移动粒子半隐式方法GPU加速的双股射流撞击雾化模拟

为实现双股射流撞击雾化过程的高效数值求解并探究射流速度和撞击角度对雾化特性的影响规律，实现了移动粒子半隐式方法（MPS）GPU加速的双股射流撞击雾化模拟。GPU加速程序的最大加速比为16，取得了较好的加速效果。将GPU加速MPS方法应用于典型工况下的双股射流撞击雾化模拟，成功捕捉到了多尺度的液膜形成、液膜破碎成液丝继而破碎成液滴的瞬态过程，模拟得到的液膜破碎长度及雾化角度与试验较为吻合，误差分别为11.7%和0.5%，验证了GPU加速MPS方法在双股射流撞击雾化问题中处理能力。参数化分析了射流速度和撞击角度对液膜破碎长度、雾化角度及一次雾化液滴索尔直径的影响。结果表明撞击角度增加或者射流速度增加均会导致液膜破碎长度减小、雾化角度增加、一次雾化液滴索尔直径减小。     

微小卫星液化推进剂气化过程可视化检测方法

微小卫星在科学研究、交通导航、自然灾害预报、城市规划、环境监测、国防安全等领域应用潜力巨大.然而，作为常用于微小卫星系统的液化气推进装置，其推进剂存在气化不完全问题，导致推进性能下降.为了有效控制气化过程，研究了基于电容层析成像(ECT)技术的液化推进剂气化过程可视化和气相含率检测方法.为了提高测量信噪比和降低加工难度，设计了一个6电极柔性PCB传感器.针对6电极成像质量较差问题，在线性反投影(LBP)和Tikhonov正则化的基础上，提出了像素插值法，建立了灰度值 相含率映射模型.仿真结果表明，应用像素插值后，重建图像平均相对误差降低了7.72%，图像质量显著提高，相含率测量误差显著减低(不大于4.86%).最后，基于微小卫星推进剂气化的实际情况设计了模拟实验装置，证明了所设计的柔性PCB传感器和所提出算法及映射模型的可行性.     

多间隙润滑空载四连杆机构动力学分析

以空载四连杆机构为研究对象,分析间隙关节位置、数量及润滑对其动力学响应的影响问题。其中,考虑能量耗散的Lankarani-Nikravesh连续碰撞力模型被用来计算间隙关节处的法向碰撞力,摩擦力的计算采用改进的Coulomb摩擦力模型,而润滑力则采用Sommerfeld润滑条件下无限长轴颈-轴承的润滑力模型来计算。仿真结果表明不同位置处的关节间隙对动力学响应的影响不同,两个间隙关节对系统响应的影响比一个间隙关节大得多,而润滑关节能稳定系统的震荡,具有很好的缓冲作用。本文的研究更加真实地反映了机构的动力学特性,为机构设计及运动精度的分析提供了基础。     

基于气固两相双流体模型研究火箭发动机斜切喷管流场特性

为了研究火箭发动机(SRM)斜切喷管的两相流动特性,采用气体-颗粒相双流体模型,并结合多区域混合网格技术,对发动机斜切喷管内气相与颗粒相的相互作用规律进行研究,探索颗粒直径与颗粒质量分数变化对发动机喷管气固两相流动特性的影响。结果表明:固体颗粒相的存在,对发动机斜切喷管的流场结构产生重要影响,导致喷管轴线附近存在一个燃气流动速度较低,温度较高的区域。同时,喷管壁面附近存在无粒子区,随着颗粒直径的增加,无粒子区域的范围逐渐扩大。并且,颗粒直径越大,其运动速度越小,在喷管内的滞留时间越长。颗粒直径与质量分数的变化同样会影响发动机喷管的流场结构,随着颗粒直径的增加,发动机喷管轴线处气相马赫数先减小后增大,而燃气温度则先增大后减小;发动机推力的变化趋势与马赫数变化趋势相同,但两者并不同时达到极值点。颗粒相的质量分数越大,沿喷管轴线方向的气相马赫数和发动机推力越小,喷管两相流损失越大。     

风—车—桥系统车辆风荷载突变效应风洞试验研究

侧向风作用下,车辆通过桥塔或双车交会时车辆所受风荷载会发生突变,这将影响行车的安全性和舒适性。基于自主研制的移动车辆模型风洞试验系统,针对轨道交通车辆和公路交通车辆,分别采用三车模型和单车模型测试了车辆通过桥塔和双车交会时车辆风荷载的突变过程,讨论了风速、车速、车辆所处轨道位置及车辆类型等因素对车辆气动力系数的影响。研究表明车辆运行于桥塔区域及双车交会时,车辆三分力系数均有不同程度的突变趋势;车辆运动引起的列车风使车辆阻力系数的突变程度减弱,使桥塔遮风效应的影响区域变长;公路交通车辆风荷载突变效应较轨道交通车辆的要明显;双车交会时,背风侧车辆风荷载急剧减小,迎风侧车辆三分力系数变化较平稳。     

频域解模糊干涉仪测向方法

电子战作为现代战争中的重要组成部分,具有不可替代的作用。辐射源测向技术是电子战中的一个重要环节,对战场主动权的归属决定具有重要作用。常用的测向技术主要包括比幅、时差、干涉仪和多普勒等多种定位方式,其中干涉仪测向,因其工程实现简单、成熟且精度高的优势,在电子战中取得了广泛的应用。相对于传统干涉仪利用多基线、多观察角解模糊的方式,提出一种频域解相位模糊方法,挖掘信号内部的相位连续特性,利用固定基线-变化信号波长比的原理进行解相位模糊,简化了传统干涉仪设计与实现的复杂性。理论分析与仿真实验,证明了该方法具有较好的稳健性和测向能力,为解决传统干涉仪相位解模糊的问题提供了一种新思路。     

基于惯性系的光纤寻北仪双位置寻北算法

由低精度光纤陀螺(Fiber Optical Gyroscope,FOG)组成的寻北仪具有结构简单、成本低的优点,但易受地磁和车上复杂外部环境的影响.针对低精度FOG存在地磁零位,寻北仪对外部晃动敏感的缺陷,通过对陀螺进行地磁零位补偿保证陀螺零偏稳定性,在此基础上提出了基于惯性系的双位置寻北算法.算法分别在两个对位进行惯性系寻北,利用双位置对消原理获得不受陀螺固定零偏影响的方位角并完成水平陀螺固定零偏的估计.实验结果表明,陀螺零偏稳定性0.15(°)/h,加速度计零偏稳定性150μg的惯性器件精度下,车上寻北误差1倍标准差小于4.5mil、极差小于10mil、对准时间小于5min.与传统双位置算法相比,所提算法在晃动基座条件下具有对准精度高,环境适应性强的优点.     

双自由度侧杆操纵力测量系统设计与实现

在侧杆操纵的民机中,侧杆的操纵力需要满足飞行品质以及适航规章的要求,因此必须对侧杆的操纵力进行准确测量。针对侧杆具有的双自由度运动及侧杆表面形态复杂的特性,设计了一套操纵力测量系统。该系统能够精确控制侧杆的运动方向,使侧杆在一个平面内运动,并通过特殊的机制使力传感器与侧杆运动轴线垂直,保证测试的精度。基于LabView 设计了测试软件,能够实时地显示力、位移以及滞环曲线。     

Symmetry,reduction and relative equilibria of a rigid body in the J2 problem

The J₂ problem is an important problem in celestial mechanics, orbital dynamics and orbital design of spacecraft, as non-spherical mass distribution of the celestial body is taken into account. In this paper, the J₂ problem is generalized to the motion of a rigid body in a J₂ gravitational field. The relative equilibria are studied by using geometric mechanics. A Poisson reduction process is carried out by means of the symmetry. Non-canonical Hamiltonian structure and equations of motion of the reduced system are obtained. The basic geometrical properties of the relative equilibria are given through some analyses on the equilibrium conditions. Then we restrict to the zeroth and second-order approximations of the gravitational potential. Under these approximations, the existence and detailed properties of the relative equilibria are investigated. The orbit–rotation coupling of the rigid body is discussed. It is found that under the second-order approximation, there exists a classical type of relative equilibria except when the rigid body is near the surface of the central body and the central body is very elongated. Another non-classical type of relative equilibria can exist when the central body is elongated enough and has a low average density. The non-classical type of relative equilibria in our paper is distinct from the non-Lagrangian relative equilibria in the spherically-simplified Full Two Body Problem, which cannot exist under the second-order approximation. Our results also extend the previous results on the classical type of relative equilibria in the spherically-simplified Full Two Body Problem by taking into account the oblateness of the primary body. The results on relative equilibria are useful for studies on the motion of many natural satellites, whose motion are close to the relative equilibria.     

四阶常微分方程两点边值问题解的存在性

利用上下解的方法,讨论了非线性四阶常微分方程y(4)=f(t,y,y',y″,y)满足条件g0(y(a),y'(a))=0,g1(y'(a),y″(a))=0,g2(y″(a),y(a))=0h(y(c),y'(c),y″(c),y(c))=0的非线性两点边值问题解的存在性,其中函数f,gi和h是具有一定单调性质的连续函数。