基于反馈定理的IB-LB方法(英文)

格子波尔兹曼方法(Lattice Boltzmann method,LBM)和浸入边界方法(Immersed boundary method,IBM)皆为近年来发展的可替代Navier-Stokes(N-S)方程求解复杂流体力学问题的数值模拟方法。本文采用浸入边界-格子波尔兹曼方法(IB-LBM),将IBM作为一种边界处理格式应用到LBM中,模拟了静止单圆柱及并排双圆柱绕流,与文献对比结果吻合良好,证明该方法具有模拟复杂边界物体绕流的能力。与采用虎克定理、直接力法计算体积力项的传统方法不同的是本方法运用反馈定理,即采用流场和流场内物体之间的速度、位移反馈来计算体积力项,使得该方法易于实施并具有优良的并行性。     

Lattice Boltzmann Flux Solver： An Efficient Approach for Numerical Simulation of Fluid Flows

A lattice Boltzmann flux solver （LBFS） is presented for simulation of fluid flows. Like the conventional computational fluid dynamics （CFD） solvers, the new solver also applies the finite volume method to discretize the governing differential equations, but the numerical flux at the cell interface is not evaluated by the smooth function approximation or Riemann solvers. Instead, it is evaluated from local solution of lattice Boltzmann equation （LBE） at cell interface. Two versions of LBFS are presented in this paper. One is to locally apply one-dimensional compressible lattice Boltzmann （LB） model along the normal direction to the cell interface for simulation of compressible inviscid flows with shock waves. The other is to locally apply multi-dimensional LB model at cell interface for simulation of incompressible viscous and inviscid flows. The present solver removes the drawbacks of conventional lattice Boltzmann method （LBM） such as limitation to uniform mesh, tie-up of mesh spacing and time interval, limitation to viscous flows. Numerical examples show that the present solver can be well applied to simulate fluid flows with non-uniform mesh and curved boundary.     

采用格子Boltzmann方法对低雷诺数平面射流的流场分析(英文)

采用格子Boltzmann方法对雷诺数(基于射流出口宽度和出口最大速度)为42和65的二维不可压缩平面射流进行了数值模拟。研究结果表明,在射流的自相似区,射流中心轴线速度按-1/3指数规律衰减并且射流按2/3指数率扩展,与理论分析及实验结果吻合。在射流的远场区域,中心轴线上瞬态速度的时间历程与频谱分析展示出速度的周期变化特性,并且周期性分量引起的相互作用不应被忽略;相比较而言,速度的周期性分量在近场区不明显。     

基于格子Boltzmann方法的可压缩翼型绕流模拟

采用能够恢复可压缩Navier-Stokes方程的耦合双分布(DDF)格子Boltzmann方法(LBM)模拟了贴体网格下的NACA0012翼型绕流.首先在Ma＝0.5,α＝0.0,Re＝5 000状态下通过模拟低雷诺数流动检验了该方法;然后分别在Ma＝0.5,0.85和1.2,α＝-0.05,1.0和0.0状态下进行了模拟,并在Ma＝0.85时通过加密网格得到了更好的结果.为了避免转捩问题采用了无粘边界条件进行模拟,但得到的压力系数与实验结果吻合良好,证明了该方法的可靠性并显示了其模拟可压缩的潜力.该方法在翼型绕流上的应用为湍流流动的数值模拟提供了基础.     

基于模糊理论和灰色关联分析的飞机相似性评估方法

提出了基于模糊理论和灰色关联分析的飞机相似性评估方法,该方法主要由语义变量的三角模糊转换模型和灰色关联分析方法组成.本文选取了飞机的9个属性,用来评估新旧机型之间的相似性,并选取正处于研制中的某新型飞机X作为实例进行分析.分析表明,该方法的相似性评估结果符合生产实际.     

用任意拉格朗日--欧拉方法求解流体力学方程组

从积分形式的二维Lagrange流体力学方程组出发，用有限体积格式进行计算，针对不规则的四边形网格，在用次级网格的方法确定网眼内物理量的梯度的基础上，提出一种体积加权的方法来构造网眼内的线性插值多项式。将新网格进行了细划，先确定新网格小网眼中心点的密度，将小网眼的质量直接计算出来，再计算新网格的质量，然后确定相应的密度，从而实现高精度重映。最后用ALE方法进行数值模拟，得到了预期的效果。     

高阶(2+1)维色散长波方程的孤波解

为了求高阶(2 1)维色散长波方程的精确解，先通过变换将其变为一个简单的方程．然后利用各种方法求该方程的精确解，最后再通过变换得到了高阶(2 1)维色散长波方程的若干新孤波解，本文简化了求非线性模型精确解的双曲正切函数法、双曲函数法、平衡齐次法及扩展的双曲正切函数法等方法。     

基于Choquet积分的层次多属性决策方法研究

为了解决贫信息情形下基于关联的复杂系统决策问题,本文提出一种基于Choquet积分的层次多属性决策方法。该方法首先通过判断矩阵求解决策属性的Shapley值,然后通过Marichal熵理论计算属性和属性集的重要程度,最后通过Choquet积分自下而上计算方案的综合评价值并以此对方案进行排序。最后的算例验证了新方法的合理性和可行性。新方法中属性和属性集权重的确定仅需Shapley值的判断矩阵信息,故大大降低了决策者的工作量。此外,新方法也可用于对属性间相互独立的多属性决策分析问题求解。     

一种针对铆接结构进行疲劳寿命评估的新方法

提出了一种针对铆接结构进行疲劳寿命评估的新方法。首先,运用弹塑性理论模型求解出铆接造成的铆钉孔周边的残余应力。然后,通过三维弹塑性、接触非线性有限元分析(Finite element method,FEM),计算出载荷传递引起的铆钉孔周围的应力分布。将这两个应力场进行叠加,并将沿径向距离疲劳危险部位应力最大处特定距离的点的应力,对照相关材料的光滑试件S-N曲线进行插值,得到疲劳寿命的评估结果。新方法与应力严重系数法(Stress severity factor,SSF)法进行了对比,并通过试验验证了该方法的可行性和准确性。     

基于传递闭包法的航班分类模型及在航班排序中的应用

提出了一种基于传递闭包法的进/离场航班分类方法.首先对模糊集合理论和传递闭包算法作了简要的介绍,然后在考虑4种不同因素的条件下建立了航班分类模型,并给出了各类航班单位时间延误成本的计算公式.最后以终端区航班排序模型为例,对该方法进行了仿真,并与传统航班延误成本分类方法进行了比较.仿真结果表明,该方法有助于减少航班延误损失,优化进/离场航班队列,提高空中交通管理效率.     

一种基于白噪声的多点激励随机信号生成方法

为提高多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)线性随机振动试验系统中具有相关特性的多路驱动信号生成精度,基于驱动谱非负定Hermite特性及矩阵分解理论提出了一种CD(Cholesky decomposition)白噪声滤波信号生成方法。构造具有特定"频响特性"的传递系统,将一系列独立白噪声通过该系统得到具有预期相干特性、相位差以及自谱的平稳随机信号。建立悬臂梁两输入两输出线性振动系统仿真模型,将传统傅里叶逆变换时频转换方法与CD滤波法生成的驱动信号进行对比分析。结果表明新方法精度与参考值误差不足1dB。两轴振动试验验证结果表明,应用CD法既满足工程实际标准需求,又为振动环境试验提供理论依据。     

自动生成有限元四边形网格的铺筑法

对一种新的网格生成技术Paving(铺筑 )法 ,进行了分析和研究 ,铺筑法用全部都是四边形的网格生成任意的二维几何图形 ,文中研究了算法的理论依据和技术要点 ,并评估了算法的使用价值。     

任意轮廓线图形的快速扫描线转换

多边形的扫描线转换和区域填充是光栅图形面着色的两种主要方法。前者速度快，但对多边形轮廓线的形状有一定要求；后者无此限制，但须访问区域内的所有象素点，填充速度慢。本文基于对轮廓形状信息的分析，提出了一种任意封闭轮廓线图形的快速扫描线转换方法，它无需访问映象内存即可完成任意封闭轮廓线图形的扫描线转换，保持了多边形的扫描线转换与区域种子填充两种方法的优点，避免了各自的不足，因此具有更一般的应用适应性及更高的转换效率。     

核统计分析和监测方法处理多模式批处理过程

提出了一种解决批处理过程多种工作模式故障检测问题的方法。该方法从多种工作模式中提取各个模式相类似的信息,解决了该工作模式下故障检测建模问题;将核函数应用到算法中,利用核技术提高算法处理非线性数据故障检测的能力;将在每种工作模式下的数学模型进行分解,将反映相似信息和各个模式不同的信息进行分离,并分别建立故障检测模型,通过分析可以辨别出当前所处的工作模式,并且有效地检测故障的发生。     

基于半实物仿真的导弹批验收试验方法

针对传统"飞了买"批验收方法效费比较低的问题,提出一种基于半实物仿真的导弹批验收试验方法。首先进行导弹试验准备,对原有的抽样方法进行了改进;其次将导弹部件与仿真设备相连接,进而依照工作时序开展仿真试验;最后对仿真结果进行评定,以决定是否接收该批导弹。由于采用半实物仿真无需发射和破坏被试验导弹,因而可以节约大量成本;同时,采用半实物仿真可以测试导弹在不同战场环境下的作战效能,具有"飞了买"验收方法无可比拟的优势。试验结果证明了该方法的有效性。     

桨尖下反对旋翼BVI噪声特性的抑制分析

基于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法,分析研究了新型下反桨尖对前飞状态旋翼桨/涡干扰(Blade-vortex interaction,BVI)噪声特性的影响。首先,通过求解Navier-Stokes方程获得准确的噪声声源信息,湍流模型采用一方程S-A模型。采用双时间法进行时间推进,为了提高流场的收敛速度,在伪时间方向上使用高效的隐式LU-SGS格式推进,并采用并行算法进行加速。然后,在获得的可靠声源信息基础上,采用基于FW-H方程的Farassat 1A公式求解噪声。对有试验结果的算例进行了对比计算分析,验证了本文噪声预测方法的有效性。在此基础上,针对具有典型BVI噪声特征的前飞斜下降状态,开展了不同下反角度桨尖新型旋翼噪声辐射特性的计算分析,通过噪声辐射球的对比结果表明,选择适当的下反桨尖,可以有效地降低前飞斜下降状态下旋翼BVI噪声,从而达到较好的旋翼噪声抑制效果。     

一种基于数字信号处理的阻抗参数测量新方法

利用数字信号处理理论与技术提出了一种阻抗参数测量新方法,即采用任意的周期信号作为测量的激励信号,激励信号的信噪比可以很低;采用高镜频抑制比的数字正交采样滤波器得到被测阻抗和标准阻抗上的电压采样序列的同相分量与正交分量,并据此确定被测阻抗参数,该方法能得到较高的阻抗参数测量精度和较宽的测量范围,并且硬件电路实现比较容易.文中给出了计算机仿真分析和硬件实现系统的实验结果,证明了新方法的有效性和正确性.     

内啮合变厚齿轮副斜向插削工艺的研究

提出了用同一把插齿刀加工一对内啮合变厚齿轮副中内外齿轮的新加工方法。通过对斜插后齿轮的齿面方程的推导和误差分析，详细论证了该加工方法的可行性，并给出了最佳斜向插削角度的计算公式。分析结果表明：该种加工方法所产生的齿形误差很小，且两齿轮分度圆上的压力角基本相同，这就能够保证两齿轮的正确啮合传动。而且通过实例验证了两变厚齿轮斜向插削角度计算公式的正确性。最近利用该加工方法已实际加工出两对内啮合变厚齿轮副，并已应用在一新型减速器中，效果很好。理论和实践证明，该加工方法能够利用国内现有的设备加工出高精度的内啮合变厚齿轮副。     

基于小波理论的岩体质量声波多参数分级方法

文章在传统的超声波速分级基础上,通过对超声信号的小波变换及频谱分析,提取不同频段的超声波动力学参数,综合考虑超声波运动学和动力学特征,采用系统聚类和逐步回归法确定分级因素、归一化后的多元线性回归法确定分级模式,建立了基于小波理论的岩体质量声波多参数分级方法.经过对比分析,证明新方法可提高声波岩体质量评价方法的可靠性和准确性.     

飞行器燃油系统气动热试验与数值分析研究

气动加热与结构热传递耦合问题在航空航天领域非常重要。指出耦合性在试验与分析过程中的必要性。针对存在的耦合性,阐述了将结构热试验和气动加热计算相结合,提出模拟全弹道的全方程热流密度控制方法,实现气动热分析与热试验相耦合的试验控制。为飞行器燃油系统的气动加热和结构热响应耦合分析提供了一个解决思路,同时为结构热试验热载荷条件的制定提出了新的方法,对应用复杂防热结构的飞行器的气动热分析和结构热试验具有重要的意义。数值仿真结果与试验结果进行了对比,两者吻合得较好。