高精度有限体积格式在三维曲线坐标系下的应用

为了构造在光滑区具有较高分辨率并且可以无振荡捕捉激波的高精度有限体积格式,同时降低格式在模板选择上遇到的困难,基于逐维重构方法,发展了结构网格下的高精度有限体积格式,并将这一格式推广到三维曲线坐标系下,从而可以适应相对复杂外形下的计算。为充分验证格式的有效性,选取一系列典型算例进行计算:在等熵涡输运和二维喷管流动中验证了格式的精度可以达到设计精度;在双马赫反射问题中格式也表现出良好的捕捉激波的能力。数值计算表明,上述格式在曲线网格上具有较高的数值精度和鲁棒的激波捕捉能力,适用于流体力学方程的计算。     

基于3D打印的可移植人体外耳支架关键技术研究*

耳廓缺损是临床常见疾病,使用患者自体肋软骨雕刻为耳支架并植入缺损耳皮下是目前的主要治疗方法。该方法对手术者提出很高的技术要求,雕刻的外耳支架无法精确还原患者耳廓形状,同时肋软骨的切除会对患者带来并发症。本文探索使用医用硅胶制作患者个体外耳支架的关键技术,使用CT和逆向建模技术得到对应患者个体的外耳数字模型,利用3D打印技术制造人体外耳支架模具,并使用医用硅胶MED 4735完成人体外耳支架的制作成型。动物实验验证了其生物相容性,证明了该方法的可行性。通过该技术制作的硅胶人体外耳支架可以高度模仿患者特定的耳廓形状,支架精度高,制造周期短,无生物排异,可为替代肋软骨雕刻人体外耳支架进行耳廓缺损治疗提供依据。     

有限维修能力下多级保障系统装备时变可用度评估及保障方案优化

备件库存和站点维修能力是影响备件维修周转的重要因素,制约装备使用效果。针对备件需求随任务阶段动态变化的装备保障方案评估和优化问题,考虑站点维修能力对备件维修过程的影响,结合METRIC建模方法和动态排队理论,建立了有限维修能力下多级保障系统装备时变可用度评估模型。在评估模型基础之上,以保障费用为优化目标,装备可用度为约束条件,建立了任务期内多级保障系统保障方案优化模型。以任务期内的最低可用度所对应的备件短缺数为观测值,分析了各项资源的边际效益值,采用边际优化算法对各项资源进行优化计算。算例分析表明,评估模型能够计算多级保障系统任务期内各阶段装备可用度;保障方案优化模型和方法能够得到各项保障资源的优化配置方案。提出的模型和优化方法能够为装备保障人员制定合理的保障方案提供决策支持。     

动态滑翔运动建模、机理分析与航迹优化

信天翁凭借动态滑翔的飞行技巧从梯度风中获取能量,从而在几乎不拍翅膀的情况下进行长时间、长距离飞行,这种技巧应用于小型无人机上可拓展其完成任务的能力。基于飞行器动力学对梯度风场中的无人机运动方程进行推导和简化处理;利用简化的运动方程,分别从非惯性参考系中的动能定理和机械能变化的角度,对动态滑翔获取能量的机理进行分析;利用微分平坦法,以最小平均控制输入变化率为目标函数,对徘徊模式和平移模式的动态滑翔航迹进行优化计算。分析结果表明:逆风爬升、顺风下滑是动态滑翔基本获能方式。优化结果表明:控制输入变得更加平滑,甚至出现阶段性的常值,使得控制更加简化;徘徊模式下,当风梯度作为决策变量时,优化过程可在[0,0.5 s-1]的区间上找到使得目标函数值最小的风梯度;平移模式下,目标函数值在该区间上单调递减。     

敷设气囊的充水圆柱壳的声辐射特性

为降低充水圆柱壳受内部点声源激励时的水下辐射噪声,在其外壳上敷设气囊,形成气囊圆柱壳。为指导气囊圆柱壳的设计,将充水裸圆柱壳和充水气囊圆柱壳分别简化为单、双层无限长隔板。比较隔板、气体与水的波阻抗,分析气体声速与层厚对双层无限长隔板在平面声波入射时的低频声辐射的影响机理。分析表明,声速小的气体和适当的气层厚度可以降低双层障板的辐射噪声。采用声无限元法计算气囊圆柱壳的水下声辐射,结论与对隔板的机理分析吻合。优化设计出的充水CO2气囊圆柱壳的水下辐射声功率与远场辐射声压明显低于充水裸圆柱壳。     

连续发射脉冲功率电源用水冷模拟负载研究

针对脉冲功率电源连续循环放电吸能需求,本文提出了一种1.9MA级循环脉冲功率水冷模拟负载方案。首先,考虑水冷负载与实际电磁发射负载的相似性要求,提出了4×8钢管阵列组成的电阻网络,可方便的实现电源不同组合方式的放电考核;其次,针对1.9MA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,建立了水冷模拟负载三维有限元分析模型,进行了电磁力计算和结构分析,保证了水冷模拟负载稳定性;最后,利用热网络法对模拟负载在循环脉冲模式下的强迫风冷、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了一台水冷模拟负载样机并进行了连续2次1.9MA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,验证了本文理论分析的正确性。     

基于CISE环境的导弹武器仿真系统

数字仿真研究是导弹武器设计验证的有效手段,基于CISE环境设计了导弹武器仿真系统,介绍了CISE环境的特点,给出了仿真系统的模块组成、系统方案、软件界面,设计了系统工作流程和仿真系统各组成模块间信息交互定义及关系,介绍了仿真系统中的中末制导交班流程、攻击区计算流程。该平台各模块间具有良好的独立性和封装性,基于此系统开展了系统建模、作战模式、战技指标论证、逃逸方式等方面研究工作。     

DIP引脚应变分析

为了研究双列直插式元件在振动冲击环境下的可靠性,首先通过建立其物理模型,利用莫尔积分方法对引脚的变形进行分析,可以得到引脚任意位置的变形量;而后建立元件的实体模型,利用有限元方法对其应力应变进行仿真分析,结果表明在外载荷作用下,引脚是元件的薄弱环节,尤其在引脚与其他部位连接位置处易出现应力集中使其应变量较大,导致可靠性降低;最后进行振动冲击环境下的应变测量试验,在30 g的冲击载荷下,引脚的最大变形量可达66.47×10-6,在50 g的冲击载荷下,引脚的最大变形量可达173.95×10-6,在扫频过程中,当激振频率为146.48 Hz时,引脚的变形量最大。     

基于模型的战斗机航电系统能力需求分析方法

根据联合能力集成与开发系统(JCIDS)的思想介绍了作战体系需求的分析过程,提出了一套基于体系结构设计的能力需求获取方法;其次,以空空拦截任务想定为例,采用能力需求获取方法,进行建模分析;最后,初步形成航电系统能力需求。表明基于模型的系统能力需求分析方法是合理有效的,为系统能力需求分析方法提供一种新的研究思路。     

基于建模仿真的靶标验证与确认方法研究

在武器系统试验鉴定中,靶标模拟威胁目标的逼真程度直接关系到试验结果的可信度,关系到靶场试验质量和效益。因此,在武器系统试验鉴定中科学规范地选择靶标、评估靶标对试验结果的影响至关重要。本文分析在试验选靶中进行靶标验证和确认的需求,解析相关概念,阐述了建模仿真对靶标的验证和确认的重要作用;以空中靶标为例,重点研究基于建模仿真的靶标验证与确认方法。