曲率分析的变分辨率数字高程模型建模算法

传统的数字高程模型一般采用规则网格划分以简化建模过程,因其网格密度缺乏对地形变化的自适应性而不能兼顾地形表达的准确度和地形数据的冗余度,导致其在车辆动力学仿真等领域的应用有所局限。针对这一问题提出一种基于曲率分析的随机节点分布建模方法,其数据节点的密度根据种子节点周围的局域曲面曲率变化而相应变化,实现了在复杂、曲率较大的地形区域自动生成高分辨率数字节点集,而在平缓、曲率较小的区域实现低分辨率的节点分布。在获得此种节点集的基础上,利用Delaunay三角剖分结合三次多项式插值算法,得到满足高精度和低数据冗余度的变分辨率数字高程模型。利用传统规则网格地形模型与所提出的变分辨率数字高程模型对同一个用于星球车动力学仿真的复杂野外地形进行对比,验证了变分辨率算法的有效性。     

采用重构吸引子的辐射源个体识别技术

为解决现有基于相空间个体识别方法面临重构特征矢量维数高、计算效率低、鲁棒性差等问题,从非线性动力学角度出发,构建了基于重构吸引子的辐射源个体识别框架,并在此框架内提出了基于等距映射的辐射源个体识别技术。该技术采用等距映射从相空间中重构辐射源吸引子,可以更低的维度描述辐射源系统动力学特性,反映辐射源个体的“指纹”特征。实验表明该方法识别准确率更高、效率更高、听鲁棒性更强。     

应用多GPU的可压缩湍流并行计算

利用CUDA Fortran语言发展了基于图形处理器(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-ωSST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107~125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%。     

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.     

航天器推进系统模块化建模方法

为了研究由复杂增压气路和推进剂供应管路组成的航天器推进系统的动力学问题,基于AMESim软件平台,构建了模块化、可扩展的航天器推进系统仿真模型UPSSim.模型中,增压气路采用分段集中参数模型,推进剂供应管路采用分布参数模型,并考虑了系统各组件与环境的换热.对某型轨控发动机的变轨过程进行了仿真,UPSSim能准确模拟该发动机变轨过程中系统参数的变化,计算结果与设计性能参数、飞行遥测数据吻合较好.仿真结果表明,本文所采用的模块化建模与仿真方法适用于复杂管网的建模,在航天器推进系统仿真建模与仿真领域具有较好的应用前景.     

尾空泡对水下航行体流体阻尼力影响数值计算分析

针对航行体尾空泡对流体阻尼力影响的问题,结合动坐标系技术和空泡多相流数值模拟方法,通过求解雷诺平均的纳维-斯托克斯方程组,进行阻尼力计算研究。试验数据对比结果表明,该方法具有较好的精度。数值计算研究表明,尾空泡会削弱航行体尾部压力的不对称性,使航行体尾部流体阻尼力减小。当尾空泡增加到一定尺寸时,流体阻尼力减小的幅度逐渐趋缓,同时尾空泡也改变了流体阻尼力随攻角的变化趋势。研究充分表明了航行体流体力设计中考虑尾空泡影响的必要性。     

两种具有动力学补偿的机器人位置/力混合控制器

文中提出了采用前馈动力学补偿和实时动力学补偿的两种机器人位置/力混合控制器。仿真结果显示了这两种动力学补偿的有效性。由于动力学补偿的引入、机器人位置/力混合控制系统的性能得到明显改善。     

稀薄流气粒两相耦合作用的热力学模型

基于直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法,从描述粒子微观运动层次出发,构造高空稀薄环境下气体一颗粒两相双向耦合作用的热力学模型,发展适用于稀薄流过渡区多相复杂流动的DSMC算法.通过算例验证,结果表明,此模型能够较好地反映相间动量和能量传输机制.