基于Boltzmann模型方程不同流区复杂三维绕流HPF并行计算

随着现代航空航天快速发展,是否能建立一套可有效模拟稀薄流到连续流各流域绕流问题统一算法,已成为工程应用部门和学术研究领域关心的问题。通过开展基于Boltzmann简化速度分布函数方程数值求解,发展起从稀薄流到连续流统一算法。借助区域分解并行化方法研究建立气体运动论统一算法并行方案,通过对统一算法进行HPF并行化程序设计及算法考验,拟定不同流域三维球体绕流及类"神舟"返回舱外形体绕流算例,进行HPF并行计算,并将计算结果与有关实验数据、DSMC模拟值进行定量比较、分析。研究表明,所发展的统一算法具有很好的并行独立性,基本达到了线性加速的并行效果,算法负载平衡和并行可扩展性较好,可望建立起新型的能可靠模拟不同流域三维绕流问题的HPF并行算法研究方向。     

FDTD-Diakoptics时域模函数分析

时域模函数的选取是使用Diakoptics技术分析微波结构的一个重要步骤.二维贝塞尔函数系作为Diakoptics技术应用于开放式微波结构中的时域模函数是适宜的.将一维傅里叶-贝塞尔函数展开定理扩展到二维,对二维傅里叶-贝塞尔函数系的完备正交性进行了分析证明,从而阐述了贝塞尔函数系作为时域模函数的有效性.最后比较采用二维傅立叶－贝塞尔函数系做模函数的FDTD-Diakoptics计算结果与传统FDTD计算结果,二者吻合良好.      

吸气式空天飞行器闭环上升制导研究

闭环上升制导是吸气式空天飞行器达到快速优化、实时规划以及自主制导的必然要求。采用GHAME吸气式空天飞行器作为研究对象,提出了闭环上升制导最优控制方案,重点论证了该方案不存在关于节流阀值的奇异问题,并阐述了最优推力控制的Bang-Bang控制。引入有限差分法求解两点边值问题,并通过终端时刻调节算法求解终端时刻自由问题。仿真结果表明,所提出的闭环制导算法是有效、可行的,具有显著的优越性。     

采用寄生单元的PIFA三频手机天线的设计

采用附加寄生单元的方式扩展频段,设计一种新型的PIFA三频手机天线。运用时域有限差分法(FDTD)计算该天线的回波损耗和方向图。仿真结果表明,天线在相应的三个工作频带(GSM900/DCS1800/ISM2450)内回波损耗S11<7.5dB(VSWR<2.5),增益大于0dB i,满足了无线通信系统对频段和带宽的要求。     

对电磁散射计算中连接边界条件的研究及改进

针对时域有限差分法计算电磁散射存在的问题，采用了三种改进措施：用一维差分迭代法取代传统的解析法求解入射场，有效地减少了入射波的泄漏；保持入射波的方向不变，而用旋转散射体来改变入射角的方法，简化了连接边界的计算过程；引入理想的开关函数，减小了入射波的冲击效应并缩短了稳态场的建立时间。用NACA0012二维翼型作为改进措施的算例，得到的RCS计算结果与Hoang Vinh等人给出的结果吻合的较好，说明改进措施有效。     

UPML吸收边界及其内部区域的统一建模方法

利用C＋＋语言的多态性实现了在FDTD计算中单轴各向异性完全匹配层（UPML）吸收边界与吸收边界内部计算区域的统一建模。首先构造基类一Yee元胞类及其继承类来分别封装UPML内部介质和UPML的电磁特性；然后分别创建基于以上两个类的对象数组来给UPML及其内部计算区域开辟计算空间;再构造基类类型的指针数组，并用以上数组的地址赋值；最后，所有的计算在指针数组空间完成。该方法避免了UPML与其内部计算区域间的数据传递，简化了编程。数值实验验证了UPML的吸收效果，证明了方法的有效性。     

稀薄效应对可倾瓦动压气体轴承性能的影响

以微型三可倾瓦动压气体轴承为研究对象,采用连续模型、一阶滑移模型和WU新滑移模型速度边界条件,建立考虑稀薄效应的滑移修正雷诺方程。结合牛顿迭代法和有限差分法求解修正雷诺方程,计算考虑稀薄效应的三可倾瓦动压气体轴承各瓦块压力分布和承载力。计算结果表明:三可倾瓦动压气体轴承偏心率越大,转速越大,压缩系数越大,轴承承载力越大;考虑稀薄效应后,计算出的可倾瓦动压气体轴承承载力明显下降,且随着克努森数的增大,WU新滑移模型计算得到的承载力明显低于一阶滑移模型。     

等离子体覆盖目标散射特性的RKETD-FDTD分析

采用一种既保证计算的高效率,又有较高的计算精度的龙格库塔指数时程差分时域有限差分法(RKETD-FDTD)研究了等离子体的散射特性.该算法解决了电磁波在色散介质中传播的计算问题,导出了在等离子体介质中RKETD-FDTD迭代公式.文中分别计算了等离子体平板的反射系数和非均匀等离子体覆盖导体柱的散射特性,所得结果与解析结果相符合,并且表明等离子体涂层选择合适的碰撞频率,能有效地减小目标的雷达散射截面(RCS).     

旋转冲压发动机高速动静混合气体轴承性能分析

为了满足旋转冲压发动机对高速支撑的要求,本文对动静压混合高速气体轴承进行理论分析与数值研究。首先通过旋转冲压发动机的工作条件确定了气体轴承的供气压力,对描述轴承内气体流动的雷诺方程采用牛顿迭代与有限差分法进行求解,获得不同偏心、不同转速下轴承内气体压力分布并分析动静压耦合机理。同时分析了不同供气孔排数对压力分布与承载能力的影响,给出了不同转速、不同供气孔排数下轴承所能支撑的最大转子重量,为下一步旋转冲压发动机转子系统设计奠定基础。