再入弹头非平衡尾迹的回波特性分析

本文利用文[1]方法计算了纯空气非平衡再入弹头尾迹流场,分析了尾迹等离子体场对雷达波的频响效应,并进一步估算了几种高程条件下的雷达散射截面,说明影响截面大小和分布的几个重要因素。分析和计算表明,以物体底部直径和环境参数表征的雷诺数达到转捩值以后,在完全湍流尾迹中可能出现散射截面的突增现象。     

再入飞行器尾迹流场及其雷达散射效应研究

对再入飞行器等离子体尾迹及其雷达散射特性进行了分析、研究和大量的计算。讨论了物形、流场各因素对尾迹雷达散射截面的影响。流场计算使用准一维粘性尾迹方程，以修正基尔方法（多值法）求解，用一阶Ｂｏｒｎ近似完成亚密雷达散射截面（ＲＣＳ）计算。计算中使用８组元混合空气、１４个非平衡化学反应模型，考虑５种不同尺度的小钝头锥形物体，沿再入轨道取６５至３４公里，共１３个高程的飞行条件。通过计算得到了再入体尾迹各流场参数、电子密度分布及湍流亚密尾迹的ＲＣＳ。结果说明再入钝锥细长体粘性尾迹的转捩特性对于等离子体的散射性质具有决定性的作用；再入弹头尾迹等离子体对地面单站雷达发射波的回波主要来源于尾迹湍流亚密的非相干散射；对确定的波长，当环境雷诺数达到临界值之后，可能出现ＲＣＳ的突增现象；不同物形及来流条件造成尾迹转捩位置的改变，从而影响ＲＣＳ的数值及其沿轨道的分布；改变尾迹颈部初值会引起ＲＣＳ值的明显变化。     

考虑旋翼调制影响的直升机RCS特性分析及评估

考虑旋翼调制的影响,建立了适合于直升机全机雷达散射截面(RCS)特性计算的“面元-边缘法”.兼顾计算效率和精度,在外形变化剧烈地区域,网格进行加密处理,并保证电磁网格密度和尺度满足雷达波波长大小的比例关系.以桨盘倾倒方式计入桨叶的挥舞和变距运动,采用准静态法模拟旋翼对全机RCS特性的影响.分析了某直升机RCS极化、姿态、频率响应特性,并根据直升机RCS和雷达探测距离关系,提出了4级预警机制和角域范围.研究表明:旋翼转动时全机RCS动态响应具有连续性和对称性,振荡区散射水平强,RCS幅值为-5~12dB ·m2;奇数片桨叶比偶数片桨叶的RCS减缩2~5dB ·m2,且有利于控制直升机RCS包络线和散射峰值的时域响应,增强雷达隐身性能.      

飞行器对下视PD雷达隐身性能计算方法

通过研究杂波频谱密度与等多普勒线对应角度的关系，推导了目标信号落在旁瓣杂波频谱不同位置时临界散射截面的算法．在无需知道ＰＤ雷达脉冲积累数的情况下，得到了ＰＤ雷达载机与目标飞机以任意姿态遭遇时、对应于任何发现概率的临界散射截面的计算方法．经分析算例表明，如果战斗机或攻击机既具有超音速巡航能力又采用了隐身技术，将对敌方的下视警戒系统构成威胁．     

雷达散射截面面积对发现概率的影响

在深入分析了影响飞机生存力的几种因素的基础上,通过理论推导,建立了雷达输入端信噪比与发现概率及雷达散射截面面积与信噪比之间的关系,计算了雷达散射截面面积对发现概率影响.并在Matlab的环境下进行了数学仿真,仿真结果表明:当信噪比落在区间[5.6,12.5]内,发现概率随着信噪比的降低而陡降.在没有完全掌握敌方预警雷达参数的情况下,通过假设定量的给出调整雷达散射截面面积的最佳范围.     

武装直升机机身与旋翼的RCS计算与分析

基于物理光学法的电磁散射计算方法对武装直升机机身和旋翼的雷达散射截面进行计算,并对武装直升机外形隐身设计进行分析。该方法多用于计算复杂目标的雷达散射截面的估算。本文对两种武装直升机机身建模并进行了雷达散射截面的仿真计算。计算结果表明II型武装直升机机身的隐身设计在头向和尾向大大降低了RCS,使得雷达对隐身目标的总体可探测距离减小。本文还利用物理光学法和准静止法计算和分析了直升机旋翼的时域和频域雷达散射。     

直升机雷达天线非定常气动特性数值模拟

基于Realizable κ-ε湍流模型对直升机飞行过程中雷达天线的非定常气动特性进行了CFD数值模拟分析,并对全尺寸和缩比雷达天线进行了不同雷诺数下的绕流计算,得到了雷达天线的非定常流场分布和气动载荷,通过处理得到了雷达天线脱落涡的频率和对应的斯脱拉哈数St.计算结果与风洞试验结果进行了比较分析,给出了基本分析结论.     

飞艇吊舱隐身特性研究

吊舱的雷达散射特性决定了飞艇的隐身性能。为得到最优的设计方案,需要综合计算各种方案吊舱的雷达散射截面值。本文提出了采用多截面曲面对飞艇吊舱数字化建模的原理和通过形状因子描述吊舱脊线的方法,推导出利用物理光学法估算吊舱雷达散射截面的公式并总结了程序流程。通过典型吊舱分析了飞艇的隐身性能,结果表明：采用形状因子对吊舱的数字...     

航迹规划中雷达探测空间的生成

从飞机突防习行任务规划出发，综合考虑地球曲率、陆地（或海洋）的反射和杂波干扰、大气折射和吸收损耗等因素的影响，采用临界散射截面法生成了对空警戒雷达在不同地貌、发现概率下，对不同雷达散射截面的目标的探测空间。计算并分析了飞行高度、目标雷达散射截面、发现概率和地貌等因素对雷达探测空间的影响，以便选择低探测概率的飞行走廓，这对制定和实施安全突防飞行策略有实际意义。     

NASA TrapWing高升力标模数值模拟研究

针对NASA TrapWing高升力全展襟翼构型，采用计算流体力学（ CFD）方法进行三维复杂流场仿真模拟，考察网格尺度和湍流模型对高升力模型气动特性的影响。采用“超立方体”概念，生成绕TrapWing模型的不同网格密度高质量多块结构网格，通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程，研究网格尺度对高升力模型气动特性的影响。在此基础上选取中等规模计算网格，考察Spalart Allmaras和Menter k-ωSST湍流模型对高升力全展构型流场模拟能力，分析湍流模型对气动特性的影响。研究结果表明：网格策略具有较好的网格收敛性；湍流模型对翼稍附近位置上翼面压力系数的预测稍有影响，SA湍流模型预测的压力系数较SST更接近实验值。确认研究工作为大型飞机增升装置数值模拟提供了一定的参考。     

Rocket Exhaust Scattering Effects on Incident Microwave Propagation Characteristics

This paper considers the effect of the rocket exhaust turbulence and scattering within the surrounding medium upon the propagation characteristics of incident electromagnetic waves. The exhaust is represented by a cylindrical plasma beam, diffusing through the surrounding medium. The equations of propagation of EM waves are derived for both TE and TM modes. By using a quasi-linear perturbation technique the exhaust is further separated into an inner homogeneous cylindrical plasma beam, and an outer conical inhomogeneous turbulent region. The isotropic change in the temperature of the outer region and its effects on the fluctuations in the density of electrons, collision frequency, and plasma index of refraction are analyzed in detail. It is found that the exhaust turbulence and scattering effects produce linear fluctuations in the E and H fields computed from the exhaust inner region effect. The equations of this paper can be used in the prediction of the radar cross sections and the attenuation of microwaves by rocket exhaust plumes.     

GAO-YONG湍流模型对湍流传热的数值模拟

将GAO-YONG湍流模型应用于湍流传热的研究,分别计算了平板剪切湍流和二维平面冲击射流的湍流传热问题.边界层剪切湍流流动与换热的计算表明:与传统的湍流模型不同,GAO-YONG湍流模型不需要对近壁区域做任何特殊处理(比如壁面函数、低Reynolds数修正等)即可模拟出从壁面到主流区的全部流动与传热情况;另外,对于冲击射流Nusselt数的模拟也得到了与实验符合较好的计算结果,准确地捕捉到了2种冲击高度下流场换热的不同特征,表明了GAO-YONG湍流模型能够较高精度地计算湍流换热.      

Solar Wind Turbulence and the Role of Ion Instabilities

Solar wind is probably the best laboratory to study turbulence in astrophysical plasmas. In addition to the presence of magnetic field, the differences with neutral fluid isotropic turbulence are: (i) weakness of collisional dissipation and (ii) presence of several characteristic space and time scales. In this paper we discuss observational properties of solar wind turbulence in a large range from the MHD to the electron scales. At MHD scales, within the inertial range, turbulence cascade of magnetic fluctuations develops mostly in the plane perpendicular to the mean field, with the Kolmogorov scaling $k_{\perp}^{-5/3}$ for the perpendicular cascade and $k_{\|}^{-2}$ for the parallel one. Solar wind turbulence is compressible in nature: density fluctuations at MHD scales have the Kolmogorov spectrum. Velocity fluctuations do not follow magnetic field ones: their spectrum is a power-law with a ?3/2 spectral index. Probability distribution functions of different plasma parameters are not Gaussian, indicating presence of intermittency. At the moment there is no global model taking into account all these observed properties of the inertial range. At ion scales, turbulent spectra have a break, compressibility increases and the density fluctuation spectrum has a local flattening. Around ion scales, magnetic spectra are variable and ion instabilities occur as a function of the local plasma parameters. Between ion and electron scales, a small scale turbulent cascade seems to be established. It is characterized by a well defined power-law spectrum in magnetic and density fluctuations with a spectral index close to ?2.8. Approaching electron scales, the fluctuations are no more self-similar: an exponential cut-off is usually observed (for time intervals without quasi-parallel whistlers) indicating an onset of dissipation. The small scale inertial range between ion and electron scales and the electron dissipation range can be together described by $\sim k_{\perp}^{-\alpha}\exp(-k_{\perp}\ell_{d})$ , with α?8/3 and the dissipation scale ? _d close to the electron Larmor radius ? _d ?ρ _e . The nature of this small scale cascade and a possible dissipation mechanism are still under debate.     

Multi-Scale Plasma Turbulence in the Diffuse Interstellar Medium

I discuss how radioastronomical observations can provide information on the turbulence that governs the propagation of cosmic rays in the Galaxy. Interstellar radio wave propagation effects, collectively referred to as interstellar scintillations, yield information on the spatial power spectra of fluctuations in plasma density and magnetic field. Results of relevance to cosmic-ray physics are the existence of interstellar turbulence over a wide range of spatial scales (which can thus interact with a wide range of cosmic ray energies), the detection of magnetic field fluctuations in association with this turbulence, and a change in the nature of the turbulence on spatial scales of about 3.5 parsecs. A number of mysteries remain, such as the apparent suppression of Fast Magnetosonic wave generation by the interstellar turbulence.     

斜切径向旋流器环形燃烧室数值模拟

采用三维贴体坐标系统,对包括突扩扩压器、帽罩、旋流杯、火焰筒以及内、外环通道的环形燃烧室全流程2相燃烧流场进行数值研究。采用k-ε湍流模型、2阶矩-EBU湍流燃烧模型、6通量辐射模型和颗粒轨道模型等模拟2相湍流燃烧流动,分析了进口工况对全流程燃烧流场的影响。计算结果表明:随着进口工况的改变,燃烧室出口温度场也发生相应变化;计算结果与试验数据比较表明:所用的数学模型合理、计算方法可行,其结果可为某型燃烧室优化设计提供可靠依据。     

矩形横截面螺旋管湍流流动与传热特性的数值研究

 采用了剪切应力输运(SST)k-ω两方程湍流模型并考虑近壁低雷诺数的修正对矩形横截面螺旋管内冷却水流动和传热特性进行了数值研究。数值分析了在不同入口雷诺数、曲率半径以及扭距条件下,螺旋管内的温度、速度场以及流线的变化,讨论了螺旋管内、外壁面对流传热系数的差异及产生机理,同时与直通管道传热性能进行了比较。研究发现由于离心力的作用,螺旋管内存在显著的二次流动,管内、外侧壁面对流传热存在差异。旋转一周后,螺旋管即进入了流动稳定状态,入口雷诺数可以显著提升螺旋管整体的对流换热效率,扭矩和曲率对内外壁面传热效果的影响不大,而窄高型的横截面构型可以显著改善螺旋管的传热效果。研究结果对应用矩形横截面螺旋管的冷却设计提供参考。     

Numerical Simulation of High-Speed Flows Using the Algebraic Reynolds Stress Model

A turbulence model for high-speed compressible flows is developed. It is based on modeling the rapid and slow parts of pressure-strain correlation depending on gradient Mach number and on the assumption that the velocity fluctuations normal to streamlines play a key role in turbulent mixing process. It is shown that an increase in the flow velocity leads to a slowing of turbulent mixing and an increase in the anisotropy of the flow. Comparison of the calculation results with the available experimental data showed good agreement.     

使用GAO-YONG方程组对湍流边界层拟序结构特性的研究

与以往的湍流模型不同,GAO-YONG不可压湍流控制方程组不需要任何经验系数及壁面函数。其级数形式的能量方程与非线性现象多尺度层次相对应,具备了描述湍流统计平均和拟序结构的双重功能。本文采用交错网格和SIMPLE方法求解GAO-YONG不可压湍流方程组,考察了GAO-YONG方程组中能量方程阶数以及计算网格对拟序结构的影响,证明了该方程在描述拟序结构方面具有一定的适定性。      

外旋流器旋流数对三级旋流流场特性的影响

采用二维粒子图像测速(2D-PIV)流场测试技术,试验研究了相同进口条件下多种旋流数组合旋流器出口冷态流场,分析比较了外级旋流器旋流数对流场结构的影响.研究结果表明:外级旋流器旋流强弱并不是回流区形成的主要决定因素;随着外级旋流器旋流数的增加,涡心有向前及向外移动的趋势,其回流区轴向长度逐渐变长,最大回流速度逐渐减小;回流区形状同时受外级旋流器旋流数及内级旋流器旋流数的影响,当外级旋流器旋流数相对内级旋流器旋流数足够大时,较易出现尾迹区;在旋流器出口附近,外级旋流器旋流数较小时旋流器组合流场的湍流强度峰值较大.