采用保角变换法分析铁磁材料缺陷漏磁场

利用保角变换的方法求出了金属表面缺陷裂纹形状为半椭圆的情况下的漏磁场的模型。介绍了保角变换的过程, 边界等效磁荷的求解过程, 铁磁材料以外自由空间的漏磁场的求解过程, 并讨论了漏磁场与缺陷裂纹的大小的关系, 为缺陷定量提供了理论基础。     

低频域结构噪声问题数值解法

对形体不规则的物体 ,数值计算其结构噪声问题是获得解答的直接办法 .文中综述了结构噪声问题数值解法的基本思路 .首先介绍了数值求解的两个基本方法 :有限元法和边界元法的基本数学原理、操作方法及各自的局限性 ;其后描述了结构噪声耦合问题的数值计算公式的构造及运用不同数值方法构造求解公式的特点 ;针对边界元法构造的公式分析特征值问题的不足 ,给出了几种边界元法结构噪声特征值分析的方法 .文章结尾 ,提出了目前商业有限元软件分析噪声问题的不足及改进方向     

基于修正核函数的支持向量机空袭目标威胁评估

为提高空袭目标威胁评估的准确性,在分析目标威胁评估特点的基础上,提出了一种基于修正核函数的支持向量机空袭目标威胁评估方法.该方法以黎曼几何为理论依据,通过构造一种新的保角变换,并利用该保角变换对核函数进行修正,可提高支持向量机用于空袭目标威胁评估的精度.通过实例仿真与标准支持向量机方法进行比较,说明了该方法的有效性和优越性.     

不同边界条件下水下爆炸气泡的数值模拟

采用有限元程序MSC.Dytran对不同边界条件下水下爆炸气泡的脉动过程进行了数值模拟。对数值模拟中的一些重要问题,如炸药药包的建模、网格密度、状态方程和静压力场的设定等问题进行了探讨。对无限水域中的水下爆炸气泡以及自由面边界、水平刚性面边界和垂直刚性面边界三种边界条件下的水下爆炸气泡进行了数值模拟,分析了水下爆炸气泡的半径、外形变化、气泡脉动压力、流场中的速度分布,结果发现边界的存在对气泡外形的影响较大,刚性边界面会使气泡脉动压力增大较多,而自由面边界对气泡脉动压力的影响较小。将数值模拟的结果与理论模型、经验公式和试验结果进行了比较分析,结果吻合较好。     

条纹沟槽表面近壁区流场数值计算

通过对沟槽表面特殊流场的数值模拟研究,探讨了条纹沟槽表面存在减阻效果的内在原因.在数值模拟过程中,针对沟槽表面流场的特点,对其计算域、计算网格及其流动参数进行了合理化的处理.模拟结果结果表明,条纹沟槽对流场的影响仅限于近壁区,同时条纹沟槽的存在使得沟槽内部具有较好的减阻作用.所开展的研究,对深入揭示条纹沟槽潜在的减阻机理具有一定的意义.     

电磁轨道炮的三维电热力耦合数值模拟

基于有限元和边界元混合算法,辅以外电路模拟程序,开发了电磁发射三维电热力耦合数值模拟程序(Railgun3D)。该程序可描述电磁发射过程中电磁加载、欧姆加热、电枢运动等物理过程,为电磁发射系统的设计提供参考。对使用电磁轨道炮三维电热力耦合数值模拟程序的计算结果与经验公式计算以及串联增强型电磁轨道炮发射的试验结果进行了比较和分析,结果表明:所开发的程序不仅能模拟电磁发射过程,还能给出发射中电、热、力参数的变化,有助于提高对电磁发射过程的理解,可为电磁发射器的设计提供参考。     

二维FDTD分析土壤及地下管道的时域散射场

首先应用FDTD在二维空间内计算了土壤的时域散射场,并与理论公式进行比较,在一定精度下,二者吻合得较好。进一步用GPML吸收边界模拟探测地下管道,并给出了不同深度、不同直径的管道散射的数值结果。     

有限声速的纯方位算法

针对纯方位条件下对等速直航目标观测的算法问题,将目标运动要素及平均声速作为待估计参数,给出了计算非线性最小二乘法目标函数梯度与Hessian矩阵的解析公式,基于这些公式,可以构造估计目标运动要素的一些算法及编程实现。部分数值实验表明,信赖域算法、Levenberg-Marquardt算法与Matlab用于解非线性最小二乘问题的函数lsqnonlin的计算精度基本一致。     

一种计算内外域声场的简单源方法

使用赫尔霍兹积分方程计算声压的一个缺陷是积分变量过多导致的计算量过大."简单源"法将内域和外域的赫尔霍兹积分方程相互耦合,消去了多余积分变量.然而经典简单源法只能用于静止介质.为此,利用格林函数、势理论和运动介质波动方程,得到了求均匀流动介质条件下声压辐射的"简单源"边界积分式.与利用变换域中的赫尔霍兹积分方程求运动介质条件下声压的方法相比,新方法边界积分方程更加简洁和易于数值求解.基于新方法推导了有限长导管声场的预报模型.通过与标准问题的比较验证了新方法的有效性.     

正多边形形心主轴任意性的研究

根据截面图形轴惯性矩的转轴公式 ,分析了任一正多边形形心主惯性矩转轴公式的特点 ,从而得出如下结论 :任何正多边形的任何一对正交的形心坐标轴都是其形心主轴 ,且具有相同的轴惯性矩。     

数值许瓦尔兹－克力斯托夫变换与数值高斯－雅可比型积分

本文研究的主要内容是数值许瓦尔兹─克力斯托夫变换和它所涉及的数值奇异积分问题。利用牛顿─拉夫森迭代法导出了求解许瓦尔兹─克力斯托夫变换各个参数的数值过程。为了提高奇异积分精度,本文对数值高斯─雅可比型积分进行了研究,并用该积分方法对数值许瓦尔兹─克力斯托夫变换公式中出现的奇异积分进行了计算,取得良好结果。本文最后给出了示例,进行了验算。     

高精度有限体积格式在三维曲线坐标系下的应用

为了构造在光滑区具有较高分辨率并且可以无振荡捕捉激波的高精度有限体积格式,同时降低格式在模板选择上遇到的困难,基于逐维重构方法,发展了结构网格下的高精度有限体积格式,并将这一格式推广到三维曲线坐标系下,从而可以适应相对复杂外形下的计算。为充分验证格式的有效性,选取一系列典型算例进行计算:在等熵涡输运和二维喷管流动中验证了格式的精度可以达到设计精度;在双马赫反射问题中格式也表现出良好的捕捉激波的能力。数值计算表明,上述格式在曲线网格上具有较高的数值精度和鲁棒的激波捕捉能力,适用于流体力学方程的计算。     

螺旋桨激励水下艇体振动的试验及数值研究

为考虑螺旋桨真实激励特性,在循环水槽中开展艇尾伴流场中螺旋桨诱导艇尾脉动压力及螺旋桨激励水下艇体振动响应的测量试验。试验结果表明:脉动压力幅值在叶频处最大,且随螺旋桨负载增加而增大,随与螺旋桨之间距离的增大而减小,四叶桨脉动压力在尾翼后的高伴流区幅值较大,五叶桨则在尾翼之间的低伴流区幅值较大；大部分测点的振动响应幅值随螺旋桨负载增加而增大,但也存在叶频处幅值较小和未随负载增加而增大的情况；五叶桨激励引起的侧向振动较四叶桨有所增强而轴向振动有所减弱；特定谱峰频率处振动响应幅值呈一阶弯曲振型,其频率范围与有限元计算结果较为一致。综合采用计算流体动力学、有限元和模态叠加法建立螺旋桨激励水下艇体振动响应的数值计算方法,通过计算与试验结果的对比发现,该方法的计算结果与试验结果吻合较好,相比于采用单位简谐激励的谐响应分析方法更加接近真实情况。     

多进制多维信号集信道容量分析及其计算

描述了信道容量的一般概念 ,具体就波形信道 ,连续信道及离散输入连续输出无记忆信道进行了分析 ,分别导出了它们的信道容量公式。结合几种常见的多进制多维调制技术MPSK、MQAM、L正交信号及其星座分析 ,给出了它们信道容量的Monte Carlo模拟以及数值积分模拟 ,同时分析了由于信号集扩展而带来的编码增益     

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.     

舰船偏离航道中心运动时水压场的计算方法

本文给出了舰船以亚临界航速偏离航道中心运动时水压场的计算方法。在船体细长、水深较浅的情况下,通过渐近匹配展开法可以得到舰船运动在矩形航道中的扰动速度势控制方程。用纵向分布源涡代替舰船的存在,为满足边界条件需要使用映像原理。从文献知道,源强正比于舰船横截面面积的变化率,涡强需从一个积分方程求取。通过数值计算得到源涡强度分布后,即可求出航道中舰船的扰动压力分布。     

On the optimal detection of an underwater intruder in a channel using unmanned underwater vehicles

Given a number of patrollers that are required to detect an intruder in a channel, the channel patrol problem consists of determining the periodic trajectories that the patrollers must trace out so as to maximized the probability of detection of the intruder. We formulate this problem as an optimal control problem. We assume that the patrollers' sensors are imperfect and that their motions are subject to turn‐rate constraints, and that the intruder travels straight down a channel with constant speed. Using discretization of time and space, we approximate the optimal control problem with a large‐scale nonlinear programming problem which we solve to obtain an approximately stationary solution and a corresponding optimized trajectory for each patroller. In numerical tests for one, two, and three underwater patrollers, an underwater intruder, different trajectory constraints, several intruder speeds and other specific parameter choices, we obtain new insight—not easily obtained using simply geometric calculations—into efficient patrol trajectory design under certain conditions for multiple patrollers in a narrow channel where interaction between the patrollers is unavoidable due to their limited turn rate.© 2011 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics, 2011     

等截面隔离段中激波串结构的数值模拟

采用二阶TVD格式的有限体积法偶合Baldwin Lomax代数湍流模型求解雷诺平均Navier stokes方程 ,数值模拟了二维矩形等截面隔离段中的流动现象 ,很好地模拟出由激波 /附面层干扰所形成的复杂的激波串流场结构。计算结果与国外有关文献的结果进行了比较。     

Numerical investigation on free air blast loads generated from center-initiated cylindrical charges with varied aspect ratio in arbitrary orientation

In current guidelines, the free air blast loads (overpressure and impulse) are determined by spherical charges, although most of ordnance devices are more nearly cylindrical than spherical in geometry. This may result in a great underestimation of blast loads in the near field and lead to an unsafe design. However, there is still a lack of systematic quantitative analysis of the blast loads generated from cylindrical charges. In this study, a numerical model is developed by using the hydrocode AUTODYN to investigate the influences of aspect ratio and orientation on the free air blast loads generated from center-initiated cylindrical charges. This is done by examining the pressure contours, the peak overpressures and impulses for various aspect ratios ranged from 1 to 8 and arbitrary orientation monitored along every azimuth angle with an interval of 5°. To characterize the distribution patterns of blast loads, three regions, i.e., the axial region, the vertex region and the radial region are identified, and the propagation of blast waves in each region is analyzed in detail. The complexity of blast loads of cylindrical charges is found to result from the bridge wave and its interaction with primary waves. Several empirical formulas are presented based on curve-fitting the numerical data, including the orientation where the maximum peak overpressure emerges, the critical scaled distance beyond which the charge shape effect could be neglected and blast loads with varied aspect ratio in arbitrary orientation, all of which are useful for blast-resistant design.     

Effect of tongue clearance on hydraulic performance of double support vortex pump

In order to study influence of tongue clearance on the hydraulic performance of double support vortex pump, three dimensional flow model with symmetric variable size tongue clearance was established by changing section parameter of tongue clearance, and applied to numerically simulate the steady inner flow in a vortex pump based on fixed working conditions and impeller through ANSYS FLUENT. The numerical results show the influence of tongue channel with two sections (non-uniform and uniform sections) on flow field characteristics in vortex pump. Firstly, the variation of tongue channel section changes the vortex structure distribution in circumferential flow channel. Specifically the spiral forward vortex structure in the circumferential direction shifts to large radius side with increasing tongue width. Secondly, the circumferential velocity gradient and axial pressure gradient both diminish with the increase of the tongue section, and the inlet/outlet pressure difference and velocity distribution also reduce with increasing tongue channel section. Finally, for vortex pump with non-uniform section of tongue channel, the head diminishes and the efficiency remains constant approximately with the increase of the tongue width, while the head and the efficiency both diminish for uniform section of tongue channel.