纤维缠绕复合材料圆柱网格结构的稳定性分析及优化设计

为获得高承载效率的网格结构,利用有限元法对纤维缠绕复合材料圆柱网格结构的稳定性进行了分析.结合ANSYS的二次开发语言APDL编写了圆柱网格结构优化设计程序,并运用该优化设计程序研究了网格结构载荷质量比随缠绕角度、截面高宽比、环筋条数以及纵筋对数的变化规律.对于D=480mm,H=210mm,筋横截面积A=28mm2的复合材料网格结构;从理论上得出较优的设计参数:高宽比7:4,缠绕角度30度,环筋条数3条.纵筋对数51对.最后,参照优化设计结果制造了相应尺寸的网格结构并在INSTRON1346材料疲劳强度试验机上进行了轴压实验,实验结果表明:利用有限元方法可以有效预测复合材料网格结构极限轴压并进行优化设计.     

增强高超声速化学反应流数值计算的稳定性方法

针对高超声速化学反应流数值模拟中包含源项对角化雅可比矩阵的数值格式稳定性很差的问题,在对采用上下对称的高斯-赛德尔(LU-SGS)格式的离散方程进行线性稳定性分析的基础上,提出一种依据流动状态对流场的块网格进行局部加密的方法,以增强流场数值计算稳定性。在高超声速流场中,对包含激波后亚声速高温区域的块网格给予加密,而其他区域中的块网格可以适当进行网格粗化或保持不变。算例结果表明,相比于初始网格,局部加密后的改进网格并不会产生过多的网格量,而且能够采用较大的柯朗-弗里德里奇-列维（CFL）数以达到数值求解过程中稳定计算和快速收敛的目的。     

基于OpenMP的多核系统中并行优化研究

随着多核处理器的普及,多核并行计算成为当前计算机研究领域的一个热点。本文以Open MP为基础,分析了影响并行程序计算性能的多种因素,提出了优化并行程序结构的一系列方法,通过实验证明了并行优化方案的可行性。     

卫星用网格状复合材料承力筒结构优化设计

基于MSC.NASTRAN通用结构分析软件用有限元法对某卫星平台轻量化设计进行了研究.主承力结构选用新型网格状复合材料承力筒结构,优化目标为结构质量最轻.在结构强度、刚度和稳定性,满足卫星平台使用要求的约束条件下,讨论了承力筒的网格交角、网格数、网格截面尺寸与蒙皮厚度、铺层方式,以及材料选择等优化变量的确定.对根据优化...     

液膜冷却和二次燃烧的双组元发动机的性能和温度特性

利用 GEMCHIP 程序的数值模拟方法.检验了燃料液膜冷却的双组元发动机边界层扰流块对燃烧性能的改善,以及性能的增益与扰流块几何形状的关系。改善燃烧的主要机理是在于强化了中心区和边界区火焰的燃烧。即处于中心区的燃料液滴的正常燃烧和被边界层扰流块迫使参与液膜冷却的燃料液滴向中心区转移而加强。另外,扰流块后的尾区里的一些氧化剂液滴.在富燃的近壁区开始了共轭燃烧。对于一种没有预先混合的双组元喷注器,在有扰流块的燃烧室中。氧化剂和燃料的燃烧效率所得到的增益,高达20～30％。为改善燃烧,对扰流块的三种结构方案进行了模拟实验,其中,裁面为三角形和矩形的扰流块结构在燃烧效率上比截面为半圆形的扰流块能获得更高的增益。对于预先混合型的喷注器(有很高的燃烧效率),燃烧效率的增益相当高,其总的燃烧效率达到0.99甚至更高。本文还讨论了将来的研究领域,涉及燃烧中的涡流问题。     

航天器典型防护结构节点分离FEM的数值模拟

建立了一种航天器防护结构超高速碰撞数值模拟的节点分离有限元方法。通过重合节点网格转换和添加节点集约束建立了节点分离有限元模型。在显式积分迭代中,将达到断裂判据的节点集解离,从而生成裂纹。对网格畸变问题进行分析,并建立了几何识别方法,进而删除畸变单元,改善了算法的稳定性。应用节点分离方法模拟了单层板超高速撞击问题,并分析了撞击速度对弹丸变形程度和碎片云形状的影响。应用节点分离方法对Whipple防护结构、填充式防护结构和多层网结构进行了模拟,获得了与实验一致的结果。多种算例表明,节点分离有限元方法改善了以往断裂侵蚀有限元方法处理网格畸变、碎片云模拟以及二次碎片云碰撞等方面的能力,对典型防护结构模拟具有很好的适用性,能够成为光滑粒子流体动力学(SPH)方法的有效补充和替代。     

叶-盘系统振动特性有限元分析程序实现

引入空间八节点等参数单元,对叶-盘结构进行了有限元网格划分.利用自行编制的有限元循环对称结构振动分析程序对叶-盘结构(泵叶轮及涡轮叶轮)进行了振动特性分析,并与ANSYS软件计算结果进行了对比.经过对比,本程序的计算结果与ANSYS软件的计算结果吻合良好,从而验证了本计算程序具有良好的工程计算精度.     

过渡区DSMC数值模拟的一种自适应当地时间步长新方法

采用优化的DSMC方法,研究了高超声速三维复杂外形飞行器在过渡领域飞行的气动力、热特性。对建立在流场网格和物面网格耦合基础上的三维复杂流场DSMC通用程序进行了变时间步长的优化设计,发展了一种自适应当地时间步长新方法,根据网格内仿真分子的碰撞数,自动调整网格中进行仿真分子运动和碰撞计算的时间步长,有效地提高了程序的计算效率。对比计算了三维复杂飞行器流场压力、热流分布量,飞行器表面气动力、热分布参数,证明了自适应当地时间步长新方法大幅度缩短了流场稳定所需的CPU时间,并且不降低流场模拟结果的精度。     

基于非线性有限元降阶方法的网格加筋筒壳结构屈曲承载特性研究

非线性有限元数值计算方法是结构屈曲性能评估的主要手段,然而该方法需要基于精细网格迭代求解,降低结构非线性计算规模是其关键技术之一。采用一种结构非线性有限元降阶方法,对均匀轴向压载荷作用下的网格加筋筒壳结构进行了细致的承载稳定性特性分析。该方法将Koiter初始后屈曲理论与Newton弧长法相结合,通过多次使用Koiter摄动展开来跟踪结构非线性平衡路径。计算比较了特征值屈曲载荷和计及几何非线性效应的非线性屈曲载荷值;采用侧向小扰动载荷模拟结构初始几何形状缺陷,分析了缺陷幅度对临界屈曲载荷的影响规律,在验证了非线性有限元降阶方法分析精度的同时,细致考核了该方法在结构非线性屈曲分析以及缺陷敏感性分析中的计算效率优势。     

一种在时域内计算三维翼颤振的方法

使用模态法构造结构模型,研究了在时域内耦合结构模型和气动模型预测三维翼颤振的方法;求解N-S方程计算非定常气动力.Newmark算法简化颤振方程.采用无限平面插值方法耦合结构网格和气动网格;使用弹性系数算法和局部网格重构法重构非结构气动网格,以确保结构方程和气动方程进行耦合求解.AGARD 445.6翼算例检验了计算方法的可行性.     

串行程序的并行划分算法及其正确性证明

针对多机系统结构，本文提出了在大粒度级并行划分串行程序的算示。该算法通过识别并行循环任务以及通过确定调用上下文关系识别过程任务，来划分串行程序中的并行成份。该算法是对串行程序实施并行分解的基础。本文还给出了该算法的正确性证明。     

光滑粒子流体动力学的一种并行数值计算方案

在三维超高速碰撞数值计算方面,针对三维光滑粒子动力学（SPH）方法计算量大和耗时长的缺点,文章提出了一种简单直接、易于编程实现的SPH并行计算方案,并简述了该方案的基本思想、任务划分、变量存储、信息传递以及主要计算步骤。最后利用自编并行程序计算了两个超高速碰撞实例,结果表明:针对几百万个粒子,在运算速度为每秒5万亿次的“银河”计算机上申请23个核并行计算,每步约需要8 s,加速比约为10,并行效率约为50%,计算时间显著减少。     

电大尺寸开口腔体RCS的SBR并行计算

文章利用消息传递协议MPI开发了针对电大尺寸开口腔体单站雷达截面(RCS)的射线弹跳法(SBR)并行计算程序。程序采用按照RCS计算角度间隔分配计算任务的大粒度并行计算方法,取得了较高的并行计算效率,大大减少了电大尺寸开口腔体的RCS计算时间。算例计算结果与文献吻合良好。     

一种实时系统中的信号处理实现

近年来,实时信号处理系统的要求越来越高,所用系统须具有处理大量数据的能力,这就要求系统硬件要达到很高的运算速度,并且软件处理程序也尽可能优化,以保证系统的实时性.基于某重点工程项目,介绍了一种高速数据并行处理系统,并详细说明了DSP中信号处理程序的操作流程.该系统能对输入信号的频谱进行分析,实时输出连续波频谱或脉冲波的时域频域信息,并已测试成功.     

航天ATS快速测试体系结构研究

快速发射是未来空间信息作战和导弹武器发展面临的新课题,快速测试是快速发射的重要环节。航天ATS快速测试需要遵循一定的体系结构而发展。以国际通用测试系统体系结构为背景,结合我国航天测试的需求,提出了航天ATS快速测试体系结构,分析了航天ATS快速测试的测试流程并行化、关键参数连续监测化和测试数据处理快速化等目标,以及所涉及到的图形化程序开发、仪器可互换等关键技术。结论有利于促进航天ATS快速测试技术的进步,并为其发展提供参考。     

SPMD并行计算机系统中互连结构的模拟研究与实现

并行计算机系统中网络对整个系统性能影响起到了关键作用，而SPMD并行计算机系统在科学计算，特别是航空航天中比较普及，因此开发了通用SPMD并行系统结构性能评价模拟系统。该文描述的面向对象网络模拟系统是该模拟环境的一部分，采用伪汇编代码的算法程序作为输入，通过配置结构参数、与系统提供的描述不同结构的伪虻编指令函数库编译链接，达到对不同层次细节、不同侧重部件模拟研究的目的。与同类研究相比，本文的研究具有更通用的特点，能够方便地构造不同的动态和静态网络，特别是能够对可重构的多级互连网络进行性能评价研究。     

基于多处理机平台并行扩维DFT算法的实现研究

提出某些正交变换具有扩维并行性 ,并由此归纳出扩维并行 DFT算法。在对该算法的性能进行理论分析的基础上 ,提出一种基于多处理机平台 TMS32 0 C80进行并行扩维 DFT算法的方法并给出了实验结果。理论分析和实验结果表明 ,文中所提出的并行扩维 DFT算法具有实际意义 ,适合在以 DSP为处理单元的多处理机平台上实现。     

一个ATS平行测试程序的实现

自动测试系统(ATS)测试软件通常设计为一系列的数据采集、计算、显示(打印)的组合串,此法虽能完成给定的任务,但效率较低。本文介绍了一个ATS测试软件的平行程序设计方法,文中讨论了该软件的程序结构、通讯和同步,也介绍了ATS的系统配置、被测仪表特点及特殊要求。     

一种新型并联微动机器人运动学分析

提出了一种新型的少自由度微动并联机器人,利用螺旋理论对于微动并联机器人的自由度进行分析,得到机构正常运动时所需要的驱动个数。利用矢量方法得到微动并联机器人的运动学反解。基于雅可比矩阵的可逆性,研究了微动机器人的奇异问题,从而确定该微动并联机器人的输入和输出之间的关系。     

Force on a coil moving above a grid structure

The force on a coil moving with a high-speed parallel to a conducting grid consisting of parallel tubes is investigated. The coil performs a rebound motion or an oscillatory heave motion when pressed toward the grid by reactive on-board engines. The coil is approximated by two parallel wires moving parallel to the grid tubes. The corresponding electrodynamic problem is two dimensional and is solved by expansions in terms of Bessel functions. Expressions are derived for the lift and drag force as well as the heat generated in the tubes in the limit of strong skin effect. The dependence on the grid spacing is analysed in the approximation of no mutual inductance between the tubes. Two specific applications are a shunt deflecting the coil, and a funnel leading to multiple reflection. Finally, the varying magnetic flux threading the coil is considered and the thermal load of the coil is estimated.