水下射弹空化器参数对自然超空泡形态的影响

为获取有效减阻的自然超空泡形态特性,利用CFD商业软件Flunt 6．0,基于均匀多相流假设,建立了水下射弹自然超空泡流动的多相流模型。在射弹最大初速度500m／s、最小空化数为0．00155的条件下,计算了圆锥和圆盘两种空化器头部射弹模型的超空泡形态。分析了头型、直径、锥角、空化数等对自然超空泡形态特性的影响。仿真结果表明：自然超空泡的尺寸变化主要取决于空化数与空化器参数;圆盘头型空化器更利于射弹超空泡的形成：空化器的直径和锥角过小都不易产生自然超空泡。     

小攻角下水下高速射弹的空泡形态特性

基于流体计算软件Fluent,在小攻角小空泡数下对高速射弹形成自然超空泡的空泡形态特性进行了数值仿真研究。采用二维求解器计算了某口径高速射弹超空泡流形态,并与SCAV软件计算结果进行了比较分析,二者吻合较好,验证了计算模型与参数选择的正确性;采用三维求解器对非零攻角下高速射弹的超空泡流动特性进行了模拟,给出了射弹的超空泡轮廓和射弹表面的空泡厚度分布曲线,分析了小攻角对高速射弹空泡形态特性的影响规律,攻角严重影响超空泡的对称性。研究结果为进一步研究水下高速射弹的水动力特性和弹道特性等问题提供了理论基础。     

高速射弹小角度入水弹道特性研究

研究高速射弹小角度入水过程中的空化现象和弹体运动规律.计算采用VOF多相流模型捕捉空泡界面,采用Schnerr and Sauer空化模型模拟空化现象,弹体运动通过6自由度方程与重叠网格技术进行求解.计算分析了弹体小角度入水过程中的弹道特性、空泡的演化规律及射弹的流体动力特性,初步探索了高速射弹的小角度入水时产生的弹跳现象.研究表明:此高速运动的旋转射弹在小角度入水时,弹体轨迹和姿态容易发生很大的变化,空泡形态不对称,弹体大面积沾湿导致弹体受到很大的流体动力和力矩,弹体运动失稳产生弹跳翻转现象.分析表明,弹体小角度入水容易沾湿,沾湿对流体动力及其运动姿态有着极大的影响,弹体的不对称沾湿是超空泡射弹失稳的重要原因.      

最优控制在汽车部件疲劳试验台的应用

为解决汽车部件疲劳试验台运行过程中检测结果失真的问题,结合实验数据,对系统进行了数学建模。根据实际要求构造合适的性能指标,并利用最优控制算法得到实现系统输出对输入的幅值跟踪的最优控制律。通过Matlab数值仿真和实时仿真验证了此最优控制算法的有效性。     

水下高速航行体自然超空泡形态特性仿真研究

为使水下高速航行体获得减阻量,基于均匀多相流假设,建立了水下高速航行体自然超空化流动的多相流计算流体力学模型.应用商业软件Fluent 6.2进行了水下高速航行体自然超空泡计算,对比分析了带圆锥和圆盘空化器的两种高速航行体形成超空泡的空泡长度、空泡直径、空泡含汽率和航行体表面的空泡厚度等超空泡形态特性.数值模拟了带圆盘空化器头部航行体的超空泡流发展过程,获得了航行体的超空泡形态变化特性.仿真结果表明:圆盘头形空化器有利于航行体超空泡的形成;超空泡的相对直径与相对长度随空化数增加而减小;在水下高速航行过程中,航行体形成稳定超空泡的长细比非常高,随着航行体速度的衰减,其超空泡迅速出现不稳定状态.     

带尾翼高速射弹自然超空泡流特性研究

为了获得良好的超空泡减阻效果,针对某30 mm带尾翼高速射弹,设计了其空化器结构参数,研究了尾翼射弹的空泡轮廓、射弹表面空泡厚度分布、运动攻角对其空泡形态的影响,计算了超空泡形态下不同攻角时带尾翼射弹的水动阻力、升力、稳定力矩等参数;对比研究了带尾翼高速射弹和普通射弹的运动稳定性,给出了2种射弹的摆动攻角曲线.研究结果表明,尾翼结构不改变射弹的超空泡形态参数,但影响其表面空泡厚度分布;尾翼结构对射弹的超空泡形态、阻力特性影响很小,可大大提高射弹的运动稳定性.     

飞机壁板结构战伤的动力有限元仿真

根据已有实验方案分别建立了离散杆和射弹高速冲击飞机壁板结构的有限元模型,利用显式动力有限元计算程序进行了冲击损伤仿真。仿真得到的壁板损伤模式及尺寸结果与相应实验结果比较吻合,验证了仿真选用的Johnson-cook材料本构模型和Gruneison状态方程参数以及侵蚀接触算法的可靠性。     

附着空化流动下离心泵水力性能数值预测

采用改进的空化模型和算法，同时耦合黏性Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程求解技术，对空化流动条件下离心泵的水力性能进行了数值预测研究．采用具有试验数据的拱形头部圆柱体空化绕流考核了所提出的空化模型和算法的准确性和可靠性．采用数值方法研究了不同流量系数下离心泵水力性能与空化系数之间的关系，预测了空化系数对离心泵叶轮表面附着空化气泡形状的影响．数值结果表明，在相同的流量系数下，存在着临界空化系数，在临界空化系数时离心泵的水力性能突然下降，空化系数越小，离心泵叶轮表面的附着空化空腔越大，同时造成水力性能下降的越快．研究结果证明了所提出的空化模型和算法能够应用干水力流体机械宅化流动时的性能预测。     

磁浮列车悬浮系统的二次型最优控制

针对多变量、非线性的单磁铁悬浮系统，建立其线性化数学模型，讨论了系统的能控性、能观性和稳定性问题。采用线性二次型最优控制策略LQR方法对磁浮列车悬浮系统进行控制系统设计。MATLAB仿真研究了 二次最优控制中加权矩阵Q和R的问题。通过改变Q和R的数值，得到不同的仿真图形，并根据仿真图形进行控制性能比较。仿真结果表明磁浮间隙在二次最优控制下能回到额定值，获得了良好的控制性能。     

液体可压缩性对超空化流动的影响

基于多相流模型和运动框架模型构建可压缩超空化流场的数值计算模型,分别使用具有不同物性的流体介质模拟水下跨声速超空化流动,并将数值模拟结果与经验公式结果相互参验,通过对比分析研究在液体可压缩性对跨声速超空化流动的影响.研究结果显示:液体可压缩性对流动参数的分布规律、空化物体的阻力特性和流场的空化情况均有显著影响;考虑液体可压缩性,随飞行速度的增大,射弹的阻力系数将增加,并且在高速工况下超空泡的尺度大幅度减小;可压缩超空化流场中,较300m/s工况,速度为1 900m/s时弹体阻力系数增大约22%,弹尾截面空泡直径减小约30%.     

云模型蚁群算法在无人机航迹规划中的应用

为中高空飞行的无人机提出了一种新型航路规划算法。该方法基于云模型蚁群算法。基本蚁群算法有着突出的缺陷:易陷入局部最优解而且需要计算时间长。提出的改进型蚁群算法,通过云模型来控制信息素强度Q和挥发系数ρ的大小,从而得到更好的收敛性与避免陷入局部最优解,并进行了TSP问题的仿真计算。通过将无人机任务地图网格离散化,运用云模型蚁群算法进行航迹规划。     

基于NARX的SI发动机空燃比非线性模型预测控制

针对SI(Spark Ignition)发动机空燃比(AFR: Air-Fuel Ratio)控制精度低、无法自适应等问题, 提出了基于NARX(Nonlinear Auto Regressive model with eXogenous inputs) 模型的非线性模型预测控制(NMPC: Nonlinear Model Predict Control)方法。利用渐消记忆递推最小二乘(RLS: Recursive Least Squares)算法对NARX 模型进行辨识, 基于NARX 模型对SI 发动机的AFR 进行非线性模型预测控制。该方法辨识精度高, 可通过NARX 模型数学结构直接计算最优控制序列, 从而提高系统的控制精度。同时, 采用Matlab 对均值发动机模型(MVEM:Mean Value Engine Model)进行仿真实验, 并与采用Volterra 模型的PI(Proportional Integral)控制器算法进行对比。仿真结果证明, 该算法控制效果比基于Volterra 模型和传统的PI 控制器的控制效果超调量小, 调节时间短, 更加具有工程实际应用性。     

基于粒子群优化算法的的分数阶系统二次型最优控制算法

目前,利用分数阶变分法和分数阶非变分法,解决分数阶系统的二次型最优控制问题时,存在数值算法的收敛效果不够好,近似化的步骤过于繁琐,且计算耗时长,以及在使用传统的梯度迭代优化算法解决分数阶系统的二次型最优控制问题时,对于优化函数要求较高等问题。本文针对一类Caputo定义下的确定性线性分数阶系统,首先,设计一种状态反馈控制器,考虑从优化角度去解决分数阶系统的二次型最优控制问题,然后,利用PSO求二次型性能指标的最优值,即系统的最优控制增益,最终,得到系统的最优控制律。仿真结果表明,PSO比传统的梯度迭代优化算法收敛效果更佳,通用性更好,获得的性能指标更小,验证了该算法有效可行。     

基于多运动场耦合的转向系统多目标优化设计

考虑悬挂缸的动刚度特性及轮胎的非线性特性,将转向机构、悬挂、轮胎三运动场进行耦合处理,建立转向系统多目标优化数学模型,对400 t重型矿用自卸车转向系统进行更精确地优化设计. 应用物理规划法,构建转向系统物理规划优化设计模型,通过遗传算法进行模型求解及初步筛选,最后对车辆进行紧急双移线试验,仿真分析其操纵稳定性,实现转向系统优化解集合的最终筛选,为最优解的确定提供了一种新方法.      

遗传算法在区域水污染控制系统规划中应用

针对传统最优化方法求解区域水污染控制系统的非线性规划问题难度较大,以及很难保证得到全局最优解的问题,给出一种求解非线性水污染控制系统规划的遗传算法(GA),由于GA方法具有全局搜索能力,从而快速获得最优解.实验证明GA方法在通用性、有效性及可靠性方面均具有一定的优越性,为区域最优化模型提供了一种新方法.     

基于模糊系统聚类学习的自适应控制算法

在自适应控制最小方差自校正控制器设计中，当被控对象的数学模型未知时，可采用模糊系统代替实际系统。提出了一种新的模糊系统的聚类学习算法，根据初始聚类中心的选取原则，可以使最终获得的聚类结果是全局近优解。该方法只需计算一遍样本间的广义距离，即可完成初步的聚类，通过迭代运算可以使聚类结果得到进一步优化。仿真结果证明了自适应控制器的控制效果。     

一类非线性滞后系统的广义预测控制

对将线性系统的广义预测控制算法推广应用到非线性系统的控制问题进行了研究,即在每个控制周期内,递推预测非线性滞后系统在将来时刻的工作点,在工作点附近对非线性系统进行线性化,根据得出的线性化模型进行广义预测控制,并采用动态寻优的方法逐步逼近最优控制,仿真结果表明:非线性系统的广义预测控制算法能快速有效地跟踪系统的设定值,控制效果良好.     

基于改进型神经动态规划算法的单容液位优化控制

单容液位控制系统是一个强非线性、多约束、时滞的复杂系统,传统的PID控制算法很难对其进行精确自适应优化控制。介绍了一种改进型的神经动态规划(NDP)算法,其中模型网络用小波神经网络来替代,并针对单容液位控制系统的液位进行自适应优化控制。仿真结果表明,基于神经网络的NDP算法在鲁棒性、控制精度和控制效果都优于传统的PID算法。     

基于线性二次型最优控制理论的多频段高压直流附加阻尼控制器设计

针对交直流混合输电系统中存在的低频振荡和次同步振荡共存的问题,采用总体最小二乘-旋转不变技术对低频振荡和次同步振荡进行分析,获得系统的相关振荡频率、阻尼比以及系统降阶模型;再基于二次最优控制原理设计多频段高压直流附加控制器。利用直流功率快速调节的特点,对交流系统中因功率不平衡引起的振荡进行抑制;并引入极大极小值原理和改进粒子群算法来对控制器参数进行优化,最终达到同时抑制低频振荡和次同步振荡。最后在PSCAD/EMTDC中搭建某实际电网模型进行仿真验证;同时设计传统PI控制器进行分析对比。结果表明所设计的控制器具有更好的抑制效果和较强的鲁棒性。     

基于广义Hamilton算法的正定矩阵系统上的控制

考虑控制输出仅依赖控制输入的正定矩阵系统, 控制的最优性被描述为输出矩阵尽可能接近目标矩阵. 控制输入和目标矩阵之间的度量采用测地距离, 则基于广义Hamilton算法可得到从控制输入到最终控制输出的最优控制轨迹. 最后, 给出了正定矩阵系统上控制问题的数值模拟结果.