速度梯度及温度梯度而得到速度滑移和温度跳跃量的处理方法在网格较密的时候会出现迭代计算发散的问题。理论分析表明,直接计算梯度的方法使边界条件的时间推进过程等价于雅克比迭代过程,因此必须满足相应的收敛性条件。为了消除收敛性条件的限制,给出了一种在任意网格密度下均收敛的边界条件处理方法并通过数值算例验证了该方法的正确性。针对高空高超声速流动,以空天飞机为例,对比了滑移/无滑移边界条件所得结果的差异,分析了滑移效应对飞行器气动特性及热环境的影响。     

非线性边值问题的一种高精度计算模型

讨论非线性边值问题的一种高精度计算模型 .利用积分值将边值问题转化为形式初值问题 ,构造了一类四阶精度的计算格式 ,证明了收敛性 .通过算例表明该方法收敛速度高 ,计算量小 .     

电化学极化状态对潜艇螺旋桨扰动电场模型的影响

潜艇服役期间涂层性能退变影响潜艇电场分布,以材料电化学极化状态为边界条件,应用边界元法建立潜艇涂层性能下降、涂层渗透腐蚀、涂层局部破损极化三种潜艇腐蚀静电场模型,从时域和频域特征对螺旋桨扰动电场模型进行分析。研究结果表明：电化学极化状态对螺旋桨扰动电场的电位信号特征及电场谐波频段影响显著。恒电位、线性极化、非线性极化三种边界条件下,螺旋桨以相同频率旋转扰动静电场时,各模型的频率成分占比差异明显。非线性边界条件下的扰动频率和2倍扰动频占比相差最大,线性边界条件下的扰动频率和2倍扰动频占比相差最小。三种边界条件下电场模型的3倍扰动频以上的谐波范围会发生改变,恒电位边界下模型谐波范围最小,非线性边界条件下谐波范围最大。