核磁共振陀螺信号仿真及噪声分析

核磁共振陀螺具有体积小、精度高、功耗低等优势,有望成为下一代惯性导航系统的核心部件,目前正受到人们的广泛关注。比较全面的介绍了核磁共振陀螺的基本理论,在此基础上利用时间离散化方法推导并建立了能够充分考虑核磁共振陀螺系统动态特性的仿真模型。利用该模型研究分析了锁相环相位、磁场、温度以及探测光强在1×10-5均方根幅度下均匀白噪声对陀螺信号的影响,发现它们对角随机游走、零偏不稳定性影响依次减小,且都具有自身独特的频率响应特性。其中,锁相环相位噪声引起的角随机游走与零偏不稳定性分别为5.1985×102(°)/h1/2、3.4593×103(°)/h,而探测光强噪声引起的角随机游走与零偏不稳定性分别为3.1623×10-1(°)/h1/2、4.7603×10-1(°)/h。该研究对深入分析核磁共振陀螺动力学机理、寻找主要噪声来源、提高陀螺性能具有重要意义。     

高速热流下薄壁结构声振响应分析及寿命预估

现代飞行器飞行过程中发动机薄壁结构受高速热流冲击面临着极为严酷的工作环境,使结构产生大挠度动力学响应以及疲劳损伤破坏现象。为获取难以实测的热流冲击下结构声振响应规律及疲劳破坏时间,采用耦合有限元/边界元的方法进行数值模拟分析与热声疲劳试验相结合的方法,根据载荷效果构建与试验件尺寸完全一致的数值仿真模型,对热声载荷下薄壁结构进行仿真计算。采用功率谱密度（PSD）法分析频率响应峰值随声载荷变化规律,并通过改进的雨流计数法对声振响应数据进行统计分析,得到疲劳寿命时间。并对比声振响应仿真计算结果与试验结果发现误差小于2%,验证了数值仿真的可靠性。在此基础上,对高速热流冲击作用下薄壁结构进行数值仿真分析,通过分析频率响应峰值随温度和流速的变化规律获取不同温度各流速下结构声振响应及疲劳寿命变化规律,并阐述造成这种变化的原因。本文完成的工作可对高速热流环境下薄壁结构响应分析和寿命预估提供参考依据。     

三维非线性撕裂模耦合和快速磁场重联

基于三维不可压缩电阻性ＭＨＤ方程，在长柱形位型下，数值研究了电阻撕裂模不稳定性所引起的磁场重联过程。研究结果表明，撕裂模的非线性相互作用和耦合，将产生许多模式的强裂解稳和导致快速的磁场重联。这一过程的进一步发展，导致具有螺旋形结构，不同模式的磁岛磁力线重叠，从而引起较大区域内的磁场各态经历和磁力线随机走向，形成撕裂模端动。     

On Stabilizing Role of Parallel Inhomogeneous Flow on Low-frequency Space Fluctuations

A fundamental reality throughout the space plasma is the existence of magnetic field-aligned flows. It is usually believed that the spatial transverse shear in the parallel flow destabilizes many low frequency oscillations and this may be the origin of low frequency oscillations in the ionosphere (V. V. Gavrishchaka et al., 1998, Phys. Rev. Lett., 80, 728 and Phys. Rev. Lett.: 2000, 85, 4285). Here we show that this notion of destabilizing influence of the shear in the parallel flow can be changed altogether if one takes the effect of the flow curvature (second spatial derivative) into account. The transverse curvature in the parallel flow can overcome the destabilizing influence of the shear and can render the low frequency modes stable. It is shown that unlike flow shear the effect of flow curvature is sign- and mode-dependent. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

Falkner-Skan流空间演化的二次稳定性研究

依据Floquet理论建立三维亚谐扰动的控制方程，研究Falkner-Skan流的二次稳定性问题。采用高精度的谱方法进行数值模拟，结合边界层特性有效地配置边界条件，引入不同类型压力梯度，研究在压力梯度下的二维有限振幅的Tollmien-Schlichting（TS）波对三维亚谐扰动的产生、发展和演化的作用和影响。结果表明，顺压梯度的存在可以减缓二次不稳定的发生和演化，而逆压梯度却加速了二次不稳定性。     

带套齿连接结构的转子系统振动稳定性实验研究

为了研究带套齿连接结构的转子系统振动稳定性,推导了套齿连接结构的内摩擦力表达式,由此求解了转子系统振动失稳的条件。设计并搭建了带柔性和刚性两种不同套齿连接结构的实验转子系统。实验研究了带不同套齿连接结构的转子系统振动的稳定性。实验发现,带柔性套齿连接结构的转子系统易于发生由内、外套齿齿面间内摩擦所引起的振动失稳。失稳的特征是转子振动中出现较突出的次谐波分量,次谐波频率为转子系统的第一阶自振频率。次谐波出现的门槛转速略高于转子系统的第一阶临界转速。不对中度的增大对次谐波具有激励作用,促使转子失稳加剧,锁紧螺母拧紧力矩增大对失稳有抑制作用。带刚性套齿连接结构的转子系统越过了工作转速范围内的第三阶临界转速,未出现失稳现象。在第一阶模态与第二阶模态处分别进行了300s的“共振”实验,实验过程中未出现次谐波振动分量,转子保持稳定。结果表明,带刚性套齿连接结构转子的稳定性高于带柔性套齿连接结构的转子。     

Effect of the seed perturbation amplitude on the equatorial spread F initiation during solar minimum

The contribution of gravity wave (GW) to the initiation/development of spread F during a solar minimum year was investigated through the comparison of the observed precursory parameters and characteristics of the corresponding equatorial spread F (ESF) events. The ionospheric parameters were recorded at the magnetic equatorial station Sao Luis (2.3°S, 44°W, dip latitude 2°S) during March and October 2010. These data were used to estimate the influence of the relative gravity wave amplitude and the ambient ionospheric condition on the diurnal variation of the spread F initiation. The vertical velocity drift indicated a clear control and defines the threshold for the seasonal variability of the ESF occurrence. However, it was insufficient to solely determine or predict the day to day variation of ESF occurrence. Thus, few days with contrasting ambient ionospheric condition and magnitude of GW amplitude were analysed in order to investigate the role of the different precursory factors in the observed diurnal variation of the plasma irregularity development. The density scale length and gravity wave amplitude were shown to immensely contribute to the linear instability growth rate, especially during the days with a low post-sunset rise. Thus, the experimental observations have demonstrated the strong inter-dependence between the precursory factors and they have also highlighted the probable control of the ESF morphology.     

补燃循环火箭发动机气液同轴式喷嘴声学特性研究

基于经典声学和振动理论，运用流体动力学基本方程描述燃气通道内气体的波动现象，建立了双组元同轴直流离心式气液喷嘴声学特性分析的物理、数学模型，采用四端网络方法进行了计算。对单喷嘴声学模拟试验结果进行了分析。结果表明，所建声学特性分析模型用于分析喷嘴波动过程是可行的；合适的通道长度和节流嘴直径对液氧／煤油补燃循环发动机高频燃烧不稳定性有明显的阻尼作用。     

放宽静稳定性在空空导弹总体设计中的应用

将主动控制技术引入空空导弹总体设计中，研究了空空导弹放宽静稳定性设计问题，讨论了放宽静稳定性设计对导弹性能的改善，最后给出了静不稳定弹体的系统稳定性判定条件，并着重讨论了静不稳定弹体的人工稳定问题，研究结果对于新一代先进空空导弹的总体设计工作有一定的参考价值。     

The Full Flowpath Analysis of a Hypersonic Vehicle

对一种类X43-A吸气式高超飞行器全流道开展了M7一级的三维数值仿真研究,深入探索了进气道处于起动状态和不起动状态时全流道的冷流流场结构和和气动力特性,且部分结果与实验数据进行了对比。研究结果表明:(1)前体横截面上存在显著的展向压强梯度,使得经过预压缩的气流偏离了进气道进口,但同时也减少了进入内通道的边界层气流,提高了进口流场的品质;(2)后体喷流股的膨胀过程受到了周围外流的显著干扰,因而沿流动方向其截面形状不断发生变化,如在喷口附近为近似矩形,而在后体末端附近则演化为近似三角形;(3)当进气道处于不起动状态时,其全流道流动结构发生了显著变化,进气道的外部压缩波系往复振荡,尾喷管出口的喷流股也在不停的膨胀和收缩,具有极强的非定常特征;(4)当进气道处于不起动状态时,全机的气动力特性呈周期性变化,升阻比的变化幅度较大,在最大、最小值分别可达起动状态的2倍和1/4倍。另外,升力、阻力系数的变化曲线之间存在一定的相位差;(5)与实验结果的对照表明,所采用的数值仿真方法具有较高的精度。