基于Matlab的导弹尾焰图形数据提取与分析

针对导弹红外探测系统设计的要求,设计并实现了基于Matlab 的导弹尾焰图形数据提取的技术方案.完成了导弹尾焰光谱数据的提取,并通过插值和拟合的方法平滑数据曲线以减小误差.通过分析比较,该技术方案获取的数据可靠,方便简明,可以满足导弹红外探测系统的尾焰特性计算,同时也可以实现任何带有坐标系的图形曲线的数据的提取.     

火箭尾焰等离子体浓度分布数值计算

在火箭尾焰电磁波衰减影响研究中,需要了解火箭尾焰流场等离子体浓度分布.使用数值方法计算了固体火箭尾焰流场参数,应用等离子体浓度计算模型,对火箭尾焰流场等离子体浓度分布进行了数值计算,并对仿真计算结果进行分析,为研究穿越火箭尾焰电磁波干扰提供研究数据.     

固体火箭尾焰等离子体特性影响因素数值

为研究固体火箭尾焰等离子体分布特性,采用CFD方法对不同工况下某型号固体火箭发动机尾焰进行了仿真,获得了尾焰流场温度及压强分布,并采用等离子体浓度模型计算了尾焰等离子体浓度分布。在此基础上,对尾焰等离子体频率进行了求解和分析,得到了其在尾焰轴线方向上的变化规律。分析结果表明,火箭尾焰等离子体特性对推进剂中Al含量的依赖性很高,随着推进剂中Al含量增加,尾焰温度升高,燃气电离度增加直至成为等离子体,尾焰等离子体区域范围增大;随着飞行高度的增加,尾焰等离子体区域位置后移。     

航天发射火箭尾焰冲击流场三维数值研究

航天发射时火箭燃烧尾焰冲击干扰效应对发射稳定性和发射架、导流槽等地面设施有重要影响。采用压力隐式算子分裂算法,通过求解Navier-Stokes方程,对火箭外流场、发动机燃烧室内与尾焰流场进行了一体化三维数值计算。得到了火箭发射后尾焰与地面撞击产生的冲击流场。结果表明:尾焰流场计算模型、方法与结果合理;尾焰冲击干扰效应会大幅提高地面附近的压力和温度。火箭尾焰撞击地面后,高温区出现在离地面一定距离的高温层内,此时地面附近为低速区。尾焰对其正下面的地面区域产生冲击最大,主要干扰区域集中于半径为15 m的圆形区域。     

煤粉无焰燃烧的数值模拟

用组分输运方法对煤粉的无焰燃烧进行了数值模拟,湍流采用Realizable k-ε紊流模型,颗粒相采用随机轨道模型,挥发分的析出采用化学渗透模型(CPD),湍流化学反应采用涡耗散模型(Eddy-Dissipation),煤粉颗粒表面燃烧模拟采用内表面化学反应动力学模型,辐射传热采用P-1辐射模型.结果表明,实验数据与数值模拟吻合良好;煤粉无焰燃烧时,燃烧反应发生在整个炉膛空间,炉内温度分布较均匀,温差为200K左右,燃烧呈现低O2浓度特征,NOx排放浓度较低.     

无焰燃烧炉膛传热的三维数值模拟

建立了燃气红外热水锅炉无焰燃烧炉膛内流动和传热的三维数学模型 ,通过数值计算结果和实验结果的比较 ,验证了数学模型的正确性 .给出了无焰燃烧炉膛传热的工程化计算公式 ,利用数值模拟的结果确定了公式中的2个关键系数     

火箭尾焰电磁特性参数对电磁波衰减特性影响研究

在电磁波波动方程WKB法近似解基础上,应用电磁波能量衰减计算方程,分析了电磁波在火箭尾焰中的传播与受干扰过程,研究了等离子体频率、自由电子碰撞频率和自由电子密度等火箭尾焰电磁特性参数对电磁波能量衰减特性的影响.结果表明,电磁波频率和尾焰电磁特性共同影响电磁波的衰减.     

中国地区凝结尾数值模拟分析

为了解中国地区凝结尾发生的时空分布特征和环境特征,按照Schmidt–Appleman标准,建立凝结尾发生模型,并基于全国大气探空数据,统计分析了2001年至2017年中国地区凝结尾特征。结果表明,近年来凝结尾的发生数量呈增长趋势,其与年平均湿度呈正相关,相关系数达0.96;大兴安岭地区、陕北地区、青海东南和川北地区以及天山地区是中国地区凝结尾高发地区,华南地区是凝结尾发生数量最少的地区;凝结尾发生数量季节差异明显,春夏多,秋冬少;凝结尾发生时环境的平均温度为-35.2℃,平均湿度为50.4%。高度7 000 m至12 000 m范围内凝结尾发生数量占总次数的79.5%;凝结尾在不同高度层发生的概率不同,调整航空器的飞行高度层,可使凝结尾发生数量平均减少24.9%。     

贴体坐标系下离散坐标法计算尾喷焰辐射特性

在计算尾喷焰燃气组分、辐射物性的基础上，用贴体坐标系下的离散坐标法(DOM)，研究了不同工况下尾喷焰的红外光谱辐射特性随飞行高度的变化特征，分析了介质的辐射物性对尾喷焰辐射特性的影响．研究结果表明：尾喷焰的辐射物性对尾喷焰辐射传输计算有很大的影响；在所考虑的工况下，与喷焰轴向全立的方向上光谱辐射最强。     

基于FWH方程的V型尾缘气动声学数值模拟

本文基于Navier-Stokes方程组对V型尾缘喷口喷流的外流场进行非定常数值模拟,利用流场模拟结果使用FWH方程计算V型尾缘喷口远声场气动声学分布。首先通过与实验进行对比验证该计算方法,后计算得到V型尾缘喷口远声场总声压级大小及指向性分布,从而对V型尾缘喷口的降噪性能有了进一步认识,通过对比找出了较为理想的V型尾缘喷口形式,为今后的实际运用打下一定基础。     

风、雨对某型导弹飞行过程影响的数学建模与仿真

导弹在飞行过程中不可避免的遇到各种外界干扰。其中环境对导弹飞行的速度姿态角的变化的影响尤为明显,所以研究导弹在风雨条件下的飞行是非常有必要的。为了研究环境因素对导弹飞行过程的影响首先建立导弹的运动学和动力学数学模型,然后建立风等的环境模型,再利用vc++通过四阶龙格库塔法进行仿真。最后得出导弹飞行过程中姿态角主要受风的影响,而雨由于只是宏观建模,对导弹的飞行过程影响主要是速度高度的影响较大。     

奥里油电厂烟羽传输与扩散的数值模拟

奥里油燃烧后的排放物温度以及SO2浓度比较大,为了对电厂周围环境质量进行分析,采用CFD软件进行模拟。模拟了奥里油电厂高架连续点源的烟羽传输与扩散, 根据湛江市有代表性的年平均气象数据,采用Fluent软件分析了不同大气风速和湍流度下奥里油电厂烟羽传输与扩散的特殊规律, 给出了描述大气污染的两个重要参数最大落地浓度及离源距离和烟羽中心线抬升高度及离源距离的下风向沿程变化情况。数值计算结果与烟气扩散理论和经验数据是相符合的, 所以该模型可以较好的模拟奥里油电厂烟羽的传输与扩散的特殊性,从而为该电厂的环境影响评价提供依据。     

导弹射流对进气道性能的影响

超音速战斗机发射导弹时,导弹发动机排放的燃气的温度很高。这种高温气体吸入进气道,使进气道里的气流温度陡然上升,并使进气道出口流场不均匀,致使发动机进口环境条件恶化,由此造成发动机喘振,甚至停车。采用计算流体力学方法,应用标准k-ε湍流模型和动态网格技术,对某型飞机发射导弹时的流场进行了模拟。计算分析了导弹射流对进气道性能的影响。数值计算结果反应了随着导弹移动进气道流场的变化情况,对于设计导弹发射点位置及进气道结构有一定的意义。     

垂直轴风力机叶片与圆柱形塔架相互干涉的数值模拟

为了研究垂直轴风力机叶片与中心圆柱形塔架之间的相互干涉,以Sandia型达里厄风力机为研究对象,建立二维模型。基于Spalart-Allmaras湍流模型,对三叶片Sandia型达里厄风力机在四个不同位置,进行了多组工况的数值模拟。研究分析了叶片与圆形塔架相互干涉的二维物理特征、叶片吸力面负压面积大小的变化、叶片表面所受压力规律性的变化与影响圆柱塔架的升力和阻力系数的原因。研究结果对于揭示垂直轴风力机风轮尾迹的物理机理,优化风力机结构,增加风力机的气动弹性稳定性和减少噪声辐射有重要的理论价值。     

三峡库区地下水双酚A运移数值模拟

双酚A（BPA）是一种能够对人类及动物产生重大威胁的环境雌激素。以BPA为目标污染物,以三峡库区重庆市茶园新区为例,利用VSAFT2软件建立地下水水质模型并分析库水位变化、地层非均质条件和土壤吸附作用因素对BPA在地下水环境中运移规律的影响。研究中通过假设茶园新区渗透系数分布特点,以变异系数为非均质划分标准,模拟了变异系数分别为0.237、0.529和0.748条件下,BPA在地下水中的运移过程。结果表明：BPA运移速率和运移量随水头边界值的增加而增加,运移能力与地下水水力梯度值呈现正相关;非均质性越强,BPA运移速度越慢;土壤吸附作用在一定程度上会阻滞BPA在地下水的运移过程,对流与弥散均发生延迟;经参数敏感度分析,饱和渗透系数对模拟结果的影响较大。     

基于FLIC软件的生物质层燃数值模拟

为了优化链条炉燃烧,基于FLIC模拟平台对我国东北地区某7 MW生物质层燃热风炉进行数值模拟.模拟结果表明,燃烧过程大致可分成3个阶段,依次是位于炉排上0～0.5m的水分蒸发段、0.5～2.1m的挥发分逸出燃烧段以及1.0～2.8m固定碳燃烧阶段.该燃料挥发分占比较高,析出后床层厚度明显减薄,一次风温过低导致固定碳燃尽率低,所以可以适当提高一次风温.根据燃料处于不同燃烧阶段,按需供风,如,在挥发分逸出燃烧阶段提供总风量的80%～90%,在固定碳燃烧阶段提供总风量的10%～20%,以此提高燃烧效率,并可以根据烟气温度对拱角以及炉拱覆盖长度进行结构优化,增强炉拱的引燃以及燃尽作用.本文根据模拟所得结果提出对一次风以及其供风方式的优化策略,从而达到优化燃烧的目的.     

砾石对砂砾岩力学特性影响的数值模拟

基于物理实验,对砂砾岩中砾石与基质的力学参数进行定量表征,结合数模实验,研究了砾石粒径和力学参数对砾岩整体力学特性的影响规律.结果 表明:砂砾岩内部介质力学非均质性极强,砾与砾之间的力学性质差异可超过砾与基质间的力学性质差异,强刚度差异导致砾石与基质的胶结处易形成强应力集中;随着粒径增大,砂砾岩的强度和变形参数呈对数增加,但非均质性增强,强度稳定所需的实验尺寸也增加;砂砾岩的力学参数与对应的砾石力学参数呈对数增长关系,但砾石强度对砂砾岩强度的影响存在一个阈值;砂砾岩力学参数评价需要结合砂砾岩多介质力学信息,在多源信息融合基础上,建立考虑砾石强度、粒径等砾石特征参数的岩石力学测井评价体系,这对推进中国砂砾岩油气资源高效开发具有重要的意义.     

碳酸盐岩溶孔溶洞型储层双侧向测井响应数值模拟

碳酸盐岩溶孔溶洞型储层的测井识别、有效性评价和流体性质判别等非常困难,其主要原因之一是双侧向电阻率测井的响应特征复杂。为了深入研究碳酸盐岩溶孔溶洞型储层不同储集空间特征与双侧向电阻率测井响应之间的关系,根据双侧向电阻率测井恒流式工作原理,基于有限元数值模拟技术,建立了双侧向电阻率仪器模型和碳酸盐岩地层模型,并分别对不同尺寸的溶孔型储层、圆形溶洞型和椭圆溶洞型碳酸盐岩储层的双侧向电阻率进行了模拟。结果表明：(1)有限元方法可实现双侧向测井的连续测量模拟,使用全局常微分方程可满足监督电极间的电位平衡;(2)深侧向电极系系数为0.693 m、浅侧向电极系系数为1.222 m;(3)溶孔型储层、圆球状溶洞储层、椭圆球状溶洞储层段深浅双侧向电阻率在围岩电阻率的基础上大幅度下降,但电阻率值下降程度、电阻率形态、深浅双侧向差异特征等受储层类型、溶洞尺寸的影响而差异较大。     

克孜河渡槽风荷载数值模拟

为了探究风荷载对克孜河渡槽结构的影响,考虑到经济成本和时间成本,采用数值模拟进行研究。本文基于流体力学CFD理论,利用Midas NFX CFD软件研究克孜河渡槽的风场环境及风荷载响应,模拟不同风攻角条件下风荷载对渡槽的影响,通过与已有的风洞试验结果对比分析,来验证数值模拟结果的可靠性,深入剖析了风攻角变化对渡槽的影响,并采用数值模拟与单因素方差分析相结合的方法,验证了风攻角变化对渡槽三分力系数的影响。计算结果显示风攻角对三分力系数有显著影响,以及数值模拟可以快速高效的模拟出克孜河渡槽周围复杂的风场环境,能直观反映渡槽表面负压区的分布规律,研究成果对渡槽风荷载的结构设计具有一定的参考意义。     

一个用于战区反导的决策仿真模型

基于运筹理论和战区反导作战决策仿真需求 ,提出了战区反导决策仿真的概念和方法 ,建立了战区反导决策仿真模型 .