热防护发汗冷却控制问题

发汗冷却控制问题的提出为避免高速飞行物发生形变提供了一条有效的办法，如何控制发汗量ｍＬ（或β）使飞行表面烧蚀满足设计要求是解决此问题的关键。本文从理论上探讨了该问题的一个解决办法。     

发汗冷却控制研究数学模型

本文根据有限单元中能量守恒原理推导发汗冷却控制研究的数学模型，并指出目前文献中的错误及产生错误的原因。     

层板发汗冷却数学模型与控制方程的求解

本文描述了结构层板与冷却剂相互之间存在温差的发汗冷却计算模型,导出了层板发汗冷却控制方程。对定常控制方程的积分求解方法和超临界状态非定常控制方程的数值求解方法进行了探讨,例举了液体火箭发动机推力室壁采用液氧作为冷却剂的计算结果。计算结果表明,基本模型符合实际的物理过程,求解过程直观简捷。由于冷却机理的类似,其数学模型与计算方法也适用于多孔材料等其它形式的热控制装置的发汗冷却研究。     

发汗冷却控制系统的参数辨识

本文针对飞行器再入全程热环境的地面模拟试验和飞行实测研究，应用发汗冷却控制技术，通过热层内点温度测量，引入敏感系数，给出热层加热面表面热流的参数辨识方法，解决了这一参数辨识定解问题的不适定性。由于应用了发汗冷却控制技术，避免了热层表面出现烧蚀，内点测温可以获得全程信息，因此为再入热环境的全程实验研究提供了实现的途径。本文参数辨识的计算结果与正问题的数值模拟结果吻合得很好。     

发汗冷却控制研究注记

发汗冷却控制问题属于前沿课题。近来新方法新观点不断出现，问题不断深入，成果迅速扩大。本文从数值方法和仿真，数学理论，控制理论，实验研究等方面进行小结。并总结了基本方程和给出了附加方程，便于算子空间讨论。     

发汗控制方程的直线解法

本文主要讨论了发汗控制问题的直线解法，对该问题的固定边界和活动边界情形，采用线方法分别空间离散化，得到两组常微分方程组，并且用隐式Ｅｕｌｅｒ方法对上述发汗控制系统进行了数学仿真，得到了热层温度随时间和控制参数变化特性曲线，它为研究发汗控制问题提供了数据分析依据。     

水发汗温度场控制问题的解

本文研究水发汗温度场控制模型导出的自由边界问题。在具有表面烧蚀的情形，证明了该问题解是存在唯一的。     

发汗控制第三边值问题解的稳定性

本文研究文献［１］导出的一类活动边界域上分布参数非线性控制系统，其背景是热防护中的发汗冷却系统。这类系统有第三类边界条件：活动的外边界。在域内还可以出现活动的弱间断面，文献［１］从计算机仿真证明了一维系统的适定性、稳定性、可测性和可控性，文献［２］、［３］从理论上证明了第二类边界条件下系统的解的存在性、唯一性和稳定性。本文证明了第三类边界条件下系统解的存在性、唯一性以及解的稳定性。     

半群方法在发汗控制问题中的应用

本文研究在高速飞行体飞行中出现的热防护发汗控制模型导出的自由边界问题，引入变换将其化为发展方程，研究其相应产生的发展系统，用半群方法证明了发汗控制边值问题解的存在性，唯一性。其方法对一般抛物算子非线性自由边界问题及高维问题也适用     

发汗冷却控制理论在电磁炮弹防热设计中的应用

本文探讨了发汗冷却控制系统的应用问题,重点讨论了将发汗冷却方法应用于电磁炮弹的防热设计,给出了不同出口速度的电磁炮弹所需携带冷却剂——液氦的质量。计算结果表明,在炮弹气动加热相当严重的情况下,用较少的冷却剂就可以保证炮弹在整个飞行过程中保持小阻力外形,从而验证了采用液氦发汗冷却防热的工程实用性。     

带烧蚀发汗冷却控制研究的特点——兼评“发汗冷却控制研究数学模型”一文

本文指出带烧蚀发汗冷却控制研究三方面的特点。同时指出,由于理解上的不当,文献[2]所指文献[1]的错误是不存在的。     

有烧蚀的发汗冷却控制系统动态性能的分析和数值模拟

一维有烧蚀的发汗冷却系统是一个可变域上的分布参数控制系统,本文将其转化为固定域上的定解问题。采用二阶精度无条件稳定的Crank—Nicholson隐式差分格式进行动态性能的数值模拟,给出热层温升分布、烧蚀量和烧蚀速度三者随时间的变化规律,以及烧蚀开始时间、结束时间和最大烧蚀速度三者与发汗量的关系等。这一数值模拟方法成功地克服了可变域给数值计算带来的困难。本文还通过理论分析,给出热层表面是否出现烧蚀的临界发汗量、表面烧蚀的终止时间和最大烧蚀速度。     

发汗冷却控制模型边界热流密度的辨识方法

对发汗冷却控制系统的边界热流密度的辨识方法进行了讨论 ;根据实际热层内点温度观测 ,建立了最小二乘指标泛函 ,从理论上证明了最小二乘可辨识性 ;应用最小二乘法及最佳摄动理论 ,给出了基于实际的适时点观测 ,确定了气动加热面边界热流密度的迭代算法。数据试验显示 ,无论是对边界热流的稳衡状态还是热流变化较快 ,此方法都是十分有效的。     

发汗烧蚀控制问题

本文讨论了一个发汗烧蚀控制问题。给出了系统的温度对发汗剂流量的单调性。通过应用算子半群理论和Ｈｉｌｂｅｒｔ空间的几何方法，得到了系统的最小范数控制的存在性、唯一性和可逼近性的结果。     

发汗控制系统的解对发汗剂流速的连续依赖性

本文研究发汗烧蚀控制问题的解及其解的性质。引入变换将含有附加方程的问题化为发展方程，通过应用算子半群理论，研究其相应产生的发展系统，证明了发汗烧蚀问题解的存在唯一性及其系统温度对发汗剂流量的连续依赖性。     

多维发汗控制方程的数学求解

本文给出了多维发汗控制方程的解析解。     

板带层流冷却仿真系统的研究

以2050热轧厂板带轧后的冷却过程为背景，对所建立的一套层流冷却过程的仿真系统的研究工作作了介绍。该项工作不仅建立了冷却过程的动态仿真模型，显示板带断面的温降过程，而且对板带轧后在输出辊道上的运行状况进行了全面的仿真，提供了层冷过程的输入变量、输出卷温、控制阀门数以及控制参数的各个显示窗口及画面。此软件包具有直观、形象、使用快捷、方便的特点，并为现场人员研究开发新产品提供了实验的软环境。     

层流冷却系统过程优化控制仿真实验平台

层流冷却系统具有强非线性、工况变化频繁、带钢温度不能连续测量等综合复杂性。由于复杂的优化控制算法难以直接在冷却装置上进行验证,从工程化角度出发,开发了分布式的层流冷却系统过程优化控制仿真实验平台。该平台由模拟现场层流冷却过程的虚拟对象仿真子平台、仪表与执行机构虚拟装置子平台、回路控制系统和过程监控实验子平台、优化控制实验子平台组成。平台之间交换的所有过程信号均为标准工业信号,实验结果表明该平台可以从工程角度进行优化控制算法的有效验证。     

发汗控制方程差分解法的并行化

本文给出固定边界发汗控制方程显式与隐式差分解法的并行化方法.数值试验表明隐式差分格式的数值稳定性的条件比显式差分格式的条件要宽松得多,这与理论分析的结果是一致的;数值试验还表明显式方法的加速比及效率均高于隐式方法,但隐式方法的时间步长可以放大,从整体上更节省CPU时间.本文给出固定边界发汗控制方程显式与隐式差分解法的并行化方法.数值试验表明隐式差分格式的数值稳定性的条件比显式差分格式的条件要宽松得多,这与理论分析的结果是一致的;数值试验还表明显式方法的加速比及效率均高于隐式方法,但隐式方法的时间步长可以放大,从整体上更节省CPU时间.     

一类大机动导弹的非线性控制问题

本文研究了大机动飞行情况下飞行器姿态控制系统的设计问题。首先，基于非线性系统输出解耦控制的设计思想，重点解决了一类既有姿态角控制要求，又有弹道设计要求的控制系统设计问题，设计得到一种复合控制规律。最后，通过数值仿真验证了该方法的有效性。