飞机安全性设计的外挂物投放数值方法

研究了飞机外挂物投放问题的数值模拟方法,并应用于安全性设计．通过采用运动嵌套网格方法,结合三维Euler方程对飞机外挂物投放过程进行了数值模拟,并针对该投放模拟方法提出了一套合理可行的并行计算方案．由不同弹射力作用方式对于外挂物投放安全性设计的影响,证实所提出方法对投放过程的数值模拟是有效的．     

风速对小型旋翼无人机螺旋桨的影响分析

为研究风速对小型旋翼无人机的气动特性的影响,在中国民航大学风洞试验室模拟不同来流下无人机的飞行状态,通过动力测试系统测量螺旋桨的拉力、扭矩、系统效率、桨力效等参数,并分析了风速对螺旋桨性能参数的影响。并进行了计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)数值模拟,计算了T-MOTOR直径558 mm的碳纤维螺旋桨,并与试验结果进行对比验证模型的有效性。通过试验与数值模拟分析风速影响下小型旋翼螺旋桨不同风速与不同转速的参数变化。结果表明,数值模拟与风洞试验具有一致性,其中扭矩误差在5%以内,拉力误差在13%以内,且风速对小型旋翼无人机动力系统参数具有极大的影响,对无人机飞行的安全性具有严重的威胁。通过研究可为小型旋翼无人机的优化与风速对适航安全提供参考。     

NMOHEMS剖面探头阻力系数数值计算与实验

NMOHEMS剖面探头主要用于快速获取海洋水文剖面资料,剖面探头投放后,运动时间和下落距离关系的确定将直接影响到剖面测量结果的准确性。在玻璃水箱和水库2种环境下,分别设计实验方法。在玻璃水箱实验中,利用高速摄像记录不同质量剖面探头的下落过程,编写图像处理程序、完成数据处理和误差分析;水库实验在船上进行,自主研制水面实验装置,对影响因素进行修正,以提高实验结果的真实可靠性。剖面探头稳定下落时的雷诺数在104~105范围内,针对这一特点采用数值计算方法进行三维粘性流场数值模拟。结果表明,阻力系数随着雷诺数的增加而减小,数值计算结果与实验结果吻合较好,验证了该数值计算方法的正确性,可为NMOHEMS系列化探头的设计提供参考。     

太阳能半导体空调的实验研究与数值模拟

试制了一种风冷散热的太阳能半导体空调实验样机,并对其在不同工作电流下的性能进行了测试,得到了空调样机在不同运行工况下的运行参数;同时对空调样机进行了数值模拟,并与实验结果相比较,两者能很好的吻合.通过对实验和数值模拟结果方法的总结和比较,分析了热电系数、风量、工作电流等不同参数对空调样机性能的影响.分析结果表明,该数值模拟方法可为太阳能半导体空调的优化设计提供除采用实际测试外的另一种方法,节省了设计时间和经费.     

基于实体单元的板材渐进成形数值模拟分析

为研究渐进成形的成形机理及工艺参数对成形力的影响,应用三维实体单元对成形过程进行数值模拟分析和相应的实验研究.在解决数值模拟中运动轨迹加载等难点问题的基础上,合理简化有限元分析模型,提高数值模拟计算效率.采用坐标网格法实验,并通过检测板材厚度的变化,验证了模拟结果的准确性.通过对模拟和实验结果的研究分析,提出了一种不同于剪切变形的新的变形机理,即主要变形区的板材是平面内拉伸变形及局部反向弯曲变形的组合;对成形力的数值模拟正交实验表明层间距是成形力的主要影响因素,并且成形力随层间距的减小而减小.     

多场耦合作用下氯离子分布场的数值模型

为了研究温度场、湿度场和CO2分布场对氯离子分布场的影响,基于Fick扩散定律和质量守恒定律,主要考虑氯离子扩散系数、湿度以及氯离子结合和释放4个敏感参数,推导了混凝土中氯离子三维分布场控制方程,给出了初始条件和边界条件.利用ANSYS内部集成的参数化程序设计语言APDL建立了数值分析框架.结合试验参数,进行了湿度场作用下混凝土中氯离子分布场的数值计算,并进行了模型参数敏感性分析.结果表明:该模型可以实现不同边界条件下二维和三维多场耦合的数值计算.湿度扩散系数、氯离子扩散系数、边界氯离子浓度以及氯离子结合等温线的取值对氯离子浓度分布影响显著.数值计算结果与实验结果吻合良好,数值模型具有足够的可靠性.     

上硬下软地层盾构隧道开挖面极限支护力分析

极限支护力是保证盾构隧道开挖面稳定性的关键参数.但目前鲜有学者研究上硬下软地层中盾构隧道开挖面极限支护力的现状.本文基于极限平衡法和筒仓理论,假设破坏面为折线,建立了适用于该地层的盾构隧道开挖面极限支护力计算模型,并得到其计算公式;进而对该地层模型进行数值模拟.结果表明,与不考虑地层分层的传统方法相比较,本文方法与数值计算结果更为吻合,证明了当开挖面横跨上硬下软地层时考虑分层的必要性.在此基础上,对埋深、上下土层厚度及土体强度指标等参数对极限支护力的影响进行了分析.结果表明:当上下地层土质不同时,考虑分层与否所得的极限支护力差异较大.因此,上硬下软地层不能等同于均质土层,在工程实践中需予以考虑.     

物性参数对封闭腔体自然对流数值模拟的影响

采用两种不同的物性参数处理方法对不同温差下的封闭方腔内自然对流进行数值计算,研究瑞利数Ra从103～106之间时,封闭方腔内空气的流动换热规律,将所得到的数值模拟结果与研究文献做了对比分析,验证了其方法的准确性,同时对比分析了利用多项式考虑气体物性参数随温度变化情况下的数值模拟结果.计算结果表明,在所计算的问题中,小温差下把热物性参数设置为常数可以一定程度上减小计算量,加快计算收敛速度,但在大温差下,物性参数设置为常数计算将造成计算结果相对误差较大.     

斜流式喷水推进器内部三维紊流流动的数值模拟与性能分析

应用数值模拟方法研究斜流式喷水推进器内部紊流流场,基于紊流流场计算分析了其特性.采用三维贴体坐标网格对计算区域进行剖分离散,选择k-ε双方程紊流模型,应用SIMPLEC数值方法计算内流场各流动参数,进而根据流场的计算结果预测了该推进器内部泵在不同工况下的性能.计算结果与实验结果进行了对比,二者有较好的一致性.     

子弹药抛撒随机外弹道模型及其蒙特卡洛解法

为解决基于经典外弹道理论的子弹药抛撒外弹道模型计算准确性较差的问题,针对带伞及带飘带无控子弹药,并考虑各种随机因素对其落点的影响,建立了随机外弹道模型. 该模型中的随机微分方程组难以精确求解,采用蒙特卡洛方法进行近似求解. 将该模型用于实际子母弹研制中,对子弹药落点进行预测,并与应用经典外弹道模型计算进行比较. 结果表明,本模型的计算结果与实验结果吻合得更好.     

海洋石油平台管件加工的精确几何建模

结合目前国产数控相贯线切割机普遍配备双倾角构型割炬的技术特点,对传统管材切割工艺进行了改进.通过对传统切割工艺中的几何近似部分进行精确几何建模,获得精确几何解,并通过双旋转自由度构型的割炬,完成基于该精确几何解的切割角精确切割.仿真实验表明:相对于传统的近似切割工艺,该切割角精确切割工艺可有效减少管件端面的有效切割长度,提高了切割速度和时间效率,且切割出的管材端面更符合曲面的几何性质,有利于焊接面之间的曲面匹配度.     

求解多层媒质中点源电场问题的复镜像法

求解点源与半无限大均匀媒质的电场问题可利用经典镜像法。若媒质分层均匀,则经典镜像法需要无穷多个镜像来模拟这种电场问题,这给分析计算带来一定的困难。本文所介绍的复镜像法是采用任意函数的有限项指数级数Ｐｒｏｎｙ展开来定义镜像的大小和位置,而替代经典镜像法中采用无限项Ｔａｉｌｏｒ级数展开方法。仅利用几个复镜像便可以得到高精度的计算结果。对于一般的２层媒质问题,利用８个复镜像可以达到１千个经典镜像的计算精度。     

四阶紧致格式有限体积法湍流大涡模拟

为准确预测不可压复杂湍流,提出了一种应用于大涡模拟的高精度有限体积法。该方法在非交错网格上数值求解大涡模拟方程,空间离散采用有限体四阶紧致格式,时间推进用四阶Runge-Kutta法,压力速度耦合应用四阶紧致格式的动量插值。通过直接求解顶盖驱动方腔流动和振荡平板上方的流动,证实了该方法具有近四阶精度;并在此基础上,采用动力Smagorinsky亚格子应力模式,成功地完成了充分发展槽道湍流的大涡模拟计算,所得结果与直接数值模拟结果吻合良好。结果表明,该方法是实现高精度湍流大涡数值模拟的一个有效途径。     

弹性—线性硬化材料硬度的简便计算法

本文在实现布氏硬度数值解析的基础上，通过对各种弹性－线性硬化材料的硬度解析结果的综合分析，导出了用出服应力和加工硬化率计算材料硬度的简便公式。     

SIP和PCG2两种迭代法在地下水数值计算中的应用对比

对两种目前最受地下水工作者喜欢的数值迭代法SIP和PCG2做一对比 ,主要分析了这两种方法的原理及其使用效果的差异 ,并结合简单的实例进行验证 ,得出结论 :SIP法在方法本身和人为操作两方面都具有难以避免的不精确 ,而PCG2法则就这两方面而言却是一种行之有效、精确性极高的数值迭代法 ,而且在地下水数值计算领域具有很高的推广价值。     

异步电机旋转角度精确控制的研究与实现

在常规钻井作业过程中,导向钻井段若采用弯角式造斜动力钻具,容易产生钻具工具面漂移,导致井眼轨迹控制失败等问题,急需一种可以实现井下定向动力钻具工具面的动态控制方法。针对这一情况,提出了一种异步电机旋转角度的精确控制方法,该方法采用模糊控制并结合矢量控制技术对电机进行精确定位控制,通过MATLAB/Simulink仿真对算法进行了可行性分析,并在西门子SINAMIC S120室内实验平台上进行算法验证。仿真和实验结果表明,提出的控制算法可以实现电机的精确定位,设计的控制系统具有控制精度高、动态响应快等特点。用这种异步电机驱动顶驱/转盘,可为实现钻井现场对井下钻具工具面的精确控制奠定坚实的基础。     

基于重心法的模糊风险分析

为了使模糊风险分析理论在实际中的应用更有效,需要建立更合理的模糊数间的相似性测度公式.以往基于重心法所建立的模糊数间的相似性测度依据的都是近似的重心公式,缺乏理论根据.针对广义梯形模糊数,采用SCGM建立准确的COG公式,说明了基于此表达式计算广义梯形模糊数相似度的优势,从而克服了用近似重心公式得到的相似性测度公式的缺陷.结果表明:基于准确COG表达式所给出的相似性测度进行模糊风险分析,得到的结果可靠性更高,便于决策者作出更加准确的决策.     

求解凸集约束优化问题的共轭梯度的GLP投影算法

利用GLP投影技术 ,对凸约束的非线性规划问题构造了一个共轭梯度的GLP投影算法 ,在一维精确步长搜索下 ,给出了算法较强的全局收敛性结果 ,由于算法需要较小的存储量 ,特别适合于计算大规模的约束优化问题。该算法提高了梯度投影法的收敛速度。     

求解一类二阶边值问题的Adomian分解方法

利用Adomian分解方法近似求解一类产生于物理问题中的二阶障碍边值问题,并给出实现该方法的数值例子,以验证该方法的有效性.     

基于Tabu算法的声源定位方法

提出一种Tabu搜索算法的声源定位方法．该方法在获得声源信号后,使用基于声到达时间差TDOA方法计算信号的时间延迟,最后应用Tabu搜索算法搜索最佳声源位置．模拟结果表明,该方法是一种定位精度高、效率高的声源定位方法。