空间脉冲管制冷机的热力学第二定律分析

利用数值模拟的方法对空间用微型脉冲管制冷机进行了热力学第二定律分析。计算结果表明 :脉冲管制冷机中蓄冷器是产生不可逆损失最大的部件。小孔型到双向进气型脉冲管制冷机性能改善的原因在于 :通过蓄冷器中的气体量减少 ,压缩机连管、蓄冷器和冷端换热器中的不可逆损失减小 ,直接降低了压缩机的功耗 ;同时 ,蓄冷器中气体和固体之间的换热改善 ,减少了因蓄冷器中不完全换热而带来的制冷量损失 ,因而使得制冷量增加。计算结果表明 ,微型脉冲管制冷机从小孔型变化至双向进气型时 ,卡诺效率从1 4%提高到了 1 6 9%。     

脉冲爆震火箭发动机收敛扩张喷管数值模拟

排气喷管是脉冲爆震火箭发动机(PDRE)的重要部件,对提高发动机的推进性能起着重要的作用.应用特征线法给出一维CJ爆震波在理想爆震管内传播过程的解析解.对爆震波到达爆震管口后,发动机的非定常排气过程进行了二维轴对称数值模拟.数值模拟结果形象地反应了非定常流场的演变,详细讨论了激波和涡等的发展变化过程.所选用的收敛扩张喷管能够提高发动机性能达到18.24％.      

气流掺混的数值模拟

采用显式的TVD MacCormack格式的时间分裂形式求解了平板上横流流场的二维N-S方程和组分输运方程,得到了流场中气体超音速流动和混合的结构图谱.为了获得对近壁附面层分离较好的模拟效果,采用了Lam和Bremhorst的低雷诺数ｋ-ε模型来模拟流动中的湍流粘性.计算结果表明,该方法可以用来求解横流流场中的气流掺混问题.     

水洞收缩段流场的数值模拟及优选

介绍了一种水洞非对称收缩段的数值模拟方法和程序,计算采用有限体积预估修正格式求解非定常欧拉方程.结合具体水洞设计对几种典型收缩曲线的三维流场进行了计算和分析,给出了沿轴向的压力分布,出口截面速度分布及分布的均匀性,选出最佳曲线,为水洞的设计提供依据.结果表明:本文的计算方法和程序对于水洞或风洞的三元收缩段,是有价值的分析和辅助设计手段.     

气动谐振加热效应的数值模拟

为研究谐振管内部的流动情况,建立了喷嘴-圆柱形谐振管系统的模型,利用二阶NND格式求解二维轴对称雷诺平均N-S方程,通过耦合求解传热方程在边界条件中考虑谐振管的传热,模拟气动谐振加热效应,得到了谐振管底部气体的压力与温度振荡曲线,计算结果与实验结果较为一致.结果表明,在约20 ms内即可完成对谐振管底部气体的谐振加热,且谐振管的传热是影响气动谐振加热温度的重要因素,在数值模拟中对其加以考虑可以提高计算准确性.      

基于数值模拟的温场测试技术研究

通过在环境温度试验箱的某些位置布置适当的节点,对采集回来试验箱内的温度等实际数据,在对试验箱的空间建模的基础上,采用插值法和适当次数的拟合函数的拟合,用一个无限细化的三维矩阵来模拟出试验箱内的温度分布情况,得出三维矩阵的实际值的分布,最后结合MATLAB软件绘制出计算出的温度场的三维图像,从而可以直观具体地了解环境温度试验箱的温度场分布情况。本文仅对于形状规则的长方体试验箱进行数值模拟,对其特殊截面的温度场进行详细的分析。     

空间碎片超高速碰撞数值模拟的SPH方法

利用光滑质点动力学SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法对Whipple防护结构在空间碎片超高速碰撞下的物理过程进行了数值模拟.在数值模拟中,为了充分发挥SPH方法和有限元方法FEM(Finite Element Method)的优点,利用有限元单元和SPH节点混合建模,将有限元单元和SPH节点(SPH nodes)通过定义接触条件相结合,在大变形和飞溅区域采用SPH节点建模,而小变形区域则采用有限元单元建模,从而大大节省求解时间,提高计算效率.计算结果表明,弹丸在穿透前板后,形成二次碎片,碎片云经膨胀和拉长,对后板造成轻微的损伤,这和文献的相关试验数据是符合的.利用SPH方法对空间碎片的超高速碰撞过程进行数值模拟,不仅很好地预测了Whipple防护结构的破坏情况,而且对整个碰撞过程,包括碎片云的形成、膨胀和拉长过程都有形象的描述,符合超高速碰撞的试验测试结果.     

多重激波的数值模拟研究

本文用一维混合粒子模拟Code研究了包括中间激波在内的多重激波.模拟了四种情形,可以分为两类:(1)由快激波和中间激波构成的两重激波,(2)快激波、中间激波和慢激波构成的三重激波.结果表明:多重激波是不稳定的,它趋向于发展成磁流体旋转间断和MHD波,左旋圆偏振波逐渐在上游区内发展起来.文章对导致多重激波不稳定性的可能原因进行了简单的讨论.     

耀斑激波传播的数值研究

采用一维磁流体力学模型和激波装配法,分析耀斑激波在行星际空间的传播特性和激波下游区的波动结构,并就激波装配法和激波捕捉法的模拟结果的精度和可靠性进行比较.     

数值模拟高超音速化学非平衡流的隐式格式

针对高超音速化学非平衡流提出了两种隐式格式.一种是近似因子分解算法对角化形式在隐式TVD(全变差递减)格式上的推广,另一种可视为隐式TVD格式的LU分解形式.数值试验表明,本文给出的算法保持了TVD格式的高分辨率特性,同时计算量大大减少,是高超音速化学非平衡流数值模拟的有效方法.     

基于SIMION软件的空间等离子体探测器的数值仿真

空间等离子体探测器采用带偏转板的柱形静电分析器作为传感器,具有大于320°探测视场,可探测约10eV～30keV的热等离子体。利用SIMION软件采用均匀随机抽样建立粒子源的方法仿真探测器的基本特性参数:静电分析器因子、能量分辨率、偏转板因子和偏转角。仿真结果与实测结果吻合很好。静电分析器因子的仿真与实测结果偏差为3.2%,能量分辨率仿真与实测结果偏差为1.5%,偏转角-偏转板因子的关系式与实测结果的相关系数为0.999 4。仿真结果可以有效地应用于该类仪器的设计和定标过程中。     

车速台速度脉冲信号的处理方法研究

在简单介绍车速表检测的必要性以及车速表检测台分类基础上,讲解了霍尔元件测量速度脉冲的原理;结合实际应用中出现的问题,针对大量的试验数据结果进行分析研究后,得出一种科学合理的脉冲信号测量处理方法,使测量结果得到明显改善。     

航天光学遥感器仿真系统原理方案初步设计

介绍了航天光学遥感器仿真系统技术研究目的和意义。根据初步的研究结果，探讨了航天光学遥感器系统仿真技术方案、主要研究内容、技术途径等。重点研究了目标与背景、空间环境条件（温度场、真空、重力场和辐照）、卫星平台等对遥感器成像质量的影响和仿真内容，研究了用地面试验进行验证的方法，提出了建立系统仿真的结构体系等。     

Study of the radiation fields in LEO with the Space Application of Timepix Radiation Monitor (SATRAM)

We present the analysis of data taken by the Space Application of Timepix Radiation Monitor (SATRAM). It is centred on a Timepix detector (300?$\mathrm{\mu }$m thick silicon sensor, pixel pitch 55?$\mathrm{\mu }$m, 256?×?256 pixels). It was flown on Proba-V, an Earth observing satellite of the European Space Agency (ESA) from an altitude of 820?km on a sun-synchronous orbit, launched on May 7, 2013. A Monte Carlo simulation was conducted to determine the detector response to electrons (0.5–7?MeV) and protons (10–400?MeV) in an omnidirectional field taking into account the shielding of the detector housing and the satellite. With the help of the simulation, a strategy was developed to separate electrons, protons and ions in the data. The measured dose rate and stopping power distribution are presented as well as SATRAM’s capability to measure some of the stronger events in Earth’s magnetosphere. The stopping power, the cluster height and the shape of the particle tracks in the sensor were used to separate electrons, protons and ions. The results are presented as well. Finally, the pitch angles for a short period of time were extracted from the data and corrected with the angular response determined by the simulation.