基于均匀圆形天线阵的涡旋电磁波产生与接收误差分析

为分析均匀圆形天线阵产生与接收涡旋电磁波时的误差特性，研究天线阵元激励相位存在高斯分布误差、量化误差以及单个阵元误差时产生的涡旋电磁波幅相特征，计算轨道角动量模态并给出准确辨认模态时的各误差阈值，分析接收阵列与产生阵列不平行时的幅相分布.仿真结果表明，在各类相位误差条件下，涡旋电磁波主瓣幅度由环状变得不规则，相位在主瓣宽度内保持良好，轨道角动量模态在小倾斜角接收误差下不能辨认.研究结果说明涡旋电磁波对各类激励相位误差具有良好的抗干扰特性，对倾斜角接收误差具有较高的敏感性，这将为利用涡旋电磁波实现多路复用奠定基础.      

基于PM算法的涡旋电磁波引信超分辨测向方法

为提高防空导弹无线电引信在低信噪比（SNR）背景下的测向精度，提出了基于传播算子算法（PM）的涡旋电磁波引信超分辨测向方法。通过相控均匀圆阵依次发射不同轨道角动量模态涡旋电磁波照射目标，基于多发单收（MISO）模型推导目标探测回波模型；通过对回波方程的近似变形构造接收信号矩阵；采用PM算法构造空间谱函数，进行谱峰搜索，实现对目标水平方位角的估计。对所提方法的有效性进行仿真验证，结果表明，所提方法可在低信噪比、少阵元情况下实现对目标的精确测向。      

一种互相关法测量相位噪声理论及仿真分析

相位噪声测量是无线电计测领域的重要研究内容，随着信号源等各种信号仪器设备的不断发展，相位噪声测量技术方面也产生了更高的要求。介绍了互相关法测量相位噪声的理论与仿真分析方法，通过理论推导阐释了互相关法抑制干扰噪声的原理，在推论的基础上建立了基于MATLAB的仿真分析模型，仿真验证了不同互相关次数下，系统噪声底部的改善程度，并进一步分析了双通道相关性对互相关运算结果的影响，得到了对应的仿真验证结果，为相关的工程设计提供参考。     

航天器太阳能板振动单演多尺度相位测量

航天器柔性部件如太阳能帆板的振动影响其姿态镇定.本文提出了一种基于单演多尺度相位光流的航天器太阳能板振动光学成像测量方法.我们将太阳能板振动的测量看成是光流的计算,利用光流的计算来提取振动信息.首先,在单演多尺度空间表达太阳能板图像序列;然后,基于图像序列间的局部单演多尺度相位差,估计太阳能板振动产生的光流.为了提升光流计算精度,本文在高尺度空间估计粗糙相位差,再将这个粗糙相位差逐级代入低尺度空间,精确计算相位差.仿真实验数据和地面实验数据验证了本文提出方法的有效性.     

基于双阶涡旋光束的旋转测速精度提升方法

涡旋光束因其独特的螺旋型波前结构,在对旋转物体探测时会产生与转速成正比的旋转多普勒频移,双阶涡旋光束的转速测量精度是单阶的2倍,但探测过程的噪声干扰会引起测量精度的下降。首先,通过分析双阶涡旋光束的旋转物体速度测量机理,给出测量精度影响因素分析。其次,在给出测量系统设计的基础上设计物体转速提取算法思路。最终,对高斯噪声、乘性噪声、探测器累积时间和光束模式纯度这四种情况对于测速精度的影响进行分析。结果表明,高阶双阶涡旋光束能有效提升噪声环境下的测速精度,提高模式纯度至94%以上,探测器累积时间控制在0.49s以上可以获得更好的测速精度。     

小孔径多级孔板组件节流效应仿真

对小孔径多级孔板组件(简称多级孔板)节流效应进行仿真研究,发现这类仿真对初场要求非常严格,初场不合理很容易产生伪平衡问题,通过迭代计算寻找合理初场的方法解决了该问题.同时对孔径0.1 mm、孔径比0.025的多级孔板进行了数值仿真,仿真结果表明孔板数是影响多级孔板流量系数的主要因素.根据仿真数据给出多级孔板流量系数拟合公式,可以应用于工程设计计算.      

有源周期性结构控制电磁波反射波束指向研究

提出有源反射的概念.利用如光带隙电磁结晶结构、高阻抗结构等周期性结构的带隙特性和 阻抗特性,通过在类似高阻抗表面的周期性金属单元表面铺设有源器件--变容二极管,控 制周期性结构的性能,建立有源周期性结构,影响入射电磁波的传播特性,实现对反射波束 的指向的有源控制和有效改变.仿真实验证明采用单层或双层有源周期性结构表面,可以有 效控制反射波束的相位和角度指向.     

Kalman滤波在频率估计中的应用与仿真

推导并建立了Kalman滤波器用于频偏估计的仿真模型,提出先对信号倍频,而后进行差积运算,得出载有频偏二倍频信息的复信号,再用Kalman滤波器估计复信号的相位和相位变化率,避免符号相位模糊,运算简洁便于数字实现。设计了一个Kalman滤波辅助解调的系统模型,给出了仿真结果。仿真表明,Kalman滤波技术用于频率的快捕可以大大降低失锁概率。     

从空间飞行器入射进电离层的调制电子束产生的高频波辐射

在主动束-等离子体试验中,调制电子束从空间飞行器入射进电离层等离子体将会产生电磁波辐射,在不同试验条件下电磁波辐射机理也不一样,由电子束纵向约束性产生电磁波辐射是其中之一.对半无界稀薄调制电子束从空间飞行器入射进电离层等离子体时所产生的波现象进行了理论分析和数值计算.结果表明,当调制电子束沿磁力线入射时,会在电离层等离子体中产生高频电磁波辐射,该辐射主要集中在垂直于入射电子束运动方向的平面内.      

向阳面磁顶区可压缩涡旋诱发重联模拟研究:通量传输事件的形成和结构

本文用二维可压缩MHD模型,模拟研究了向阳面磁顶区的涡旋诱发重联过程。重联过程的结果形成了同心的磁流体涡旋。同时还对可压缩模型与不可压缩模型的异同点作了对比研究。结果表明,在同样条件下,可压缩情况的涡旋发展的增长率比不可压缩情况慢;结构特性无显著变化。本文指出,涡旋诱发重联是产生通量传输事件的一种重要机制。通量传输管可看作为磁流体涡旋管。对通量传输事件诸物理量(磁场、速度、密度、压力和温度)的分布特性作了模拟研究,可解释FTEs的主要观测特性。      

绕三角翼流动中的非定常现象研究

利用流动显示技术、片光技术及PIV技术,对三角翼面上的各种非定常特性做了研究.分别对涡层中的小涡结构,二次涡同主涡相互作用所引起的二次涡的喷射效应,螺旋破裂扰动的非定常特性,涡破裂点沿轴方向振动的非定常特性,以及完全分离流中的非定常特征进行了较为细致的研究,给出了不同扰动的频率特性.      

红外热波成像法测量薄板局部换热系数

通过连续激光调制对薄板试样进行局部周期加热，采用红外扫描测温技术记录动态温度分布。利用博里叶变换分析温度基波相位和幅值变化，进而推算壁面的局部换热系数。介绍了该方法的测量原理，在风洞中对两种不同厚度的薄板进行了实验研究，并对实验结果进行了分析和讨论。     

三角翼前缘涡破裂点脉动的实验分析

在水槽中和风洞中分别进行了流动显示和动态测压实验,目的是研究三角翼前缘涡破裂点的脉动现象.对流动显示图片中涡的破裂点位置进行统计和频谱分析,表明破裂点振荡存在双主频特征,位于0.07位置的主频对应着螺旋—泡—螺旋的转化过程,位于0.2~0.4之间的主频对应着螺旋形态破裂本身的小幅振动.对统计的破裂点位置数据做低通滤波后进行相关性分析,还表明了三角翼左右2个前缘涡的破裂点位置信号具有负相关性.进行三角翼表面动态压力测量,对压力数据低通滤波后做相关性分析,发现相同的一条前缘涡的动态压力信号在整个翼面上都具有高度的相关性.      

Determination of the Kelvin-Helmholtz Wave Parameters on the Magnetopause in Single-spacecraft Observations

Kelvin-Helmholtz (K-H) waves are formed from the triggeringof the K-H instability on the magnetopause, which is a candidatemechanism for solar wind entry into the magnetosphere, especially undernorthward interplanetary magnetic field conditions. In this study, aK-H wave event was identified from the observation of probe Bof the Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms (THEMIS) mission on 15 May 2008. A new method to determinethe wave parameters of the K-H waves in single-spacecraft observationsis proposed. The dominant wave period is determined by three kinds ofspectrograms for three key parameters, namely the ion density, the iontemperature, and the z component of magnetic field. The phasevelocity is estimated by calculating the center-of-mass velocity of thedetected K-H vortex region. This approximation is validated bycomparison with other alternative methods. The method to determine thewave parameters is a first step to further study K-H wave properties and their relationship with interplanetaryconditions.      

大迎角下小振幅振荡三角翼破裂涡的频率特性

在风洞和水洞中分别进行了小振幅振荡三角翼的动态测压和热膜测速实验,目的是研究振荡的无量纲频率 n 对于三角翼前缘涡的频率特性的影响.对风洞中测得的压力数据进行频谱分析,发现 n 值在0.018~0.036时,即与三角翼翼面上涡破裂点的振荡频率接近时,会发生耦合现象,使振动能量明显加强;对水洞中测得的速度数据进行频谱分析,则发现 n 在0.8~1.4的范围内,即与螺旋波的传播频率接近时,三角翼的振荡会使涡破裂点向后缘移动,延缓了涡的破裂,使螺旋波频率增大.     

同轴旋转倒置圆台环隙间流动特性分析

针对同轴旋转倒置圆台环隙间流体复杂流动问题, 对其环隙间流动特性进行了实验研究。重点进行染色液流动显示实验和PIV流场测速实验, 对实验结果做定性及定量分析, 研究内筒转速和环隙宽度对环隙间流动特性的影响。染色液流动显示实验和PIV流场测速实验分别定性和定量地展现了环隙间螺旋涡的产生及变化过程。对不同内筒转速和环隙宽度下的螺旋涡涡心运动周期进行分析, 结果表明, 内筒转速升高, 周期减小；环隙宽度增大, 周期增大。运用瞬时流动和时均流场解析了环隙间螺旋涡运动产生机制, 探究内筒转速和环隙宽度对3种雷诺应力大小的影响与分布情况。内筒转速变化, 雷诺径向正应力始终最大；环隙宽度变化, 雷诺切应力始终最小。      

关于行星际磁场螺旋扇形过渡区稳定性的分析

本文利用四层模式,讨论了ME型行星际磁场螺旋扇形过渡区的稳定性。结果表明:(1)ME型过渡区中可以激发三种大尺度波动,且三种波动都存在低频截止;(2)随着波数k增大,不稳定性的增长率都有上升的趋势,但其中A型波动的增长率存在一个极大值和一个极小值;(3)当k与扇形区中太阳风速度V_q呈平行或反平行时,波动最易被激发;随着k与V_q之间夹角变大,截止波长逐渐向短波段移动;当k与V_q相垂直时,波动则不能被激发;(4)当k与V_q夹角呈75°时,可以激发波长为5×104km、相速为340 km/s的波动,这与Voyager 1飞船在磁层顶处的观测结果相一致。由此推断,螺旋扇形过渡区中激发的波动可能是导致磁层顶K-H不稳定性的一种扰动源。      

角区三维漩涡流动的新分离结构

分别用数值计算和PIV(Particle Image Velocimetry)实验方法研究角区层流边界层三维定常分离的流动结构,证实了角区确实存在有别于传统分离现象的附着鞍点结构,对称面上游的流线并非从壁面向上抬起从壁面分离,而是经由空间某个奇点向壁面附着.角区马蹄涡的传统分离鞍点结构和附着鞍点结构之间存在着一定的演化规律,影响参数包括模型头部钝度、边界层厚度和雷诺数.一定的边界层和雷诺数条件下随着模型头部钝度减小,角区马蹄涡将从传统的分离鞍点结构逐步过渡为附着鞍点结构;对一定的模型若雷诺数越大、边界层越厚则角区流动越趋向于传统的分离鞍点结构,反之则倾向于附着鞍点结构.