基于通用接口适配器的半实物仿真系统设计与实现

针对航空领域通用接口半实物仿真环境的应用需求,在构建虚拟集成与仿真验证平台的基础上,提出了基于ARINC664接口适配器的半实物仿真系统的实现方法。以ARINC664接口适配器的工作原理为牵引,明确半实物仿真系统的设计原理和方法,搭建半实物仿真验证环境,并基于北斗定位处理机的硬件在环仿真场景对系统进行验证测试,结果表明,系统的设计与实现是正确、合理的。     

高速射弹超空泡的形态特性

为了掌握高速射弹超空泡的形态特性,利用某口径火炮进行了射击试验,射弹最大初速达900m/s。获得了射弹超空泡形态的高速影像;分析了射弹超空泡形态演变过程及超空泡形态参量(长度、直径、长细比等)随空化数变化的规律。研究结果表明:空泡直径变化分为快速扩张阶段、缓变阶段和快速收缩阶段,三个阶段耗时比约为7∶12∶6;空泡的扩张过程与收缩过程耗时比约为2∶1;空泡无量纲长度、无量纲直径和长细比均随着空化数的增大而减小。     

超空泡射弹动力学建模与仿真

射弹高速运动时产生的尾部开式超空泡将改变弹体受力形式及运动稳定性.针对超空泡射弹的特殊运动模式,考虑弹体与空泡壁面的相互作用,建立了射弹动力学模型,提出了数值仿真耦合算法,给出了不同初速下的弹道仿真算例,并计算了射弹尾拍力.结果分析表明,射弹速度随时间呈指数形式衰减,弹体姿态角、角速度及尾拍力周期性往复变化,同时尾拍力随着空泡尺度缩小而减小.较小的初速度使尾拍力提前出现.研究方法与结果为开展射弹结构及弹道散布研究提供理论基础与研究手段.     

空泡形态的公式计算与CFD仿真

射弹在水下带空泡高速运动,实验研究存在诸多限制。因此应用两种方法对水下高速射弹的空泡形态及阻力系数进行了对比研究:一是应用CFD仿真软件进行仿真研究;二是应用基于空泡截面独立扩张原理建立的公式进行理论分析。研究表明:仿真计算结果与公式计算结果吻合很好。在小空化数下,空泡前部形状基本不变,随着空化数的减小,空泡的相对长度、相对直径和长细比都在增大。研究结果可为射弹的设计提供有益的参考。     

非对称通气空泡多相流场特性研究

通气空泡的非对称介质分布将影响其水动力特性,继而影响空泡稳定控制,目前对其流动特性的认识较为局限。为揭示非对称通气空泡的流动机理,基于循环水洞实验及数值仿真开展了多相流场特性研究。结果表明：非对称流动导致空泡形成非对称沾湿区,依据流动介质的不同,非对称沾湿区可分为透明气相区、水气混合区及沾湿区。水气混合边界由底端母线向顶端母线发展过程中,滞止高压减小,空泡厚度增加,液体进入空泡内部方式从主要由轴向进入转化为主要由周向进入,同时水气混合物在来流作用下逐渐聚集,水气混合区面积随之增大。随着空泡闭合点逐渐靠近顶端母线,沿周向流动的液体层发展至顶端母线,顶端母线处则形成低速、高压、水气掺混区,湍流特性增强,并伴有大量细碎空泡涡的脱落。     

超空泡水下航行体振动特性分析

用有限元方法分析了超空泡水下航行体的固有特性,计算了自由边界条件下超空泡航行体的振动特性,求出了固有频率和模态,并选取对其结构性能有重要影响的四类模态,即梁弯曲模态、呼吸模态、径向模态和轴向弯曲模态绘制了三维模态图.研究表明,超空泡水下航行体无阻尼自由振动的首阶模态为梁弯曲模态;呼吸模态发生的初始频率较高;径向模态发生的初始频率较低;轴向弯曲模态发生的频率比较集中,变形较为复杂.所得结果为今后开展进一步的超空泡航行体结构动力学研究提供了模型基础.     

基于模型试验的螺旋桨空泡噪声计算

采用模型试验结合数据回归的方法对螺旋桨空泡噪声进行预报。首先采用两种不同的回归方法对空泡噪声进行预报,然后同大型循环水槽模型试验结果进行比较,对结果进行分析,得到两种回归方法的使用范围。同时,也验证了这一航速对螺旋桨空泡噪声的影响规律。     

基于DSP机动目标自动跟踪仿真系统设计

从硬件角度叙述了机动目标自动跟踪仿真系统设计的几个问题.系统由两片超高速信号处理芯片(TMS320C30)组成并行系统,计算容量大,既能脱机运行,又能在微机的监控下工作,为机动目标的实时跟踪计算、状态滤波估计和解命中等问题的仿真研究,提供了方便、灵活的硬件环境.     

基于动网格的球阀流场动态特性分析

针对船舶某流体管路系统中的控制球阀在工作过程中易产生涡流、液击等现象,应用FLUENT动网格技术和UDF技术,采用RNGk-ε湍流模型封闭的雷诺平均N-S方程组,对球阀流场进行了CFD动态数值模拟,并与实验流量进行了对比分析,验证了该仿真模型的有效性。在此基础上,分析研究了球阀不同启闭规律、阀腔大小等因素对球阀流场动态特性的影响,为球阀在结构和控制上进行减振降噪的优化提供了理论依据。     

锥体空间目标基于进动特性识别

为了研究基于空间锥体目标进动特性的识别方法,通过对空间锥体目标的弹道建模,分析了进动锥体目标姿态角变化,引入平均视线角变化对回波RCS的影响,推导了空间锥体目标相对雷达波的姿态角计算公式,分析RCS随时间变化关系,通过回波RCS序列估计进动周期及进动角参数,以惯量比为特征,提出弹头和诱饵的识别方法,仿真试验证明了算法的有效性.     

力反馈式射流管伺服阀建模及动特性仿真研究

针对力反馈式射流管伺服阀动特性不易预测的难题,通过采用建模仿真的方法来预测及优化力反馈式射流管伺服阀的动特性。建立了力反馈式射流管伺服阀的数学模型,通过仿真试验研究,分析了其时域特性和频域特性。最后在此基础上,通过优化滑阀的结构、降低反馈杆刚度及衔铁组件的转动惯量等方面,提升力反馈式射流管伺服阀的工作性能。仿真试验结果表明,优化后的力反馈式射流管伺服阀的动态性能得到了极大改善。研究结果为提高力反馈式射流管伺服阀动态性能提供了参考。     

基于ADAMS的齿轮传动系统动态特性仿真

介绍了齿轮传动系统的特点,建立了齿轮传动系统动力学仿真模型。基于ADAMS对街轮传动系统的动力特性进行了仿真,结果表明该模型与齿轮传动箱的动力学特性吻合。本模型和仿真方法为齿轮载荷获取、疲劳寿命预测提供了新的途径。     

复杂外形导弹带空泡出水动力学特性研究

首先对潜射导弹出水过程进行动力学和运动学建模,随后基于Zwart-Gerber-Belamri空化模型,对带空泡的潜射导弹水动力学特性进行了数值计算研究。最后,依据以上动力学和运动学模型,对波浪扰动作用下,潜射导弹带空泡出水弹道及弹体姿态进行了数值仿真。结果显示,零攻角出水时,导弹轴向力系数随弹体空化扩大显著增加,压心后移;有攻角出水时,弹体法向力系数增量随攻角增加呈现先增大后减小的趋势。空化使潜射导弹出水速度降低约10%,出水时间延长约12%,导弹受波浪扰动程度增加约6%~7%。     

KP458螺旋桨水动力及空泡特性研究

以螺旋桨(KP458)为研究对象,研究其空泡流场特性。首先通过梢涡区域划分及网格加密,对螺旋桨(KP458)在无空化均匀流条件下进行敞水性能数值模拟,建立螺旋桨流场数值预报模型,并对4套网格进行不确定度分析。将计算结果与实验数据进行对比,然后应用Schnerr-Sauer空化模型数值模拟。通过将试验结果与螺旋桨(VP1304)水动力及空泡特性仿真结果进行对比,无空化流场与空化流场中的推力、扭矩系数误差均低于8%左右,以此验证数值计算模型的可行性。研究表明：采用的数值模型具有良好的精度,螺旋网格加密能够捕捉螺旋桨产生的梢涡;KP458螺旋桨在进速系数较低时有较为明显的梢涡空泡产生,随着进速系数增大空泡面积逐渐减小且梢涡空泡消失,螺旋桨的梢涡强度逐渐减小且梢涡融合现象发生越早。     

基于动网格的装药燃烧的燃面退移仿真

为了研究某型弹射器燃烧室装药在燃烧过程中的变化特性,以Fluent软件为计算平台,运用加质源项技术和动网格技术,采用UDF编译来实现燃气的质量、动量、能量向燃烧室的注入,在装药燃烧燃面退移的过程中,通过DEFINE_GRID_MOTION宏定义燃面的变化规律,结合k-ε两方程湍流模型对装药的非稳态燃烧过程进行三维数值仿真。计算得出了装药燃面推移图像,分析了燃烧室内的流场状态变化、燃气在燃烧室内的传播规律,并分析了减面燃烧对弹射器燃烧室内压强的影响。研究表明,该方法能够成功地求解装药燃烧的非稳态过程,较好地仿真燃面退移过程,所得结果可以为弹射器燃烧室的性能研究和结构设计提供理论依据。     

近自由面串列超空泡航行体的流动特性研究

近自由面串列超空泡航行体的多相流动现象非常复杂,涉及了自由面与空泡的耦合作用以及2个甚至多个超空泡流场的相互干扰。采用VOF方法数值模拟了不同浸没深度条件下串列航行体的多相流动,获得了串列航行体的超空泡演化特性和流场分布特性,分析了自由面对超空泡形态及波浪特征高度的影响。研究结果表明：串列双航行体的超空泡在发展过程中出现了2个超空泡互相融合与分离、尾空泡溃灭等现象;超空泡流场的彼此相互作用导致后发航行体进入了前发航行体的超空泡内部,导致后发航行体受到的阻力减小,航行体的串列布置使后发航行体实现了减阻效果;浸没深度较小时,自由面的作用明显,航行体的超空泡形态上下对称性较差,自由面兴起的波浪特征高度较大,前端高压区压力分布沿航行体中心线不对称。     

基于有限元模型的机枪结构动态特性仿真

在对机枪进行结构设计时,了解机枪的固有频率和射击载荷作用下的动态响应特性对整个武器射击精度的影响十分必要。利用有限元分析软件对某机枪模型进行模态仿真分析,进而得出该武器对射击精度影响较大的部件。同时对机枪在射击载荷作用下的动力响应特性进行仿真计算,阐述了在机枪结构设计时频率匹配、射向一致的必要性,为机枪结构动力修改提供了理论依据。     

基于SOPC的IGBT开关特性实时仿真系统设计

在电力电子装置的仿真研究中,大功率高速开关器件,如IGBT、IGCT等,因开关速度快且电磁特性复杂,多被当作理想器件处理。尽管理想化后,其作为开关器件的功能并未丧失,但在高频电路中,器件的开关特性对系统影响已不容忽视,这种理想的处理方式忽略了器件开通和关断本身的电磁响应,必然导致仿真的可信度降低。为此,分析了IGBT实时仿真的必要性和难点,提出以单周期时延法为基础的优化实时仿真算法,并基于SOPC技术设计了IGBT实时仿真系统。仿真实验结果表明:该系统能够满足IGBT实时仿真的需要。     

基于Arena仿真的事故网络风险耦合特性分析

风险传递过程中,耦合是导致风险突变的重要原因。为提供风险耦合控制方法,给出风险耦合的形式化描述,采用风险耦合弹性系数对耦合强度进行计算;基于Arena软件对某型非致命武器设计论证阶段的进度风险和费用风险之间的耦合特性进行仿真分析,分别仿真了单指标、多指标在线性和非线性耦合情形下的系统行为,结果表明:全局性的线性耦合和高强度非线性耦合能显著改变系统行为。相关结果为风险耦合控制策略的制定提供了参考。