RBF整体网格变形技术与多体轨迹仿真

在多体分离的CFD动态轨迹仿真中,计算网格需要准确刻画固壁边界之间幅度很大的相对运动。理想的状况是采用整体网格,在不增删网格节点和不改变原网格拓扑结构的条件下,通过网格变形来刻画多体边界间的相对运动。为此,以先前发展的径向基函数(RBF)网格变形技术为基础,通过引入一种改进的拉普拉斯光顺算法,大幅改善了单独RBF网格变形技术在处理大幅度边界位移时的网格质量下降和网格拓扑破坏问题,成功实现了多体分离中的超大幅度网格变形。在改进的拉普拉斯算法中,针对四面体、三棱柱、六面体、金字塔四种网格单元类型提出了一套统一的网格质量评估标准,并将其用于非结构混合网格下的拉普拉斯光顺。通过耦合求解非定常Navier-Stokes方程和刚体六自由度运动方程,利用典型跨声速下机翼与外挂物分离问题对以上网格变形和光顺技术进行验证,将计算获得的外挂物投放过程的空间位置、姿态角和气动力与风洞实验结果进行了对比分析,结果显示:在不采用网格嵌套和局部重生的前提下,与改进的拉普拉斯光顺相结合的RBF网格变形技术可以有效地解决多体分离过程中的网格大幅度变形问题,且网格质量能够满足精确刻画外挂物投放飞行轨迹的要求。     

Mechanism of unconventional aerodynamic characteristics of an elliptic airfoil

Abstract The aerodynamic characteristics of elliptic airfoil are quite different from the case of conventional airfoil for Reynolds number varying from about 10~4to 10~6.In order to reveal the fundamental mechanism,the unsteady flow around a stationary two-dimensional elliptic airfoil with 16%relative thickness has been simulated using unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes equations and the γ-Reθt transition turbulence model at different angles of attack for flow Reynolds number of 5×10~5.The aerodynamic coefficients and the pressure distribution obtained by computation are in good agreement with experimental data,which indicates that the numerical method works well.Through this study,the mechanism of the unconventional aerodynamic characteristics of airfoil is analyzed and discussed based on the computational predictions coupled with the wind tunnel results.It is considered that the boundary layer transition at the leading edge and the unsteady flow separation vortices at the trailing edge are the causes of the case.Furthermore,a valuable insight into the physics of how the flow behavior affects the elliptic airfoil’s aerodynamics is provided.     

大涵道比发动机涡轮过渡段气动改型设计

大涵道比发动机的发展对涡轮过渡段设计提出了更高的要求。依据涡轮过渡段设计流程的5个步骤对某大涵道比发动机过渡段进行气动设计,并且对原型进行3维校核分析。总结过渡段内流动的特点,在原型的基础上进行改型设计。结果表明:通过控制流向面积分布规律能够确定过渡段沿流向的压力分布,选择合理的流向面积分布规律形式、改变过渡段流道型线的曲率能够改善当地的局部流动,获得更好的设计。改型设计消除了原型设计中存在的流动分离,并且减小了二次流损失,增大了过渡段的总压恢复系数。     

基于改进圆域分割方法的混沌微弱信号检测

针对Melnikov方法和Lyapunov指数法在确定Duffing振子混沌阈值时计算繁琐、耗时较长的问题,提出基于改进圆域分割的相图识别方法。以圆域内相点比例为指标,利用其在系统相变时急剧变化这一特性进行微弱信号的检测。改进圆域分割方法的圆域半径取值更加灵活,使混沌阈值的确定更加方便。仿真实验表明,信噪比为-60 d B时检测正确率达89%,验证了该方法的有效性。     

行波管放大器非线性特性对调幅信号边带压缩影响

为了更精确地测试星上功率放大器的饱和点,研究分析了TWTA(Travelling-Wave Tube Amplifier,行波管放大器)的非线性特性对AM(Amplitude Modulation,调幅)信号的边带压缩影响。文中基于Saleh模型描述TWTA,分析其在AM信号放大过程中的非线性特性,研究表明:随着输入AM信号的功率不断增大,放大后的输出信号畸变越来越严重;该变化主要体现在AM信号的边带上,与线性工作区相比,在TWTA的饱和点处,经放大后的AM信号的边带压缩程度达到最大。实验结果与理论分析结果完全一致。该研究为通信卫星星上功放饱和点测试提供了一种可行方法。     

一种新型相控阵雷达多目标模拟器设计

针对某型相控阵雷达目标模拟器采用单目标技术,无法真实模拟跟踪多目标回波信号的问题,设计了一种新型多目标模拟器。该模拟器采用DDS(Direct Digital Synthesis,直接数字频综)信号产生、数字信号存储及控制等技术,结合航迹数据产生与控制软件,实现多目标回波信号模拟的同时,实现并完善了模拟器的多目标引导数据注入、理论弹道演练和实测数据回放等模拟和训练功能。软件部分,在考虑目标回波特性的基础上,利用施威林Ⅰ型模型产生目标回波,实现目标回波的模拟仿真工作。在硬件上设计了以FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)为核心的功能模块,将模拟仿真信号实时生成目标回波。实际应用表明,该模拟器控制简单,运行稳定,精度高,完全满足跟踪测量和模拟训练需求。     

火箭发动机喷管非定常侧向力和流固耦合研究进展

为了提高现代火箭的运载性能,发动机趋于采用大面积比喷管。然而,大面积比喷管由于低空高背压会产生过膨胀现象,导致喷管内部流动分离的非定常和非对称特性,并且发生显著的侧向载荷问题,巨大的侧向载荷又引起喷管的流固耦合现象。总结了喷管流动分离的研究现状,阐述了不同时期喷管侧向载荷的研究目标及成果,并分析了引起喷管侧向载荷的因素。在侧向载荷分析基础上,进一步分析了喷管流固耦合问题的研究进展及方法,最后指出了所存在的科学问题,剖析了喷管侧向载荷设计的关键力学问题,并对今后喷管侧向力问题的研究方向提出了设想。     

双脉冲固体火箭发动机脉冲隔离装置设计与试验

为提高固体火箭发动机的能量利用效率,设计了一种以堵板、塞子为主体结构的脉冲隔离装置(PSD),该装置不同于传统的PSD,堵板选材为钨渗铜,塞子选用聚甲醛(POM)、聚己内酰胺(MC)工程塑料,PSD组件以其简单的结构实现了对发动机燃烧室的分隔。通过水压试验,测试了不同材料塞子的爆破压力,对比理论计算的爆破压力值,发现其结果有良好的一致性;POM和MC材料可以承受20MPa以上的压力冲击,并在二脉冲工作时顺利打开,其中,POM的爆破压力为39.8MPa。试验结果证明,PSD在双脉冲固体火箭发动机中可行且具有优良的可靠性。     

一种基于线性规划的频率编码旁瓣抑制方法

频率编码信号具有较好的距离-多普勒分辨率、优良的低截获和抗干扰能力,但其旁瓣较高,不适用于检测动态范围大的海面多目标场合。采用失配滤波器法降低旁瓣电平会导致旁瓣宽度展宽,强目标旁瓣宽度展宽,反而遮盖了附近的弱目标。采用脉间码型捷变法,旁瓣抑制效果达不到实际应用要求。文章结合着2种方法,设计一种复合的旁瓣抑制方法。仿真结果表明,在相同信噪比损失和旁瓣宽度的情况下,本方法比失配滤波器法,峰值旁瓣比提高了7.5 dB;在积累相同的脉冲个数情况下,比脉间码型捷变法则提高了18 dB。     

无盲区数字信道化频谱检测方法

传统数字信道化模型存在信道间盲区和混叠,难以满足现代非合作接收机中全概率检测的任务要求,本文提出一种通带重叠的数字信道化高效模型,在频域对各通道输出信号进行了无缝“拼接”,解决了跨信道信号的全概率检测问题。本文对提出的算法进行了原理仿真,利用测试数据对定点化后的算法性能验证,测试结果表明高效算法模型可以应用于非合作宽带信号无盲区、全概率检测的场合。