大连地区一次典型的局地雷暴的多因子诊断分析

雷暴及伴随其出现的恶劣天气严重威胁飞行安全，破坏地面设施。本文分别从常规气象资料、散度场、比湿、高空急流、垂直风切变、不稳定能量、逆温层的作用以及雷达回波等方面对这次雷暴过程进行分析，得到了预报雷暴的一些指标，希望对以后的雷暴预报有一定作用。     

一次强雷暴天气的多普勒雷达分析

2007年5月27日新疆伊宁机场发生了一次降雹时间长、范围大、危害严重的强雷暴天气过程。作者尝试从常规的气象资料入手,分析其天气形势、能量场、水汽场特征,并结合多普勒雷达资料对伊宁机场强雷暴的天气结构及其演变过程进行分析。发现在这次强雷暴天气过程中对流性超级单体和飑线交替出现,雷暴过程是在较为有利的大尺度环流形势下,多尺度天气系统相互作用,由中尺度对流云体激发产生,其中的超级单体风暴引发强降雹。     

冷冻温度对适航测试冰雹力学性能影响

为研究航空飞行器透明外壳测试标准(ASTM-F320-2010)中含棉冰雹及航空发动机吸雹测试中纯冰冰雹的力学性能,设计并制作冰雹模具。以自然冰雹冷冻温度为准,采用不同冷冻温度制取冰雹并在万能试验机中对冰雹进行压缩,得到了冰雹的准静态抗压强度数据及冷冻温度与冰雹力学性能间关系。结果表明,冷冻温度在-10~-30 ℃变化时,纯冰冰雹平均抗压强度略有提高,约为2 MPa,而含棉冰雹平均最大抗压强度在该温度区间内并没有表现出明显地温度相关性;冷冻温度下降至-40 ℃,两种冰雹的平均抗压强度都有上升,冷冻温度对纯冰冰雹影响更加剧烈,纯冰冰雹上升更加显著;提出可将-40 ℃制作地测试冰雹加入我国未来商用航空发动机及民用大飞机适航测试试验考虑范围。     

由泄洪水流引起的水舌风现象的数值模拟分析

本文采用细网格非静力能量闭合边界层模式，对水电站大坝泄洪过程中水舌风的生成演变发展过程进行数值模拟。水电站开闸泄洪时，高速水流对气流瞬时的强大冲量作用在坝后形成一个风速较大区，随着高速水流趋向稳定，采用两种模拟方案对水舌风的发展演变过程进行进一步模拟。方案一，通过水气动量交换作用，水流对气流的拖曳力仅来自于大坝溢流面；方案二，拖曳力来自于溢流面及溢流面与消力池接口面。对模拟结果进行分析，发现不考虑水舌风效应时，坝体下风方向出现上下两个方向相反的微弱涡旋；当考虑水舌风作用时，高速水流的瞬时强大冲量作用在坝后形成一个风速较大的逆时针涡旋；水流趋向稳定后，两种方案进行模拟的结果与不考虑水舌风时相比，两个涡旋均得到加强，尤其是处于下面的溢流面处的逆时针涡旋。     

MCS和MCC强降水的多普勒雷达回波分析

利用多普勒天气雷达产品结合其他气象资料，对2004年6月22—24日湘西北地区由MCS（Mesoscale Convective systems）、MCC（Mesoscale Convective Complex）引起的暴雨、大暴雨的回波特征进行了较为细致的分析，结果表明：MCS、MCC所造成的大范围暴雨、大暴雨的基本反射率回波强度一般为30-50dBZ，而且长时问维持在同一地区；在基本速度图上，暴雨、大暴雨区往往与大速度区相对应，有的地方还存在“逆风区”，它可以作为暴雨预报的一个判据。     

XPNAV-1卫星聚焦型X射线脉冲星望远镜在轨稳定性分析

聚焦型X射线脉冲星望远镜(FXPT)是脉冲星导航试验(XPNAV-1)卫星的核心载荷，为中国首款在轨工作的聚焦型X射线望远镜，其在轨稳定性一直备受关注。首先，分析了XPNAV-1卫星对具有特征能谱辐射的超新星遗迹观测数据评估FXPT在轨性能的稳定性的可行性，发现拟合得到的FXPT能量响应参数存在较大误差，且缺乏长期超新星遗迹观测数据，难以支持望远镜在轨性能长期稳定性分析。其次，通过处理分析XPNAV-1卫星于2016年11月―2019年11月间1 455次4.1×10⁶ s Crab脉冲星观测数据，发现FXPT在9.5 keV附近长期较稳定地存在大量的X射线光子，且其能量分布曲线近似高斯分布，排除了其来自脉冲星辐射可能性后，推断其来自于FXPT的超上阈信号，同时发现在7.5 keV能量处存在特征谱线辐射，判断其来自于望远镜镜片材料Ni的受激辐射Kα射线。继而提出了一种利用望远镜本征特征能谱和超上阈信号共同监测其在轨稳定性的方法，通过分析近4年XPNAV-1卫星对Crab脉冲星的观测能谱，发现FXPT于2017年10月后性能趋于稳定，该方法有效弥补XPNAV-1卫星...     

利用卫星云图对飚线天气过程的成功预报

本文通过风云一号卫星红外云图观测资料的收集分析，对2004年6月16日洛阳机场飚线过程的回波时空分布、产生源地和移动路径及回波发展演变特征进行分析总结。对今后飚线天气及强对流天气的短时分析预报提供一点帮助。     

喷嘴式隔板与再生冷却肋片隔板对高频燃烧不稳定抑制效果的数值对比

基于三维URANS(unsteady reynolds-averaged Navier-Stokes)模型对全尺寸液氧/煤油火箭发动机高频燃烧不稳定开展了仿真计算。研究了3种隔板对高频切向燃烧不稳定的抑制效果，发现当隔板长度为30 mm时，喷嘴式隔板能有效抑制燃烧不稳定，而两种再生冷却肋片隔板未能完全抑制燃烧不稳定，增加隔板长度到50 mm后，燃烧趋于稳定。结果表明：较短隔板不能完全包络化学反应区域，推进剂纵向分布变化对燃烧不稳定的抑制作用相对较小；隔板增长后，能有效分割燃烧室头部化学反应区域，提升了燃烧稳定性裕度；喷嘴式隔板能抑制切向燃烧不稳定的机理在于隔板喷嘴壁面上存在一个大黏性、大剪切力的黏性影响区。研究结果可为液体火箭发动机隔板设计提供一定指导。     

2003年8月28-30日陕西暴雨的诊断分析

本文以2003年8月28-30日发生在陕西的一次暴雨天气过程为例，应用客观分析软件，对其流场、水汽条件及稳定度的各个物理量参数进行计算。分析发现：暴雨的发生，除须具备一定的大尺度环流背景外，还要具有深厚的垂直对流层、一定厚度的水汽辐合层，以及区域内正的水汽通量增量；降水区的分布与比湿舌轴线、低层最大风速轴线一致；能量分析发现，暴雨并不是发生在最不稳定的区域，而是发生在等△θ。线密集的地方，主要降水沿等△θ。线0℃线分布。     

声涡相互作用下翼型分离泡内流动动力学特征

基于LBM-LES方法对中等雷诺数下NACA0012翼型气动噪声进行了直接模拟，得到了声涡相互作用下气动噪声声场和流场，分析了剪切层内流体动力学特征。结果表明：翼型壁面附近剪切层内，扰动从分离前T-S不稳定分离后向K-H不稳定转变，K-H不稳定对扰动的增长起重要作用；分离泡内湍流强度显著增长直至转捩成湍流，但流动再附后，湍流强度有所降低；750 Hz的大尺度旋涡结构是在分离泡内形成并发展成稳定结构，而2次和3次谐波频率对应的旋涡结构形成于流动转捩后，在分离泡外发展成稳定结构，说明远场2次及3次谐波纯音噪声和750 Hz主纯音噪声生成机理不同。     

声波激振破坏的机理及条件研究

从微观层面而言,物体在声波激励共振中发生了失效破坏,显然是因为出现了破坏物质微观粒子之间结合力的因素。在大气中运动传播的声波进入物质体后转换为应力波,这种应力波(能量)的传导、扩散和聚集交合方式会对物质微观粒子结合薄弱之处的结合力产生影响。这是因为当声波作为外激励源能量作用于物质粒子并大到一定程度时,特别是在两个纵波对撞或在变向结构交汇处出现回波激振效应时,会使粒子间出现异常的能量变化,从而破坏了粒子间相对稳定的平衡状态。如果物体中的粒子大量失衡,就会对物体产生整体结构性破坏作用,使物体结构强度下降、出现裂纹,甚至完全失效。     

夏季阎良机场及空域对流天气特征分析

利用阎良机场１９８５￣１９９４年０８时天气资料和周围１４个地方测站１９９０￣１９９４年实施飞行时记录的逐小时实况资料,结合７１３数字雷达回波信息,对不稳定天气进行了专题分析,找出了影响本场及空域对流天气在物理量、地理分布、雷达回波等方面的特征,特点,初步揭示出境内对流天气的活动规律和活动路径以及出现或不出现对流天气的各种判据和指标。     

冰雹的数值模拟方法初探

冰雹的撞击对于飞机的整个结构存在着巨大的威胁,偶尔的一次遭遇冰雹袭击也是对飞机结构性能的严峻考验。由于实验测试需要投入大量的人力财力,因此,建立冰雹的数学模型显得尤为重要。目前所建立的数值模型主要有三种：有限元（FE）模型,任意拉格朗日一欧拉（ALE）模型和光滑粒子流体动力学（SPH）模型。首先论证了这些数值模型与实验测试结果吻合的情况,接着模拟了冰雹撞击飞机发动机进气道的过程,最后通过对这三种冰雹模型的比较,得出了SPH模型是分析冰雹撞击飞机问题的最有效、最好的模型的结论。     

航空发动机燃烧室热声不稳定的预设性能控制

为降低航空发动机燃烧室NOx的排放量，贫油预混的燃烧模式被广泛采用，但这将导致燃烧不稳定现象更加频繁地发生。航空发动机燃烧不稳定的能量来自于推进剂的燃烧，热声不稳定是其最主要的一种形式。为抑制热声不稳定现象，首先，在Culick模型的基础上，加入火焰燃烧响应对系统的影响，推导出含状态时滞的热声不稳定的数学模型；其次，基于此模型探究了从燃料喷射到燃烧释放热量的对流时间对热声系统稳定性的影响；然后，设计了预设性能反步主动控制方法，并求解得到在保证系统预设性能的前提下该对流时间的上界；最后，从理论分析和仿真结果两方面都验证了该主动控制方法可使热声不稳定系统的压力振荡渐近收敛，其动态满足预先设定的性能，且具有时滞鲁棒性。     

双流机场一次锋面低空风切变天气过程分析

低空风切变是指出现在600米以下，短距离内风向、风速的突然变化。具有变化时间短、范围小、强度大、发生突然等特点。能够产生低空风切变的天气系统一般是雷暴、低空急流和锋面等。在双流机场的历史资料中，只发现有雷暴天气造成的低空风切变。而在2002年11月14日，双流机场出现了一次锋面引起的低空顺风风切变，本文对这次过程进行了详细分析，对提高低空风切变的预报是非常有用的。     

超临界碳氢燃料流动不稳定的频域分析与数值模拟

再生冷却通道中的流动失稳是高超声速飞行器发动机热防护技术中的核心问题之一。为研究超临界碳氢燃料在冷却通道中的流动不稳定特性，基于有限体积法及流体物性近似，发展了高效的一维瞬态模拟方法；同时，基于小扰动假设，进一步提出了用于预测稳定行为的频域分析方法。通过相关实验，验证了模型的可靠性。基于时域和频域方法的综合分析，沿内特征曲线讨论了主要失稳类型，重点分析了受密度波及Ledinegg不稳定共同影响的复合不稳定性。随后，进一步分析了工作压力和入口温度对稳定特性的耦合影响，并基于N_tpc-N_spc空间划分了稳定区域。研究发现，复合不稳定、Ledinegg不稳定以及密度波不稳定，随入口温度升高而相继消失。Ledinegg不稳定及密度波不稳定的稳定边界在N_tpc-N_spc空间具有高度相似性，而复合不稳定性的区域在较高的压力下略有缩小。     

中心分级旋流燃烧室不稳定燃烧动态压力信号特征分析

针对中心分级旋流模型燃烧室中出现的不稳定燃烧特征进行试验研究，在常压试验中同步采集了不同工况下燃烧室动态压力脉动信号、释热率脉动信号和高速火焰图像信号。通过经验模态分解（EMD）对压力脉动信号进行分析，发现脉动特征主要集中在前3阶本征模态（IMF）中。这些IMF通过快速傅里叶变换（FFT）进行主频分析后发现分别与释热率脉动、气流旋流脉动和火焰不稳定脉动特征频谱吻合。进而可以判断通过EMD可以从单一燃烧室压力脉动信号中分解出3个主要物理过程的脉动特征，为进一步分析工程级燃烧室试验中振荡燃烧的诱发机制和燃烧诊断提供了数据处理方法。     

航空发动机风扇叶片冰雹撞击仿真

为预估航空发动机风扇转子叶片受到冰雹撞击后的损伤情况,基于PAM-CRASH软件进行冰雹撞击风扇转子叶片仿真。采用SPH方法和带失效应变的弹塑性材料模型建立冰雹数值模型,模拟冰雹撞击铝合金平板过程,仿真结果与试验数据吻合较好。针对冰雹撞击旋转状态风扇转子叶片试验,建立3维风扇转子有限元模型,使用带失效模型的J-C本构模型定义叶片材料性能,采用该冰雹模型对试验过程进行仿真,获得的冰雹撞击过程和叶片损伤与试验结果基本相同,叶片凹陷深度误差小于10%。仿真与试验结果对比表明:风扇叶片冰雹撞击仿真方法能够预估叶片被冰雹撞击后的损伤情况,可用于叶片抗冰雹撞击设计与评估。     

一种新的周期性运动部件调制谱估计方法

目标内部运动部件对雷达回波产生的周期性运动部件调制 (PMPM )为目标识别提供了丰富的特征信息。但由于大多数雷达均采用多目标工作方式 ,因此 ,通常情况下只能从雷达获得不连续的目标回波脉冲串 ,这极大增加了根据目标回波频谱提取PMPM特征的难度。针对含PMPM目标回波频谱具有简单结构这一特点 ,提出了基于最小熵准则的交替迭代反卷积方法(AIDME)用于扩展目标雷达回波频谱估计。结果表明 :与傅里叶谱分析方法相比 ,该方法能够有效消除卷积核函数的不利影响 ,获得逼近目标回波真实谱的良好谱估计结果     

液体火箭发动机系统振荡及稳定性研究进展

针对液体火箭发动机中与阀门相关和与燃烧组件相关的两类重要振荡，阐述了发动机系统振荡现象、振荡模式以及稳定性的研究进展。结果表明，与阀门相关的振荡主要表现为阀门自身和与管路系统耦合的两种不稳定振荡模式；重点是振荡敏感参数分析，难点在于自激振荡临界稳定参数的获取和振荡频率的辨识。与燃烧组件相关的振荡表现为与供应系统耦合的燃烧不稳定、与喷注过程耦合的燃烧不稳定以及燃烧过程自身不稳定三种模式；流量型稳定性机理研究较成熟，内在稳定性机理准确建模相对匮乏；对时滞模型的进一步探究和对燃烧过程数学模型的深入完善是今后系统级燃烧不稳定振荡研究的重难点。