声学多普勒速度仪陆上仿真方法研究及其实现

随着声学测速精度的不断提高,声学多普勒速度仪已应用于多种载体的水下导航。根据多普勒速度仪的陆上仿真的需要,研究了多普勒速度仪的测速原理及矢量合成原理和坐标变换方法,推导了深度仿真和速度仿真公式,给出了仿真方法,同时设计了一种基于PXI的波形采集和回放模块,试验证明了所推导的公式的正确性和仿真方法的有效性。这种仿真方法对于不同类型的声学多普勒速度仪具有通用性,仿真电路实现了模块化设计,适用于其它的工程应用。     

机车车辆-轨道耦合动力学实时仿真模式研究

机车车辆-轨道耦合系统不但在动力学过程中是一个复杂的系统，而且在几何结构上也是一个复杂的系统，本文在分析现有机车车辆-轨道动力学综合仿真的复杂性基础上，从仿真计算机体系结构和系统集成的角度，研究了几种考虑数值计算和可视化的综合实时仿真的方法，探讨了多线程技术，DDE技术和分布式仿真技术和计算机网络在机车车辆-轨道耦合动力学仿真中的应用，结果表明，几种方法是可行的，尤其基于DCOM仿真技术和基于离线计算的数据文件共享是很有前途的方法。     

基于刚柔耦合的火箭发射箱振动特性仿真研究

火箭武器弹-架系统的振动引起火箭弹的初始扰动,振动结果集中反映到定向器管口上,而发射箱的柔性变形对振动结果的影响不可忽略。通过建立某火箭武器发射箱基于弹管碰撞作用的刚体振动模型,并考虑发射架和定向器的柔性变形因素,用动力有限元法建立发射箱的柔性多体模型,经仿真计算和模型验证,对刚体振动结果和柔性变形结果耦合叠加,得到了发射箱的综合振动特性结果,掌握了影响发射箱振动的因素和规律,进行了火箭弹初始扰动的计算。研究方法和计算结果为某火箭武器初始扰动分析、弹道修正及提高射击精度提供了参考,也为同类火箭武器动力学分析提供借鉴。     

基于路面谱随机激励的履带车辆舒适性仿真研究

利用随机路面激励对七自由车辆振动模型所产生的振动响应进行舒适性仿真分析。首先采用谐波叠加法、滤波白噪声及AR自回归模型法生成路面不平度并进行了对比反演验证,通过构建七自由度履带车辆模型并利用Matlab仿真软件建立舒适性评价方法,利用同一车速、不同路面下驾驶员座椅处加速度频率响应与舒适降低工作效率界限进行比较,即可对履带车辆舒适性进行评价分析。     

核素渗漏对地下水污染的数值仿真研究

研究放射性核素在地下水环境中传输的动力学行为是评价核废料处置库安全性能的一个关键性问题。以双重介质理论为基础，充分考虑了地下水变密度对核素浓度分布的影响，建立了孔隙-裂隙介质中核素随地下水迁移的耦合数值模型，其中相对密度项使地下水流控制方程具有非线性性，为此将Galerkin有限元法和Picard迭代法相结合对耦合模型进行了离散，并模拟了核素泄漏对地下水污染的动态过程。数值仿真的结果表明：污染面积随时间推移不断扩大，且纵向扩散显著：数值仿真结果没有出现弥散现象，验证了数值算法的可靠性；核素浓度的分布对水密度变化表现较为敏感，且不同核素（^226Ra、^210Pb和^90Sr）由于各自放射性衰变特征的巨大盖异，受到水密度影响的程度也有很大差别．因此，在对裂隙介质核素迁移的数值仿真分析过程中，不能忽略地下水密度的变化对其造成的影响。     

汽车道路双轮辙多点随机激励建模与仿真研究

道路随机过程通用的描述方法为频域的功率谱密度函数方法。基于道路频域模型，研究了用白噪声滤波方法得到与给定谱特征相对应的道路时延相关性模型的模拟原理及其数学方法，同时提出了针对车辆道路空间相关的双轮辙激励模拟的有效途径——激励输入白噪声的传递函数法，并应用该方法再现了道路不平度的有代表性的时间历程。通过计算机仿真实例，证明了所用方法的正确性和精确性。     

基于LP范型的反应-扩散系统随机仿真平台研究

随机仿真是描述反应-扩散系统随机特征的一种重要研究方法,但这种仿真的计算量很大,非常耗时,需要并行离散事件仿真PDES技术的支持。针对反应-扩散系统的特点,基于JAMES II离散事件仿真实验框架,设计实现了基于逻辑进程LP范型的并行分布式反应-扩散系统随机仿真平台。主要设计实现了LP范型模型接口、PDES仿真器以及分布式通信方法。利用该平台建立了经典反应-扩散Lotka-Volterra系统LP范型仿真模型,实验结果复现了Lotka-Volterra系统的震荡特性,验证了平台的有效性。     

时间-费用相关的随机活动网络仿真研究

针对复杂产品研发项目活动时间、费用不能准确确定,采用蒙特卡罗仿真方法,建立了时间和费用为相关随机变量的随机活动网络仿真模型。利用乔列斯基因子分解法,将独立分布的时间和费用随机变量转化为相关的随机变量,通过对仿真结果的分析,可以更准确地进行时间-费用交换分析,优化项目工期和费用。通过算例说明了仿真建模和分析过程。     

发动机及其冷却系统耦合仿真方法研究

通过研究发动机及其冷却系统耦合仿真方法,实现了发动机与冷却系统的边界条件双向实时传递,打破了传统冷却系统设计的散热量计算不准、冷却系统不匹配、部件与流体工作温度极限不匹配等局限性.在此基础上建立了某型发动机及其冷却系统的耦合仿真模型,通过试验验证了该耦合仿真方法的可行性与准确生.     

缝隙结构电磁屏蔽特性数值仿真建模方法研究

以存在缝隙的机箱为例,对基于电磁场有限元法的缝隙仿真建模方法进行研究.阐述了缝隙电磁特性的有限元计算原理,并对单元形状引起误差的原因进行了理论分析;通过对网格划分方法研究,分析了缝隙建模中质量较差单元对求解精度的影响规律,获得了网格数量和求解精度、计算时间、计算规模之间的关系;引入转移阻抗概念,提出了基于转移阻抗的缝隙等效建模法.理论分析和仿真结果表明,该方法可在保证精度条件下大幅减少网格数量,有效缓解网格数量和计算时间、计算规模之间的矛盾.对于工程应用具有重要的指导意义.     

空间相机支杆组件的随机振动分析与试验研究

根据结构件随机振动的原理,利用MSC.NASTRAN有限元分析软件,对某空间相机碳化硅支杆组件进行了模态分析、随机激励下的加速度响应和峰值应力响应分析.研究了峰值等效原理在随机振动峰值应力预测上的应用,并进行了相关的地面振动试验.依据试验获得结构阻尼,修正有限元模型.将分析与试验数据进行了对比,结果表明该工程分析方法和技术途径是合理可行的.     

驾驶员模型随机性研究与仿真

通过系统辨识求取驾驶员频率特性,对已知结构的驾驶员模型,采用模型参数辨识的最小二乘法计算驾驶员操纵行为参数。并进行统计分析,研究驾驶员操纵行为参数随机性存在的规律。提出了基于对数正态分布与截尾正态分布的随机变量的建模方法,验证了模型的准确性。推导出了服从对数正态分布与截尾正态分布随机数的产生方法,并对随机驾驶员模型进行仿真。     

颗粒阻尼减振器对板扭转振动减振的仿真研究

利用离散元—有限元耦合的仿真算法,研究了分布式颗粒阻尼方法对板扭转振动的影响。首先建立板结构的有限元模型,并进行板振动的有限元计算,得到振动的数据文件,接着将数据文件导入离散元计算方法,再将计算结果带回到有限元软件中,通过循环迭代的耦合算法,对带有纵向布置颗粒阻尼器的板进行了振动仿真。结果显示,板的第三阶扭转振动的固有频率由526Hz降至498Hz,下降了约5.3%;对应的模态阻尼比由0.06上升至0.083,提升了约42.2%。     

随机粗糙表面接触特性仿真预测方法研究

基于逆向工程的思想,在Matlab中由计算机生成包含粗粗度和波纹度的随机粗糙表面,编制了数据转换程序,在Pro/E中拟和重构出粗糙表面,进而,在ANSYS中应用子结构法进行有限元分析,实现了由计算机生成随机粗糙表面到粗糙表面间接触的有限元分析,得到了粗糙表面的应力分布,应用该方法可有效的为表面设计和机械失效的痕迹分析提供参考依据。     

水声通信中多普勒频移补偿的仿真研究

在水声通信中，收发双方存在相对运动时产生的多普勒频移将严重恶化载波恢复和符号同步。因此多普勒频移补偿是水声通信的关键技术之一，并日益受到人们的重视。提出了一种全新的、适用于收发双方存在较大相对速度时的多普勒频移检测和补偿技术。同时对与之相关的模糊度函数法、数据帧插入信号的选取、信号采样率转换、插值因子的确定与插值等问题进行了研究，通过仿真试验对多普勒频移方法进行了验证，并对其性能进行了分析。     

台湾海峡近海水声信道传递函数仿真研究

水声信道传递函数特性对水声通信系统的性能有着重要的影响。采用美国海军GDEM（generalized digital environmental model）中全球气候态月平均声速数据,基于BELLHOP射线传播模型,对台湾海峡近海北、中、南部三个站点在不同季节的声速剖面下的传递函数进行了仿真研究。仿真结果表明,台湾海峡近海浅海声信道的传递函数为锯齿状,间断出现子通带。平均子通带宽度与声速剖面和海水的深度的变化密切相关。     

基于有穷状态自动机浅海声场仿真研究

提出一种用有穷状态自动机研究浅海声场的方法。应用Snell定律对单步的声线传播进行研究,分析了浅海声场内在的状态及状态转移特性,推导出浅海声场的有穷状态自动机。步长根据实验精度要求设定,仿真实验表明步长越小,精度越高,计算量越大。为了减小运算量,本征声线通过两次追踪不同步长的方法获得。数值仿真结果证明了该方法的可行性,其精度可以达10-4。该方法可望应用到光学和地震学等领域的射线传播研究中。     

带传动系统的多体动力学建模与接触振动研究

结合刚性有限元法和多体动力学方法,提出带传动系统的多体接触的相对坐标递推动力学建模的新方法.以等效的柔性连接力来描述带的柔性变形,结合带体单元结点的相对坐标和面-面接触方法,建立了带传动系统的多体动态接触动力学模型.以平带传动系统为例,新方法综合考虑了柔性带的柔性效应,带体单元与传动轮之间的动态接触、转速、摩擦等因素,分析出带传动系统的横向振动位移、弯矩、动态接触力和张紧力等动力响应特性和接触振动特性.结果表明新方法能有效地计算带传动系统的柔性带的振动特性和接触动力响应等动力学响应特性,为带传动系统的动态设计与改进提供重要的参考数据和理论依据.     

水声网络链路层协议的仿真研究

链路层协议的设计是水声网络的关键技术之一。它通过控制数据收发,实现网络数据包的可靠、有效传输,进而为网络层提供服务。针对水声通信系统低速率、高延时和低可靠性等特点,利用网络仿真软件OPNET对采用ALOHA协议和MACAW协议的网络进行了完整建模,给出了对等式网络和主从式网络下两种协议在吞吐量、丢包率、平均时延和能耗四个方面的仿真结果。通过对仿真结果的分析,为实用协议的设计提供了有效的参考数据和策略。