高超声速尖双锥流动高精度数值模拟

以25°/55°尖双锥外形的高超声速低焓层流流动模拟为例,对高阶加权紧致非线性格式模拟激波/边界层干扰流动的能力进行验证和确认。空间离散采用二阶MUSCL和三阶、五阶加权紧致非线性格式,时间离散采用二阶精度双时间步方法,通量函数采用混合Roe-Rusanov,AUSMPW+,Van Leer等,对比了不同精度空间离散格式对时间、网格收敛特性和通量函数耗散特性的影响。数值模拟结果表明采用高精度空间离散格式能在较疏的网格上获得收敛解,并能消除结果对通量函数的敏感性,但收敛需要推进更久的计算时间。数值模拟结果与实验测量结果吻合良好,满足工程精度要求。     

基于MIMO技术的山体滑坡雷达

现有山体滑坡雷达是轨道式的,这样就需要精确控制雷达的运动来获得高方位向分辨率,因此,硬件设备要求极高。利用多输入多输出(MIMO)技术通过分时发射和接收信号来获取高方位向分辨率,可以免去雷达运动,从而简化了雷达设备和降低雷达成本。此外,结合步进频连续波技术可以使山体滑坡雷达保持高距离向分辨率的同时进一步降低对硬件的要求,更易于工程实现,成本更低。通过MATLAB仿真初步验证了该方案的可行性。     

平底气泡船凹槽气层波动特性

为提高大型平底气泡船底部凹槽设计的有效性,基于RANS方程及VOF两相流模型构建了大型平板船凹槽气层数值计算模型。研究气层在凹槽中的动态发展过程,分析速度对气层波动的影响规律,并阐述三维凹槽气层的波形特性及其与二维气层波动的区别,揭示气层波动的相似律。数值结果表明:气层在凹槽中呈现波动形态,气层波长随速度的增加而增大,波长等于速度平方的0.64倍;气层在凹槽侧壁的干扰及反射下呈现相干波系,从而其波高及局部厚度也随之改变;气层波动满足傅汝德相似。     

基于空域相关滤波的雷达回波信号降噪方法

对雷达探测来说,如何有效地增强真实目标回波信号、提高信噪比水平是非常重要的。传统的降噪方法如平滑滤波、傅立叶降噪很难有效地降低与目标频谱相重叠的噪声。空域相关滤波算法是小波滤波算法中的一种,能够有效地解决这个问题。该算法是利用真实信号与噪声在尺度间的不同表现来实现的,能够在保留信号细节的同时,有效地降低噪声。仿真表明,该算法在雷达回波的降噪中取得了较好效果,有效地降低了噪声。     

非线性Duffing方程自由振动频率解分析

应用Gauss-Chebyshev求积公式求解了Duffing方程的自由振动频率,得到了高精度近似计算公式。对Duffing方程精确椭圆积分频率解进行了数值计算,以此结果为基准,通过绘制多种典型方法得到的Duf-fing方程自由振动频率解的频率-振幅曲线,定性分析了各公式的精度。以Duffing方程特征振幅为基准,定量分析了各公式的计算值及其相对误差,指出基于Gauss-Chebyshev求积公式的Duffing方程自由振动频率解表达式具有形式简洁、精度高的优点,其优势在大振幅情况下以及软弹簧系统中更为明显。最后指出,现有的频率解在计算精度方面存在一定的差异,有的适合软弹簧系统,有的适合硬弹簧系统,应注意区分它们的适用范围,而应用Gauss-Chebyshev求积公式得到的结果则具有普适性。     

柔性长鳍扭波推进数学模型分析

以"尼罗河魔鬼"鱼的柔性长背鳍扭波推进模式为研究对象,通过观察活鱼的游动模式,提取影响扭波推进的运动学要素,建立了描述柔性长背鳍扭波推进时动态曲面的数学模型。研究了鳍条仰角与摆动规律对鳍面的影响。最后,用细长体理论分析并计算出推力分布。研究表明,鳍条仰角在φ=85°的情况下所形成的鳍面与垂直鳍条所形成的鳍面相比,其最大偏离值与鳍长之比为1.7%,可以用垂直于基线的鳍条制作模型;鳍条按正弦规律摆动时所形成的扭波波形鳍面与实鱼鳍面相似。     

面内阶跃载荷下薄板弹性动力屈曲差分解

根据薄板微元的动力平衡分析导出薄板动力屈曲控制方程,由屈曲瞬间能量转换率守恒条件得出一个压缩波前屈曲变形的附加约束方程,由此得到求解薄板动力屈曲问题的完备定解条件.以受载边夹支的薄板为倒,利用有限差分法得出了薄板前三阶动力屈曲模态和相应的两个特征参数值,并对比分析了薄板静、动力屈曲的差别.分析表明,薄板动力屈曲过程中产生屈曲动能,比静力屈曲要吸收更多的外部能量.     

锥形液膜的Kelvin-Helmholtz扰动波

为进行锥形液膜雾化过程分析,研究锥形液膜的Kelvin-Helmholtz稳定性问题,应用小扰动假设,建立了锥形液膜数学模型、轴对称扰动运动的控制方程和边界条件,采用分离变量法求解线性偏微分扰动方程组,经过严格的数学推导,得到了锥形液膜内外表面扰动波增长速率特征方程.当液膜锥角为零时,与环形液膜扰动波特征方程一致;当液膜锥角和液膜内径为零时,与圆射流扰动波特征方程一致,表明导出的锥形液膜扰波动方程是合理的.     

激波/湍流边界层干扰中的自适应控制技术

从激波/湍流边界层干扰机理以及流动控制的迫切需求入手,从自适应涡流发生器、自适应鼓包、自适应微射流以及自适应次流循环四个方面对激波/湍流边界层干扰中的自适应控制技术研究进展进行了总结。分析认为,结合AI技术发展自适应流动控制技术,加速控制方式智能化,可作为新一代高超声速飞行器宽速域飞行的重要技术手段。具体来说,就是通过调节外加激励对高超声速飞行器不同区域实现局部流动加/减速、气动热防护、气动控制等功能,根据流场参数建立控制反馈回路,自适应调整局部流场结构,以满足工程实际需求。     

空间引力波探测无拖曳技术现状与趋势

航天器无拖曳控制是实现引力波空间探测科学平台超静超稳运行的核心关键技术之一。目前,国内外各研究机构对航天器系统的动力学与控制进行了深入研究,并针对不同的探测频段需求提出了不同的探测任务。根据探测任务进行了航天器编队设计与控制的详细介绍和分析,对涉及的无拖曳与姿态控制、高精度惯性传感器与执行机构等原理和理论方法进行了深入的剖析。针对现已开展的空间引力波探测无拖曳航天器在轨飞行的演示验证整体情况进行详述和分析。在此基础上,提出后续开展相关研究中亟待解决的关键问题,指出未来无拖曳航天器系统动力学与控制的研究热点和趋势。