微型飞行器空气动力学研究

围绕与微型飞行器相关的低雷诺数空气动力学问题,进行了低雷诺数翼型气动特性的数值分析研究、低马赫数低雷诺数流场数值计算方法研究、考虑扑翼结构弹性变形的气动特性估算方法研究、微型飞行器气动特性估算的非定常涡格法研究和微型飞行器的风洞试验研究,取得的研究成果对微型飞行器的发展具有重要的参考价值和指导意义.     

改进的MacCormack有限体积格式及其应用

大涡模拟在湍流边界层数值计算中扮演重要的角色。MacCormack格式由于耗散低、捕获激波能力强在超音速流动的数值仿真中得到广泛的应用。为满足湍流的工程计算要求 ,从泰勒级数展开出发 ,构造了三维可压缩流场Navier Stokes方程时间上二阶精度、空间上四阶精度的改进型MacCormack有限体积格式。对超音速飞行器流场数值的仿真结果表明 :改进格式精度高、耗散小 ,可应用到超音速湍流的大涡模拟中。     

重型静压轴承油腔结构优化与流场仿真

针对重型静压轴承油腔结构优化问题,利用有限体积法,模拟了扇形腔和椭圆形腔间隙流体的压力场和温度场,并建立了旋转坐标系下的控制方程,探讨了在转速、腔深及有效承载面积相同时两种腔形的压力及温度分布规律,优化了油腔结构。结果表明:两种腔形润滑性能有所不同,椭圆形腔最大压力分布区域较扇形腔大,承载能力强,但由于椭圆形油腔油膜剪切面积较大导致椭圆形腔温度分布较扇形腔高。数值计算结果真实反应了轴承内部流态,仿真结果为工程实际轴承油腔结构优化设计提供了理论依据。     

鲨鱼沟槽表皮减阻机理的仿真研究

通过对鲨鱼沟槽表面特殊流场的数值仿真研究，探讨了沟槽表面存在减阻效果的内在机理。针对沟槽表面流场的特点，在数值计算过程中对其计算域、计算网格及其流动参数进行了合理化的处理，并尝试将力学相似原理运用于沟槽表面流场的数值仿真。仿真结果表明，沟槽表面与“页流的“反向旋转涡对”相互作用，产生“二次涡”，削弱了“反向旋转涡对”的强度，进而抑制了低速条带的形成和发展，从而降低湍流猝发强度，实现湍流减阻。     

以分布参数法确定低雷诺数局部阻力系数

为提高液压集成块的设计质量,以分布参数法建立起局部损失的数学模型,采用CFD方法模拟了局部阻碍影响下的流场分布,获得了局部阻力系数的数值量化.该模型计及局部阻碍引起的全部损失,并且消除了上、下影响长度上的沿程损失.实例计算了低雷诺数下直角转向的局部阻力系数,结果较文献数据更为可信,验证了模型的准确性及计算方法的可靠性;此外,还分析了组合转向的阻力系数随工艺孔长度及组合形式变化的规律.     

电渗驱动微流道内流场的数值模拟

针对微流道中电场和流场耦合的问题,建立了电渗流的数学模型,应用有限元法对微流道内的速度分布进行了稳态和瞬态的数值模拟.研究了电场强度、溶液浓度和微流道高度等因素分别对微流动速度在空间和时间上的影响规律.结果表明,在电渗驱动下,微流道中的流体流动呈现"塞状"流型,流动速度与电场强度及微流道表面静电势成正比,而与微流道的高度无关.微流体由开始运动到稳态的过度时间的尺度为毫秒量级,大小与微流道高度比值的平方成正比,而与电场强度和溶液浓度无关.研究结果为电渗驱动在微流控芯片中的应用提供了理论依据.     

独立非交叉传播的分数阶生物竞争网络Hopf分岔

目前绝大多数生态竞争网络是由整数阶系统刻画的,针对系统行为仅受当前时刻影响的问题,提出具有独立非交叉传播特性的分数阶时滞捕食被捕食模型.选取时滞作为分岔参数,通过分析不同阶次影响下系统特征方程根的分布,研究了该模型的稳定性和分岔问题,建立了时滞诱发的稳定性条件和Hopf分岔判据,最后通过数值仿真验证了理论结果的准确性.     

液压集成块内部孔道流场的CFD仿真分析

针对液压集成块内部孔道中液流的复杂性流动,应用计算流体动力学(CFD)方法对孔道中的流场进行数值模拟。根据孔道的物理模型建立起相应的数值模型,并对数值模型进行求解;模拟结果表明工艺孔冗余容腔对孔道压降产生影响;分析了流场特征与孔道结构的关系,探讨了造成液流压力损失的原因,为孔道结构的改进提供依据。     

基于格子Boltzmann方法的建筑自然通风仿真

为了研究建筑内自然通风条件下的气流流动规律和预测气流分布状况,在建筑流场低速不可压假设下,构建建筑自然通风的格子Boltzmann二维仿真计算模型,把整个建筑流场分为室内区域和室外区域;对于低雷诺数情况,提出了基于D2G9的建筑流场LBM仿真模型;对于高雷诺数建筑流场,提出了建筑流场LBM-LES仿真模型;对建筑平直墙壁用反弹格式,而对于弯曲墙壁采用曲边界格式。最后使用该方法分别计算雷诺数Re=500和Re=5000自然通风建筑流场的气流分布,并把该模拟结果和Fluent 6.1软件模拟结果进行了对比分析,证明该方法是一种行之有效的建筑流场仿真方法。     

基于单室火灾试验的FLUENT软件可靠性研究

以steckler房间火试验的数据为基准,选取开口不同和火源位置不同的三个有代表性的工况,对其进行数值模拟,将模拟数据与试验数据进行对比分析,结果表明在采用合理的湍流模型-大涡模型、辐射模型-DO模型和火源模型-体积热源的情况下,FLUENT对于房间火的烟气温度及烟气流动情况具有较高的模拟精度,误差基本上在10%以内,模拟结果具有较高的可靠性,FLUENT软件可以精确预测各种工况下房间火烟气流动和温度分布的情况。     

Codimension-two bifurcations analysis and tracking control on a discrete epidemic model

In this paper, the dynamic behaviors of a discrete epidemic model with a nonlinear incidence rate obtained by Euler method are discussed, which can exhibit the periodic motions and chaotic behaviors under the suitable system parameter conditions. Codimension-two bifurcations of the discrete epidemic model, associated with 1:1 strong resonance, 1:2 strong resonance, 1:3 strong resonance and 1:4 strong resonance, are analyzed by using the bifurcation theorem and the normal form method of maps. Moreover, in order to eliminate the chaotic behavior of the discrete epidemic model, a tracking controller is designed such that the disease disappears gradually. Finally, numerical simulations are obtained by the phase portraits, the maximum Lyapunov exponents diagrams for two different varying parameters in 3-dimension space, the bifurcation diagrams, the computations of Lyapunov exponents and the dynamic response. They not only illustrate the validity of the proposed results, but also display the interesting and complex dynamical behaviors.     

新的单参数混沌振子网络的同步化区域的转迁

本文针对一个新发现的单参数混沌系统作为节点动力学的动力网络，在给定某一内连矩阵情况下，研究了随节点动力学参数的连续变化，复杂动力网络同步化区域的演化与切换. 我们把这种网络同步化区域随节点动力学参数发生变化的现象称为网络同步化区域的分岔或转迁. 结果发现，对于某些内连矩阵，同步化区域不产生分岔现象，表明网络同步状态的稳定性不会因节点动力学参数的变化而发生改变；而对于某些内连矩阵，随节点动力学参数的逐渐增大，同步化区域主要出现了下面几种分岔或转迁模式：（1）无界-空集型的，（2）空集-有界-无界-有界-无界型的，（3）空集-无界-空集-无界-空集-无界型的，（4）空集-有界-无界-有界界-无界型的. 在这些分岔模式中，同步化区域随动力学参数的增大最后大都演化成无界型的，与统一混沌系统为节点动力学的网络的同步化区域的分岔模式有着显著差异. 这些现象表明：同一类型的节点动力学，不同的内连矩阵，矩阵网络同步化区域的分岔模式是不一样的；同一内连矩阵，不同类型的节点动力学，网络的同步区域的分岔模式也存在很多差异；不同的分岔模式，网络同步状态的稳定性也是不一样，它势必影响网络的同步能力.     

单滑块变质心再入飞行器分岔特性

基于非线性动力学模型,给出了单滑块变质心再入飞行器的平衡点及其稳定性随滑块偏移距离的变化规律,得到了系统分岔图,并在此基础上求解了典型条件下各吸引子的吸引域。结果表明滑块偏移距离对再入飞行器的平衡点数量及稳定性具有明显的影响,同时初始飞行条件对飞行器的最终收敛状态也具有重要的影响,不合适的初始条件有可能导致飞行器被锁定在不期望的平衡点或极限环中,从而引起失速或失控等问题。此外,通过分析不同系统参数下的分岔图变化规律,总结了再入飞行器结构及气动参数对系统分岔特性的影响,进而为系统参数的设计提供了参考。     

具有无标度拓扑结构的耦合映象格子的同步与控制

研究了具有无标度拓扑结构的耦合映象格子的同步和控制，为此，采用3种反馈方法（常数反馈和两种时延反馈）对系统的部分节点进行控制以达到所期望的状态。分别计算和分析了控制后产生的新分岔图。同时发现：对于第一种时延反馈控制，临界反馈控制值线性地随着耦合映象格子的耦合强度的线性增长而增大；当控制强度大于临界反馈控制值时，具有无标度拓扑结构的耦合映象格子系统会失去同步状态进而出现间歇振荡现象。     

基于法向前边界响应的SAR目标方位角估计

为了提高合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)自动目标识别系统的性能,提出了一种新的SAR目标方位角估计方法。利用简单的自适应阈值处理提取目标区强散射点,通过对强散射点在不同方向上投影分布的分析,定义法向前边界响应强度作为方位角估计的依据,最后对个别不可信结果进行90°校正。在运动和静止目标获取与识别（moving and stationary target acquisition and recognition, MSTAR）公开数据集上进行了实验,采用该方法99%的样本估计误差小于10°。实验结果表明,该方法可以达到与主导边界拟合法相当的最优性能,而且处理流程简单,计算效率更高。     

海空背景下红外运动小目标的检测方法

针对海空背景下红外运动小目标的检测问题,提出了一种先前景抑制,再二值化,然后基于质心轨迹累加的序列检测流程。利用海空前景红外小目标图像灰度直方图一般呈现"双峰一谷"型式这个特点,前景抑制将海空前景分割和中值滤波结合起来进行。在前景抑制基础上,提出了基于分块门限分割的二值化方法进一步抑制随机噪声。最后,基于目标运动的连续性、规律性和噪声的随机性,在图像二值化基础上,进行了质心迹累加的序列检测。仿真实验结果表明:所提方法具有很好的检测效果。     

考虑多种因素的一类三寡头R&D投入系统复杂性研究

建立了新兴产业中一个带有技术溢出和内生需求的动态三寡头RD投入博弈模型,着重讨论了决策调整速度和技术溢出率对于模型复杂性的影响。通过三维稳定域研究了模型的纳什均衡点对于决策调整速度和技术溢出率的稳定性,通过二维分岔图对模型的局部分岔进行了分析研究,发现如果决策调整速度过快,系统会通过flip或N-S分岔失去稳定,并最终走向混沌。同时研究了RD投入调整速度和技术溢出率造成的系统失稳对于各寡头利润的影响程度,发现系统失稳对于各方利润的影响不尽相同,控制技术溢出率,可以确保合作的两个寡头的利润优势。对该模型进行了全局分岔分析,发现寡头们的每一次决策值都不可以盲目的过高。     

基于局部二元图的视频对象阴影检测方法

针对在视频对象分割时,运动投影常被误分为视频对象,给出一种新的视频阴影检测方法,该算法基于在灰度图像中阴影区域和背景相应位置具有相同纹理这一事实,其中利用自适应高斯混合模型进行背景建模,利用局部二元图(local binary patterns,LBP)来表征纹理。首先,进行基于自适应高斯混合模型的背景提取,获得包含运动投影的前景分割,分割时加入了LBP纹理相似性判断,减少了分割出的目标内的孔洞提高了分割的精确度。然后利用阴影区域和已获取背景相应位置的LBP纹理相似性,可较好的对视频阴影进行检测。通过实验,获得了不错的阴影检测实验结果,可较好地应用于运动目标检测分割及跟踪等领域。     

QUALITATIVE ANALYSIS FOR A THIRD-ORDER DIFFERENTIAL EQUATION IN A MODEL OF CHEMICAL SYSTEMS

In this paper a mathematical model of chemical systems is investigated.We present the conditions for the existence and local stability of the steady statesand the periodic solution of the Hopf type.Specifically,we show by using an ana-lytical method that there may exist two or four Hopf bifurcation points separatedat a finite distance from each other;at the same time,a technique for studying theHopf bifurcation value is given.     

信息物理融合系统中恶意软件传播与分岔控制策略

针对恶意软件在信息物理融合系统中传播机理难以描述的问题,利用非线性动力学理论构建其传播动力学模型,并基于稳定性理论和Hopf分岔定理对该模型的复杂动力学行为进行分析.为了控制恶意软件传播所引发的Hopf分岔,根据分岔控制理论设计了一类结合参数调节法与状态反馈法的混合分岔控制策略,并深入研究控制参数对Hopf分岔点位置及极限环幅值的影响.数值仿真结果表明所设计的混合分岔控制策略不仅能够提前或推迟Hopf分岔点,而且可以改变极限环幅值大小,使信息物理融合系统产生预期的动力学行为,实现控制目的,从而有效降低恶意软件的危害.