利用火星低能电子能谱获取火星磁堆积边界

火星快车飞船（MarsExpress，MEX）搭载的低能电子谱仪可以测量火星附近小于20keV的电子通量数据．利用得到的96段连续测量结果，通过判断能谱拟合参数的方法确定了飞船穿越火星磁堆积层的位置，对这些穿越点进行圆锥曲线拟合后给出了火星磁堆积层（MagneticPileupBoundary，MPB）的大致形状及位置，所得结果与先前火星全球勘探者（MarsGlobalSurveyor，MGS）及Phobos-2飞船给出的结果基本吻合．此外，对获得的穿越点按照火星当地壳磁场强度分类，周围磁场强度较强（〉50nT）的穿越点拟合出的磁堆积层高度明显高于全部穿越点及周围磁场较弱（〈10nT）的穿越点拟合出的磁堆积层高度，很好地反映了火星壳磁场对火星大气与太阳风相互作用的影响．     

基于特征模型的再入飞行器自适应制导律设计

文中针对航天飞机类再入飞行器对参考阻力加速度曲线的跟踪问题，设计了基于特征模型的自适应制导律．首先将线性定常系统的特征建模方法推广到单输入单输出线性时变系统，从而建立了再入飞行器的特征模型，然后对特征模型提出一种新的非线性微分黄金分割自适应控制律．当特征模型的系数属于有界闭凸集，且系数的变化速率满足一定约束条件时，文中证明了非线性微分黄金分割自适应控制系统是一致渐近稳定的．在特征模型的基础上，通过结合使用跟踪控制律、非线性微分黄金分割控制律和改进的逻辑积分控制律，设计了再入飞行器基于特征模型的自适应制导律．它克服了反馈线性化方法要求精确获得对象模型的缺点．仿真结果表明，文中设计的自适应制导律对参考阻力加速度曲线的跟踪性能明显优于反馈线性化方法．     

类阿基米德原理下方形墩柱绕流阻力与尾涡区之间的关系试验研究

墩柱所受绕流阻力一直以来是流体力学所关注的焦点问题,具有重要的意义.方形作为墩柱结构的一种重要截面形式,在实际工程中得到广泛应用.本文类比阿基米德原理对方形墩柱所受绕流阻力进行分析,旨在探究方形墩柱绕流阻力形成机理及其与尾涡区之间的关系.试验基于压力传感器和粒子图像测速技术(PIV)分别对方形墩柱所受压强与周围水流结构进行测量,并对不同雷诺数下(2500≤Re≤20000)方形墩柱附近水流特性、绕流阻力与尾涡区之间的关系进行详细分析.根据实测数据,对墩后尾涡区时均相对体积、无量纲时均绕流阻力和无量纲化新型绕流阻力公式时均关系系数随Re的变化进行公式拟合,相关性均较好,并发现三者分别与Re之间存在较好的二次函数关系;对绕流阻力随尾涡区体积变化分别进行线性和二次函数拟合,发现吻合度均较好,在现实较大水流条件下,推荐采用线性拟合公式.     

纯引力轨道验证质量辐射计效应与残余气体阻尼的耦合建模及分析

纯引力轨道飞行器在精密导航、重力场测量以及基础科学研究等方面具有重要意义．内编队是用于高精度地球重力场测量的纯引力轨道飞行器，其中内卫星干扰力抑制是决定测量水平的关键因素之一．辐射计效应和残余气体阻尼都是内卫星受到的气体分子干扰力，通过分析两者的作用机理，建立了内卫星辐射计效应和残余气体阻尼的耦合模型，该模型反映了内卫星受到的实际气体分子作用力，仿真结果证明辐射计效应和残余气体阻尼的耦合值随内卫星运动速度线性增加．通过分析可知，该耦合值与腔体平均压力和内卫星最大截面积成正比，与腔体平均温度的平方根成反比．     

各向异性压电驱动器对机翼空气动力的影响

通过改变机翼形状增强飞行器空气动力性能始终是飞行器设计者所追求的目标，利用智能材料控制机翼外形可以提高飞机的空气动力特性．以一个高空长航时无人机机翼的简化模型为对象，研究了压电驱动器产生的各向异性效应及其对机翼空气动力特性的影响，并完成了试验验证．     

高超声速飞行器表面对流气动加热快速预测方法

构建了高超声速飞行器表面驻点及其下游区对流气动加热的一种快速预测方法．首先，采用工程方法计算飞行器表面无黏流场，针对工程方法的熵吞没效应，将质量流量平衡法与轴对称比拟法相结合对边界层外缘进行熵修正；其次，推导出采用线性方程拟合飞行器表面流场的拟合方程；在此基础上，发展出基于线性流场和线性物面方程的轴对称比拟法，大幅度降低了复杂度和计算量；对于驻点区域，引入隐式曲面拟合驻点主曲率半径并构造鲁棒的驻点区热流计算方法．采用球锥体和仿空天飞行器等多种外形验证了方法的有效性，计算结果表明：1）所述方法总耗时约1S即可预测出气动加热，并且预测结果与CFD模拟或者试验测量数据比较一致；2）在飞行器表面流线扩展区域，进行熵修正可进一步提高预测精度，在流线不扩张区域，采用等熵或变熵无黏流场的预测结果差别微小．     

以[火积]耗散最小为目标的电磁体多学科构形优化

利用[火积]耗散概念，推导出线圈（电磁体）在加入高导热材料情况下平均传热温差表达式，为应用煨耗散极值原理优化奠定了理论基础．在此基础上，针对电磁体稳态工作（磁场强度为定值，电磁体内各点均匀产热，发热量为定值）的情况，分别在无体积约束、给定体积约束两种不同条件下，以[火积]耗散最小（也即平均传热温差最小）为目标对电磁体进行了构形优化．另外，分析了高导热材料对磁场的影响，并研究了平均传热温差最小值随体积、磁场强度的变化规律．     

非磁性细微颗粒的负磁泳耦合分选规律研究

非磁性细微颗粒的磁泳分离在生物工程、材料工程和环境工程等领域具有广阔的应用前景.为了分选直径非常接近的非磁性微粒,设计了负磁泳耦合的水动力分选器,为了确保分选器具有优异的性能,数值研究了在不同的磁场强度、磁铁个数、微通道参数、入口流速和速度比时, 3, 4, 5μm的3种非磁性颗粒的运动轨迹,计算3种颗粒侧向偏移和颗粒分布带之间的距离(即带间距).结果表明:3种细微颗粒的侧向偏移距离和带间距都随磁场强度和颗粒尺寸的增大而增大;但是颗粒的侧向偏移并不会因为磁铁数量的增加而持续增加;颗粒的分离效果随着入口流速的减小,流速比的增大而提高.此外,当微通道结构参数H_a/H_b越小,不同颗粒分布带之间的距离就越大,不同直径的颗粒就越容易分离;最后,利用微-PIV实验获得了3种颗粒带的分布,并计算颗粒分布带宽和带间距,与数值模拟结果比较发现一致性很好.研究结果对非磁性颗粒分选器的设计具有指导意义.     

高超声速飞行器准平衡滑翔自适应制导方法

针对高超声速飞行器同时满足终端约束及过程约束的再入滑翔制导问题，提出了一种全新的准平衡滑翔自适应制导方法．该方法充分利用升力式再入飞行中的准平衡滑翔现象，并以准平衡滑翔条件（QEGC）为核心，一方面，利用QEGC的特定弹道形式实现对终端速度及射程的精确解析预测；另一方面，借助QEGC将传统预测类制导方法难以处理的飞行过程约束转化为攻角约束．该算法不依赖于标准轨迹，实现了制导指令倾侧角及攻角均采用解析公式实时解算，使制导方法具备了自适应能力．CAV-H飞行器制导实例仿真表明，该制导方法能够导引飞行器平衡滑翔飞行，满足终端约束和过程约束，并且对任务临时改变具有自适应性．该制导方法的鲁棒性通过Monte Carlo仿真得到验证．     

向阳侧磁层顶非对称驱动重联的数值研究

采用二维可压缩模型 ,数值研究向阳侧磁层顶非对称驱动重联过程 .假设初始时刻系统处于磁静平衡态 ,对交界面两则温度相同Tm0 /Ts0 =1 .0 ,而磁场强度比分别为Bm0 /Bs0 =1 .0 ,1 .5 ,2 .0 ,2 .5 ;以及两侧温度比Tm0 /Ts0 =2 .0 ,磁场强度比Bm0 /Bs0 =1 .5 ,5种情况做数值实验 (Bm0 ,Tm0 和Bs0 ,Ts0 分别表示电流片外磁层侧与磁鞘侧初始磁场与初始温度 ) .数值结果表明 :当磁鞘侧磁场取为南向时 ,在边界入流的持续作用下 ,5个算例均展示出多重气泡状磁结构的重复形成 .并且 ,一些“磁气泡”在向上运动时聚合成较大尺度的等离子体团 ,而另一些则单独地依次撤离计算域 ,从而产生具有不同尺度 ,不同时间间隔的等离子体团事件 ,清晰地表现出磁场重联的脉动式特征 .数值结果还表明 :这些多重气泡状磁结构相对周围介质而言是高温、高密度区 .它们的形成和演化可以产生法向磁场分量的双极特征或波动型变化 ,这在一定程度上反映了FTEs的观测特征 .     

Fe基合金应力退火感生磁各向异性机理的AFM研究

用原子力显微镜（AFM）观测不同外加张应力下540℃退火的Fe基合金薄（Fe73.5Cu1Nb3Si13．5B9）断口形貌，结合X射线衍射谱和纵向驱动巨磁阻抗效应曲线，研究Fe基合金薄带张应力退火感生横向磁各向异性场过程中的应力作用机制．建立了包裹晶粒方向优势团聚模型，揭示了包裹晶粒方向优势团聚与磁各向异性场的关系．     

三维非理想低磁雷诺数磁流体流动的数值模拟

对三维非理想低磁雷诺数磁流体问题发展了五波模型算法，建立了低磁雷诺数下模拟磁流体的五波模型．模型由带有源项的Navier-Stokes方程组和Poisson方程构成，并且考虑了Hall效应．对Navier-Stokes方程组采用严格保证熵条件的熵条件格式，而Poisson方程则采用中心差分格式；推导了低磁雷诺数下磁流体Rayleigh问题和Hartmann流动问题的解析解，和数值模拟结果比较说明该算法和程序可靠性较高；将该算法用于低磁雷诺数磁流体管道中单对电极流动的计算，结果表明Hall效应引发了电流密度和电势等值线的扭曲，且在正极的上游边界和负极的下游边界集中，该效应还导致从负极出发的电流偏离对应的正极．     

行星际空间中的磁重联事件

对１９７５￣１９８１年间Ｈｅｌｉｏｓ飞船的０．１８ｈ平均的磁场和等离子体测量予以了分析，发现行星际空间存在磁重联现象，通过重建方位角φ平面磁场位形的物理图象看到，时间尺度为天（ｄ）的磁重联事件－由一个介体（等离体团）和位于两侧的磁中性线（分隔区）构成，是行星际磁重联现象的一种重要表现形式，它可能源于日冕物质抛射事件或磁云，原理性的数值模拟再现了磁重联事件的基本观测特征。     

管内核心流强化传热的机理与数值分析

提出了管内核心流强化传热的方法，其原理是通过在充分发展的管内层流核心流区域采取强化传热措施，从而在管内壁附近形成一个等效的热边界层，以加大壁面附近流体的温度梯度，达到强化表面换热的目的，但又不显著地增加流动阻力．对空气和水2种流体的分析比较和计算结果说明：管内核心流传热强化的原理和方法对指导高效一低阻热交换器的设计具有一定的意义．     

肠道内变径胶囊微机器人空间磁力矩特性

提出一种以相邻异向径向磁化瓦状多磁极组成的圆筒式永磁体为外驱动器，以胶囊机器人内嵌同磁极结构永磁体为内驱动器，在外驱动器旋转磁场的磁机耦合作用下，驱动变径胶囊机器人在肠道内旋进的驱动控制方法．根据等效磁荷法建立了偏心状态下磁驱动力矩普遍性数学模型，对驱动力矩与驱动器磁极结构参数的特性进行了研究，试验表明该驱动方法具有驱动力矩大、安全可靠等优点，变径胶囊机器人由径向间隙自补偿，显著提高了在肠道内的驱动能力，该磁驱动系统在人体肠道内具有良好的医学应用前景．     

双旁侧进气高超声速飞机概念设计与评估

要本文提出了一种旁侧进气翼身融合体布局一体化气动构型，并首次提出了一种基于双乘波体旋转对拼的前体设计方案．在全参数化构型设计的基础上，以数值模拟为评估手段，给定不同设计参数对前体进行了分析，结果表明在获得良好容积和升阻性能的同时，利用左右乘波面作为进气道的外压缩面，可保证进气道入口截面处具有较好的流场均匀性和来流捕获量．进而针对幂曲线、余弦曲线等4种典型的翼前缘形状，开展了整机数值分析．计算结果证明了飞行器的高升阻比优势，同时也发现由于机体／机翼的耦合作用，小攻角飞行状态下机翼前缘可以捕获机体压缩产生的部分高压，故在0°和4°攻角条件下，4种构型的升阻比呈现完全不同大小排列顺序．这一结果也为后续的优化设计提供了方向，即前缘形线的合理选择应可进一步提高飞行器的升阻比．     

强磁场下不同溶质含量过共晶Al-Ni合金凝固组织中Al3Ni初生相的定向排列

在不同溶质元素含量的过共晶Al-Ni合金的凝固过程中施加均恒强磁场，研究了Al-Ni初生相的定向排列行为．结果发现，均恒磁场能够使Al3Ni初生相均匀分布．而且，在平行于磁场方向的截面上Al3Ni初生相沿垂直于磁场方向发生定向排列，呈相互平行的链条状组织．但是，Al-Ni初生相晶体取向和定向排列是不同的，当初生相发生晶体取向时，却不一定发生定向排列．当溶质元素含量增大时，发生定向排列的Al3Ni初生相的量会明显减少．分析认为，合金中Ni溶质元素含量越低，磁场强度对溶质浓度场的影响越显著，Al3Ni初生相的定向排列效果越好．     

土壤耕作部件仿生优化设计研究

研究了某些具有优良挖掘功能的动物爪趾的生物力学规律和具有类似轮廓形状的弯曲型土壤耕作部件的仿生优化设计问题．在对某些动物爪趾几何轮廓特征分析的基础上，用有限元法分析了这种仿生触土面在工作过程中的阻力变化情况和被加工材料的应力场变化情况．用直线型耕作部件做对比分析，根据仿真研究结果设计制作了系列土壤耕作部件的模型实物，通过室内大型土槽实验测试了其工作阻力，验证了有限元分析结果的正确性．研究结果对于土壤耕作部件的节能降耗设计具有较重要的参考价值．     

Si过渡层Co／Cu／Co三明治膜巨磁电阻效应的影响

用高真空电子束蒸发方法制备了以半导体材料Ｓｉ为过渡层的Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ三明治膜，研究了不同厚度的Ｓｉ过渡层对三明治膜巨磁电阻效应的影响，发现三明治膜巨磁电阻在过渡层厚度达到０．９ｎｍ时表现出明显的各向异性，而过渡层工小于０．９ｎｍ时基本上呈各向同性，巨磁电阻的各向异性可由三明治膜的平面内磁各向异性解释，在Ｓｉ过渡层和金属Ｃｏ层的界面处相互扩散形成具有（３０１）择优取向的Ｃｏ２Ｓｉ诱导了三明治膜的这     

乘波布局飞行器宽速域气动特性与研究

乘波体是利用前缘线贴体激波得到高升阻比特性的一种气动布局，产生于某一特定流场．它因前缘钝化引起的脱体激波对气动特性的影响，以及非设计工况时的气动性能，一直是航空工程界关注的工程科学问题．本文利用低速和高速乘波体各自的特性，提出了一个从起飞、加速到高超声速巡航的宽速域飞行器，并根据气动热载，进行了前缘钝化．理论研究和风洞试验结果说明，它在亚跨超和高超声速的范围内都具有良好的气动性能．