一种适用于临近空间飞行器大变形的动网格策略*(专题约稿)

对于超大展弦比构型的低速临近空间飞行器而言,在飞行过程中结构变形非常显著,基于计算流体力学的分析方法对于动网格提出了非常高的要求。本文提出一种适用于边界大变形的动网格策略,该种动网格基于映射的思想,将边界网格的位置变化以某种权重反映到流场网格,并更新网格节点位置。文章选取距离倒数的n次方作为权重,首先研究了不同的权重指数n对网格变形的影响规律,然后开展了二维与三维动网格实例分析。结果表明,这种动网格方法能够很好的适用于大变形的情形,并能很好的保证变形后的网格质量。     

网格质量反馈的弹性体动网格改进

高鲁棒性的动网格变形方法是求解包含运动边界的非定常流场问题的关键技术。基于经典的弹性体动网格方法,引入两种设计合理、评价效果较好的网格质量参数——Patrick参数和Baker参数,提出了一种基于网格质量反馈的改进弹性体动网格方法。结合二维NACA0012翼型、三维ONERA M6机翼大角度俯仰运动,对比研究改进方法与经典方法的变形能力,改进方法能够保持较好的网格质量,尤其在最大变形时,可以有效改善较差网格单元,具有更高的鲁棒性。计算了NACA0012翼型、ONERA M6机翼的俯仰振荡绕流,并与实验结果及文献进行对比,结果表明,基于网格质量反馈的改进弹性体法能够显著提高变形网格的鲁棒性,可为非定常流场问题的求解提供有力支撑。     

非结构动网格分区并行计算方法

针对包含运动边界的非定常流动问题,基于弹簧近似法设计了一套非结构动网格分区并行计算流程,引入了METIS软件进行非结构网格二次剖分,研究了对接边界通信类型及其处理方法,基于消息传递并行编程模式实现了非结构动网格求解器的并行化。测试结果表明:该求解器具有较高的并行效率,网格变形模块对非结构动网格并行计算性能具有重要影响。     

几何约束的改进弹性体网格变形方法研究及应用

针对现有弹性体网格变形方法无法有效抑制网格单元出现"负体积"和过度畸变等问题,引入体积弹性模量约束和挤压弹性模量约束,提出一种基于几何约束的改进弹性体法。借助Patrick网格质量参数,选取三维长方体边界在旋转、平移和伸展变形三种方式下的大幅度运动,对比研究引入几何约束后的改进效果。仿真计算二维NACA0012翼型的俯仰振荡和三维伸缩翼变形过程的气动特性,结果表明:基于几何约束的改进弹性体法显著提高了变形网格的鲁棒性,尤其在大变形时能够有效约束较差网格单元,改善经典方法存在的问题,可为非定常流场问题的求解提供有力支撑。     

基于网格质量反馈的弹性体动网格改进研究

高鲁棒性的动网格变形方法是求解包含运动边界的非定常流场问题的关键技术。基于经典的弹性体动网格方法,引入两种设计合理、评价效果较好的网格质量参数——Patrick网格质量参数和Baker网格质量参数,从网格质量反馈优化的角度对经典方法作出改进,提出了一种基于网格质量反馈的改进弹性体动网格方法。结合NACA0012翼型的大角度俯仰运动,对比研究改进方法与经典方法的变形能力,整个过程中改进方法均保持更好的平均/最小网格质量,尤其在大俯仰角90deg时,经典方法的平均、最小网格质量降幅均是改进方法的4倍之多,且机翼尾缘处的网格扭曲严重,而改进方法仍与初始网格保持了较好的一致性,具有更高的鲁棒性。作为例证,分别计算了二维NACA0012翼型、三维ONERA M6机翼的俯仰振荡绕流,并与实验结果及流场规律进行对比,结果表明：基于网格质量反馈的改进弹性体法能够显著提高变形网格的鲁棒性,在大幅度的变形下保持较高的网格质量,对多维流场的求解均可取得精确结果,可为非定常流场问题的求解提供有力支撑。     

任意多边形的非结构网格快速生成算法研究

对于包含大尺度运动边界的CFD数值模拟,网格重构是其中的关键,快速稳定的网格生成技术是其中的重要组成部分。建立了基于有向边的适用于任意多边形的快速三角初始化算法;证明了最长边剖分网格细化算法在一定条件下发散,并结合Delaunay边交换技术使细化算法封闭;建立了基于顶点弹簧理论的网格优化方法,以提高网格生成的质量。结果表明,算法具有较好的鲁棒性和高效性。     

一种新的基于网格聚类的雷达信号预分选算法

雷达信号分选一直是雷达对抗情报处理中的难题,将网格聚类应用于雷达信号预分选,针对现有网格聚类需要输入网格划分、网格边界处理精度低等问题,提出一种新的基于网格聚类的雷达信号预分选算法.该算法根据网格数据压缩率自适应确定网格划分和密度阈值,并对网格边界进行优化处理.仿真实验表明,该算法能有效适用于雷达信号预分选,且有较强的抗噪声能力.     

三维高超音速复杂流场的分区数值计算

基于拼接网格系统 ,推导了一种适用于高超音速复杂流场分区数值计算的区域边界格式 ,通过区域边界格式对区域边界上的通量进行守恒性处理 ;在此基础上 ,发展了一个高超音速复杂流场分区算法。对高超音速粘性绕流流场进行了分区数值模拟 ,取得了较好的结果。     

任意多面体的快速非结构网格生成算法

对于包含复杂气动外形的CFD数值模拟,网格生成是其中的关键,快速稳定的网格生成技术是其中的重要组成部分。本文首先建立了基于可视面的适用于任意多面体的快速初始化算法;然后改进了Delaunay生成算法后使用Delaunay改进生成算法细化网格,讨论了网格质量判定依据对网格生成的影响,通过开发Delaunay面交换技术优化网格生成过程;最后建立了基于顶点弹簧理论的网格优化方法,以提高网格生成的质量。结果表明,本文建立的算法效率较高。     

基于单元变形的网格间流场信息传递方法

针对单元网格发生变形重构中新旧网格之间的数据插值问题,提出一种基于格点格式有限体积法的流场数据传递方法。利用非结构动网格技术,将旧网格单元移动到新网格单元,同时时间推进求解流场控制方程,获得移动后旧网格单元物理量,并将其赋给新网格单元,以此来实现两套网格间的信息传递。计算结果表明,该方法在信息传递过程中没有引入插值误差,理论上流场求解方法的精度就是信息传递精度,验证结果表明其显著优于二阶插值精度。     

爆炸冲击作用下加筋板结构变形研究

为了预报加筋板结构在爆炸冲击载荷作用下的变形程度,将加筋板的变形分为整体变形和局部变形,借助数值计算拟合了两者能量分配关系,进而提出了爆炸冲击作用下加筋板结构变形的理论计算方法,并与实验结果进行比较,结果吻合较好。     

1420cs铝锂合金型材力学特性测试

用电测的方法 ,得到了材料的应力与纵向应变曲线及横向应变与纵向应变曲线 ,判读出σ0 2 、σb、E、μ ,测试结果表明 :过比例伸长应力后 ,横向变形有明显跳动 ,这种特性有别于其他材料 ,使用中应予注意 ;测试了表面裂纹的断裂韧度。     

星载SAR天线阵面形变分析与补偿方法

研究了星载SAR天线阵面形变对波束输出的影响及形变补偿方法.针对未来星载SAR将采用的柔性阵面,提出了一种用于星载SAR天线的空间形变实时测量与控制的闭环系统,建立了阵面形变下阵列流形误差模型,得出小幅度形变主要影响波束的旁瓣输出,通过求解补偿形变权值的最小二乘解,使阵列形变补偿后波束输出与期望波束输出最佳逼近,并给出用于阵列误差补偿的阵列形变测量精度要求.仿真结果验证了本文方法结论的正确性与有效性.     

惯性测量匹配法测定船体变形实施方案研究

介绍了船体变形的产生原因,详细分析了船体变形对航姿参数的影响和惯性测量匹配在实船上测量船体变形时的几种实施方案。分别讨论了在中心航姿系统部位和局部基准部位是否安装加速度计和速率陀螺时的不同情况,具体推导了变形角、局部基准部位的航姿角和摇摆线速度的计算公式。对各种方案进行了分析比较,指出了各自的优缺点,为惯性测量匹配法在实船上的应用打下了基础。     

金属磁记忆信号表征铁磁材料变形的基础研究

为探索利用金属磁记忆技术进行再制造毛坯质量控制的方式方法,制作了18CrNiWA钢退火处理和调质处理的板状静载拉伸试件,在MTS810型液压饲服试验机上进行了拉伸试验,采用EMS2003金属磁记忆仪检测拉伸过程试件表面磁记忆信号变化,并利用OLYMPUSGX51观察了2种热处理状态的金相组织。研究结果表明:轴向拉伸载荷诱发试件产生磁有序状态,磁信号曲线在弹性和塑性变形阶段内呈现不同分布特征,磁曲线斜率Ks可以表征拉应力导致的变形程度;2种试件微观组织不同导致拉伸过程中呈现不同的力磁效应。     

基于金属热变形的散斑干涉测温技术研究

从热传导和热弹性理论出发,得出轴对称金属薄板温度应变模型;利用ANSYS有限元计算分析软件分析金属薄板的热变形状态,并与建立的模型进行比对验证;搭建了基于CCD、计算机、激光光源的散斑干涉温度测量实验平台,以钢质薄板作为实验对象,记录不同温度下对应薄板热变形的散斑图像数据;得到了散斑干涉条纹与钢板热应变的对应关系,进而得到了温度与热应变的关系。通过理论分析和散斑干涉实验平台获得的实验数据验证表明,金属热变形温度测试技术方案可行,为兵器、航天领域振动、腐蚀等恶劣条件下的温度测试,提供了一种全新方案。     

一种基于余弦定理罐壁变形测量的新方法

立式圆柱形钢制油罐在运行过程中,由于各种原因可能导致罐顶和罐壁的吸瘪变形。油罐修复时需要确定其承载和变形的相关数据,根据余弦定理提出了一种能对罐壁变形,特别是洞库和覆土罐罐壁变形进行测量的方法,同时介绍了该方法所需要的测量尺的制作方法。通过300m^3油罐罐壁测量的结果表明,该方法在实际操作中是可行的。提出的方法为确定油罐变形修复方案提供科学依据。     

Bending and stress analysis of polymeric composite plates reinforced with functionally graded graphene platelets based on sinusoidal shear-deformation plate theory

The bending and stress analysis of a functionally graded polymer composite plate reinforced with gra-phene platelets are studied in this paper. The governing equations are derived by using principle of virtual work for a plate which is rested on Pasternak's foundation. Sinusoidal shear deformation theory is used to describe displacementfield. Four different distribution patterns are employed in our analysis. The analytical solution is presented for a functionally graded plate to investigate the influence of important parameters. The numerical results are presented to show the deflection and stress results of the problem for four employed patterns in terms of geometric parameters such as number of layers, weight fraction and two parameters of Pasternak's foundation.     

微结构连续损伤理论

本文从微结构理论出发,用相对变形描述微结构之间的微空隙和微裂纹引起的材料损伤的影响,得到用损伤张量描述的各向异性损伤的微结构连续损伤力学理论。该微结构损伤模型可化简为目前公认的几种主要损伤模型:如J.P. Cordebojs和F. Sidoroff的弹性各向异性损伤模型,D. Krajcino-vic和G.U.Fonseka的脆性材料平面裂纹损伤模型,J. Lemaitre的各向同性损伤理论及Kachanov的以面积减少为变量的损伤模型等。作者运用这一理论对混凝土材料的单向拉、压基本受载情形进行了数值分析,并与D. Krajcinovic的损伤模型计算结果及实验结果作了比较,所得结果与实验值比较吻合,特别是在失稳后阶段给出了较好描述,初步表明了本理论的有效性和实用性。