乘波构型优化设计与实验

乘波构型是高超声速飞行器高升阻比气动布局设计的重要参考外形之一,设计中需要综合考虑升阻比、容积率和容积等要求.本文开展了锥导乘波构型的参数化建模设计,采用改进的多目标遗传优化算法,完成了以升阻比、容积率和容积为多目标的乘波构型优化设计;在KD-01高超声速炮风洞中完成了不同攻角缩比模型的气动力实验,并同CFD计算结果进行了比较分析.结果表明:优化设计外形具有良好的升阻比,且在一定攻角范围内升阻比较高,数值模拟和实验分析基本吻合.研究结果可为高超声速滑翔式飞行器的设计提供参考.     

基于粒子群优化的稀疏分解最优匹配原子搜索算法

信号的稀疏分解能得到信号的稀疏表示形式,便于进一步处理,但其计算非常复杂,是一个NP问题.粒子群优化是群体智能优化算法,算法简单,易于实现,且搜索效果好.把粒子群优化算法用于稀疏分解的最优匹配原子的搜索,能降低稀疏分解复杂度,同时减少稀疏分解的超完备字典对存储空间的占用,以提高用稀疏分解理论进行信号处理的计算效率,满足或接近实时性的要求.实验证明,此方法切实可行.     

交叉激波湍流边界层干扰问题数值模拟

基于BANS方程,采用有限体积法离散计算区域,对流项使用Harten TVD格式进行流场求解,湍流部分应用Menter SST两方程湍流模型,建立了隐式LU-SGS方法的三维CFD计算程序,数值模拟了来流马赫数4.96条件下的18°×18°对称双楔产生的交叉激波/湍流边界层干扰问题,计算了不同剖面沿展向压强分布以及流场的详细结构,并将计算结果与相关文献的实验与计算结果进行了比较.     

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.     

利用MSC/DYTRAN程序仿真分析导弹战斗部立方体破片的侵彻威力

对反辐射导弹的破片杀伤战斗部中较为常见的立方体破片的 3种典型姿态侵彻 (尖端、棱边及正面侵彻 ) 4mm厚 94 5钢的侵彻过程进行仿真数值计算 .通过仿真计算 ,结合实验结果比较 ,得出结论 :不同初始侵彻姿态的立方体破片在侵彻过程中 ,由于旋转角速度的作用及稳定性的要求 ,破片的侵彻姿态将趋于正面侵彻 .不同姿态的侵彻 ,侵彻威力相差不大     

运动舰船上任意分布的磁偶极子的感应电场计算

基于电磁场的坐标变换和线性叠加原理 ,导出了舰船上任意分布的磁偶极子感应电场的计算方法 .与积分方法相比 ,该方法具有普遍性 ,对任意磁化的舰船感应的磁场都适用 .     

舰载雷达对水面目标发现概率研究

为了提高舰载雷达的作战效能,研究了舰载雷达发现水面目标的概率模型,采用了数学建模方法,结合舰载雷达发现目标接收机输入端的信噪比,利用发现距离与发现概率之间的关系,建立了舰载雷达发现水面目标的概率模型,对于提高舰载雷达信息作战能力具有实践意义。     

作战毁伤过程耗损系数模拟法及原理

明确地阐述了耗损系数模拟法的定义及其准确的科学内涵.对红(蓝)军一个武器系统在时间[t,t Δt]内的歼敌武器系统数ξ进行了深入研究,抓住作战毁伤过程(原型)中ξ的数学期望值这一本质因素,通过递进的构造等效模型,论证了耗损系数模拟法的科学原理.这一理论方法能仿真模拟出部(分)队作战胜负、作战持续时间、作战中任一时刻的剩余兵力及作战双方的取胜概率.     

Ka波段过模慢波结构色散曲线的数值求解

运用场匹配法,结合Ka波段过模慢波结构的实际情况,进行轴对称周期慢波结构色散关系的理论推导,得到了一种快速、准确计算适应Ka波段过模慢波结构的色散特性计算方法。根据推导结果,采用MATLAB程序编程计算了Ka波段过模盘荷波导的色散曲线。将计算得到的色散曲线与成熟的商业软件计算得到的结果进行了对比,两者误差在2%以内,验证了数值算法的可靠性。计算得到的色散曲线可以辅助选取Ka波段微波源的结构参数,对器件设计有一定参考价值。     

多GPU的可压缩湍流并行计算

利用CUDA Fortran语言发展了一种基于GPU的计算流体力学可压缩湍流求解器。该求解器基于结构网格有限体积法,空间离散采用AUSMPW 格式,湍流模型为k-ω SST两方程模型,采用MPI实现并行计算。针对最新的GPU架构,讨论了通量计算的优化方法及GPU计算与PCIe数据传输、MPI通信重叠的多GPU并行算法。进行了超声速进气道及空天飞机等算例的数值模拟以验证GPU在大网格量情况下的加速性能。计算结果表明相对于Intel Xeon E5-2670 CPU单一核心的计算时间,单块NVIDIA GTX Titan Black GPU可获得107至125倍的加速比。利用四块GPU实现了复杂外形1.34亿网格的快速计算,并行效率为91.6%。