电磁轨道发射器动态发射过程的数值模拟

针对电磁轨道发射器动态发射过程的数值模拟问题,基于矢量磁位A和时间积分标量电位V,采用节点单元法,并选择运动坐标系描述运动问题,推导出动态发射下的电磁轨道发射器三维涡流场有限元离散方程。结合温度场控制方程,建立电磁轨道发射器的三维电磁-温度耦合有限元模型。针对一个电磁轨道发射器动态发射问题,对模型进行数值模拟,得到了动态发射下轨道及电枢的温度场分布特点及发射器电感梯度随时间的变化规律。计算结果表明,模型计算出的脉冲电流峰值、出口电流大小、出口速度等参数均与试验结果吻合较好,验证了所开发的有限元程序代码的正确性。     

有限质量降落伞充气动力学数值模拟

为研究空投任务中降落伞有限质量充气过程的动力学行为,基于罚函数耦合方法和网格自适应技术分析了降落伞柔性结构与周围不可压缩流场的流固耦合特性。数值模拟开伞过程伞衣三维外形变化,获得降落伞系统下落速度、阻力面积等参数;对比分析初始投放速度对降落伞开伞时间、伞衣阻力面积的影响;通过试验数据对比分析开伞力变化。计算结果表明,该方法可以有效模拟降落伞系统有限质量充气过程的动力学特性,仿真结果与试验结果相符。     

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。     

脉冲功率电源连续发射水冷模拟负载

针对脉冲功率电源连续循环放电吸能需求,提出一种1.9 MA级循环脉冲功率水冷模拟负载方案。考虑水冷负载与实际电磁发射负载的相似性要求,提出4×8钢管阵列组成的电阻网络,可方便实现电源不同组合方式的放电考核;针对1.9 MA级电流产生的脉冲电磁力可能引起水冷模拟负载损坏的问题,建立水冷模拟负载三维有限元分析模型,进行电磁力计算和结构分析,保证水冷模拟负载稳定性;利用热网络法对模拟负载在循环脉冲模式下的强迫风冷却、自然冷却和去离子水冷却等方式进行了温升分析。结果表明:模拟负载采用钢管内通去离子水冷却效果最好,循环放电时温度可以恢复到初始状态,最高温度62.5℃,满足连续放电实验的需求。利用提出的方法设计一台水冷模拟负载样机并进行了连续2次1.9 MA放电研究,试验结果与理论分析吻合较好,负载结构运行稳定,从而验证了理论分析的正确性。     

基于Riccati方程的动态传感器分配算法

针对组网跟踪系统传感器分配算法计算量过大的问题,提出了一种基于Riccati方程的动态传感器分配算法。该算法通过Riccati方程离线计算各传感器组合跟踪下的稳态滤波协方差,根据稳态滤波协方差与期望协方差的接近程度动态分配传感器资源。仿真结果显示,与传统协方差控制和贪婪算法相比,基于Riccati方程的动态传感器分配算法在大大减少计算量的同时能够保持较好的跟踪性能。该方法能够更好地应用于大规模传感器组网目标协同跟踪系统。     

基于圆柱体缺陷构件的超声探伤重构研究

圆柱体构件中非轴对称人造缺陷偏心圆孔的超声探伤一直是无损检测的难点。基于脉冲反射原理设计超声实验平台,根据检测回波信号判定偏心圆孔缺陷所呈现的特征。在实验研究基础上,针对声场在圆柱体工件内部的传播情况,根据惠更斯原理以圆柱体为发射声源,基于k-wave仿真工具箱建立仿真平台,并利用声学传感器接收声波信号,设计的仿真平台能够实现360°同时刻采集工件的发射信号,同时利用传播过程中声压强弱的变化构建声场模型。根据采集的信号采用逆时反演重构模型,直观可视化地重构了内部缺陷的位置形状信息。     

一种易于实现的电磁兼容方法

针对车辆电磁兼容性问题,研究了不同方位接地与不接地时电磁波照射车辆时表面电流分布,得出接地后最大表面电流均有一定程度降低,对于高斯脉冲入射方向与车轴成30°角时,垂直面内接地后电流强度由111.57 A/m降为17.322 A/m,水平面内接地后电流强度由22.566 A/m降为11.458 A/m。测试结果表明:接地是降低车辆表面电流行之有效的方法,对于提高车辆在高威胁复杂电磁环境中的生存能力具有重大的意义。     

转管炮降低机心组导轨摩擦力研究

为了使转管炮机心组消耗的驱动功率最小,对机心组速度、主滚轮相对机体位置、机心体左右导轨及倾角关系等对驱动功率的影响进行研究。表明最好选用机心组凸轮加速度最小,主滚轮相对机体质心位置等于零,最好用无横向位移以及有夹角的关系最好。优化结果表明:9 000 rpm的射速,驱动功率由机心组加速度变化引起140kw下降到31 kw,降到不足于原设计曲线的22%;射速为3 300 rpm的主滚轮压力峰值参数化峰值1 086.5 N,升高到10 000 rpm的峰值9 779.3 N。无横向以及有夹角降低压力有横向以及无夹角90.9%。     

基于节点剩余能量的分时分簇LEACH改进算法

针对无线传感网络中高效路由协议的设计问题,基于传感器节点的剩余能量提出一种分时分簇的改进LEACH算法。算法通过分时分簇方式,有效克服了传统LEACH算法中簇首数目不稳定的缺陷,且不会额外增加网络的能耗,使得簇首在整个网络中的分布以及网络的能量消耗更加均衡,有效延长了传感器网络的正常工作时间。仿真实验验证了改进算法的有效性。     

基于动态可调簇的能量感知无线传感网数据收集协议

针对无线传感网中高效数据收集和传输的需要,提出了一种基于动态可调簇的能量感知数据收集协议ACEDGP(Adjusted Cluster-based energy-aware Data Gathering Protocol)。该协议初始时根据区域将节点等分成许多簇结构,簇首节点负责簇内部数据的收集和聚合,距离较远的簇通过其他簇首节点的转发实现数据的收集;随着时间的推移和节点能量的减少,ACEDGP能够统计各簇首能量消耗预测簇的通信频次,根据动态调整簇策略选择合适的簇首节点和合并分裂各个相邻的簇,保证各簇首节点簇内数据收集和簇间数据转发的能量平衡。仿真结果表明,与典型的分簇协议相比,ACEDGP能够更好地平衡节点的能耗,获得更长的网络生存期。