SMFSIA/CAG快速计算二维分形粗糙面的电磁散射特性

应用稀疏矩阵平面迭代/规范网格法(sparse-matrix flat-surface iterative approach and canonical grid method,SMFSIA/CAG)快速计算了二维分形粗糙面的电磁散射特性。在SMFSIA/CAG中,基于迭代法的原理,通过加快迭代收敛速度和加速矩阵向量积两个方面对该算法进行了改进,推导了关于平面展开的高阶泰勒级数展开公式,并对近场相关距离和泰勒级数展开阶数对算法效率的影响进行了分析。SMFSIA/CAG的应用降低了计算量,实现了对二维分形粗糙面电磁散射特性快速、准确地仿真计算。     

基于多层等值面的电磁环境三维可视化研究

电磁环境三维可视化是目前虚拟战场环境中亟待解决的问题之一,提出多层等值面的方法来表现三维电磁环境。数据生成采用了Longley Rice电波传播模型,该模型考虑地形遮挡以及大气影响,计算生成了用频设备的三维空间电磁波强度值。为了直观表现电磁波强度在空间中的分布范围,采用多层Marching Tetrahedra(MT)等值面的方法,表现了多个不同强度大小的电磁环境分布,解决了面绘制方法在对体数据内部数据细节表现不够的缺陷。为了提高电磁环境的可视化性能,充分利用现在图形处理器(graphic processing unit, GPU)的通用计算能力,实现了硬件加速多层等值面一起提取输出的方法,降低CPU计算负荷,加快了等值面提取速度。最后实现了一个可实时交互的电磁环境三维可视化系统,实验结果表明该方法表现了用频设备在虚拟战场环境中的三维电磁态势,对于用频设备选址和无线通信规划都有一定的辅助作用。     

基于响应面法的汽车侧撞安全性仿真优化

建立了整车侧撞有限元模型.通过与碰撞试验结果对比验证了该模型的可靠性.考虑汽车侧围结构的碰撞安全性,由整车侧撞有限元模型导出了侧围子结构模型.采用响应面法进行了车身侧围结构仿真优化.仿真结果表明:基于响应面法的子结构模型可将汽车侧撞安全性优化时间缩短至传统整车模型方法的五分之一.优化后的胸部损伤指标明显降低,满足侧撞乘员保护要求.     

不确定非线性跳变系统滑模耗散控制

针对既含有连续时间演化,又含有马尔可夫事件驱动的一类非线性不确定混杂动态跳变系统,研究相异滑模面上的耗散控制问题。对于跳变系统所具有的匹配的不确定性,可根据滑模控制理论,设计比例-积分多滑模面及相应滑模控制器。与此同时利用耗散控制理论并结合线性矩阵不等式,得到存在非线性和非匹配不确定性滑模面的无记忆状态耗散控制器。如此,系统滑模耗散控制器便可给出。最后数值事例验证定理的正确性。     

截面突变的座椅多级弹射筒内弹道仿真

以往研究中对多级弹射筒和压力有效作用面的影响重视不足,并且所建模型通用性差.在分析弹射机构工作过程的基础上,建立了适用于套筒式弹射机构的内弹道模型,以火药质量和机构行程控制数学模型的解算流程,并与实测参数进行了对比,误差在0.9%～2.4%之间,说明模型可靠性;利用此模型分析了压力作用面对其性能的影响,得出结论:1)弹射筒工作期间作用面积A对其性能影响显著,弹射筒直径相差0.01m性能参数误差可达15%左右;2)对于套筒式弹射机构性能计算,近似处理会得出大于实际值的结果,因此必须将有效作用面突变效应考虑在内.     

引入生态修复技术的太湖流域生态补偿方案

针对生物膜法、活性污泥法等适用于点源污染治理的技术无法有效解决面源污染的问题,引入生态修复技术,选取美人蕉作为修复植物,构建了太湖流域污染治理生态补偿模型。并以2005年太湖流域COD削减为例进行分析,结果显示:通过生态补偿方案激励太湖流域苏浙沪各地区合作治污可降低流域治理成本约5%,引入生态修复技术可进一步降低合作治污成本约12%;引入生态修复技术后,为促进苏浙沪各地区合作治污,提升整个流域的治理效率,应建立流域地区间生态补偿机制,太湖流域实证研究确定了地区之间的补偿标准:浙江省对江苏省、上海市的COD生态补偿价格为6648.30元/吨、8164.21元/吨。     

改进多相粒子群算法反演粗糙面下方导体目标

提出了一种能快速有效反演介质粗糙面下方导体目标参数的方法--改进多相粒子群算法,优化以双站散射系数的测量值和理论计算值为偏差的目标函数,当目标函数达到最小值时,实现地下目标参数的反演。为加快反演过程,提高反演精度,正问题采用了快速互耦迭代算法这一数值算法来快速准确求解双站散射系数。逆问题采用了基于子群和母群交叉搜索机制以及小种群策略的改进多相粒子群算法,能减少目标函数计算次数（对应正问题计算次数）、提高全局寻优能力。文中反演了一维粗糙面下方截面为圆柱和任意连续形状的导体目标,仿真实验验证了算法具有较好的反演精度和较强的抗随机噪声能力。     

高超声速飞行器动态面控制系统设计与仿真

针对高超声速飞行器飞行高度和飞行马赫数变化范围大,其数学模型具有严重非线性、不稳定性、多变量耦合以及不确定的空气动力学参数等特点,提出了动态面控制方法为其设计飞行控制系统。该方法通过构造动态面变量并根据能达条件,来设计中间的虚拟控制信号和最终的控制信号。通过在控制律设计过程中增加一阶动态滤波器,避免了设计过程中对非线性虚拟控制信号的微分,大大减少了控制律的计算量。并以某常规高超声速飞行器纵向模型为对象进行仿真。仿真研究表明该控制方法较好的实现了高超声速飞行器对指令信号的跟踪。     

MPI并行矩量法计算二维粗糙面波束电磁散射

通过有限脉冲响应滤波器理论和快速傅里叶变换方法,模拟了二维高斯随机粗糙面。从电场积分方程出发,利用RWG (Rao-Wilton-Glisson)基函数矩量法结合Galerkin方法,在PC集群并行平台上研究了二维导体高斯粗糙面对波束的电磁散射特性。为使得PC集群信息传递接口(message passing interface, MPI) 并行平台上各参与运算的各进程的负载平衡,对整个阻抗矩阵按行分块,并详细讨论了并行共轭梯度法求解矩量法矩阵方程的并行实现过程。最后在PC集群MPI并行平台上进行数值实验,分析了在波束入射条件下,均方根高度、相关长度和极化方式对二维导体高斯粗糙面的电磁散射特性的影响。     

炮采煤层工作面瓦斯涌出规律的数值模拟研究

研究煤层瓦斯在采动影响下的流动规律是煤矿安全生产的一个关键性问题.考虑爆破振动和固体骨架可压缩因素,建立了炮采煤层掘进面煤与瓦斯流固耦合数学模型.应用FLAC3D差分程序,利用fish语言将变化的孔隙率和渗透率引入到计算中,模拟了煤层在爆破振动作用下掘进面瓦斯流动规律.仿真结果表明:炮采煤层工作面处岩体受振动影响破坏程度较大,巷道顶板位移较小,岩体的破坏主要集中在工作面附近;煤层中的瓦斯压力由远处至工作面逐渐减小,距工作面5米以内的煤层瓦斯压力梯度较大;炮采时,掘进面附近瓦斯压力梯度较大,沿掘进方向孔隙压力呈非线性分布,机掘时,沿掘进方向孔隙压力呈线性分布.