基于计算流体动力学数值模拟分析的旋风分离器优化设计

旋风分离器由于结构简单而机理复杂,广泛应用于环境除尘净化处理。为了提高旋风分离器的除尘净化效率,文章基于计算流体动力学（CFD）数值模拟方法分析了其工作过程,得到了内部气-固两相流的分布参数云图。针对这些参数分布云图,分析了它们产生的原因。为了提高除尘净化效率和节省能源,文章通过参数、边界条件的反复设定及模拟分析,确定了旋风分离器的最佳设计方案。本方案经过实际产品的有效运行取得了良好的效果。     

稠密气固两相流颗粒质量流量测量方法研究

为解决粉末火箭发动机和粉末冲压发动机供粉系统冷流标定过程中颗粒质量流量的测量问题,提出了一种稠密气固两相流中颗粒质量流量的测量方法,并基于旋风分离器和电子天平运用该方法设计了一套气固两相流中固体质量流量的测量装置,同时运用粉末火箭发动机的供粉系统对该测量方法和装置的测试性能进行了实验验证研究。结果表明:测量装置的粉末收集效率可高达98.5%以上,为固体颗粒的质量流量测量提供了保障;测量方法具有较好的可靠性和测量精度,其测量结果相对误差低于3%;测量方法具有较好的测量稳定性,重复性实验中测量结果相对误差低于2%;通过改变旋风分离器结构设计等参数,可拓宽测量方法的适用范围。     

考虑星-箭动力耦合作用结构瞬态响应分析

利用直接激励法，对火箭发射过程中考虑星箭动力耦合作用的卫星结构瞬态响应问题进行了求解。给出了最大动压、一二级分离前和分离后三种工况下卫星结构的加速度响应历程。该方法克服了大质量法和惯性载荷法瞬态响应计算中的载荷处理困难和数据回归困难。文中给出了大质量法、直接激励法和惯性载荷法的动力学方程，指出各种方法的应用条件。计算结果表明，直接激励法简捷实用，优于惯性载荷法和大质量法。     

液体火箭发动机运动循环参数通用计算方法的研究

本文运用网络分析和图论的数学方法，建立起一个能计算各种动力循环方案参数的通用计算模型；同时，为了确保计算的准确、顺利进行，提出了控制参数的概念。最后编制了一个实用的通用计算软件，并用它对不同动力循环方案进行了计算     

高超声速滑翔飞行器典型弹道特性分析

研究平衡滑翔和跳跃滑翔两种高超声速滑翔飞行器典型弹道模式的纵向弹道特性。首先建立高超声速滑翔飞行器的纵向运动模型。在平衡滑翔条件下,导出速度、高度与速度倾角之间函数关系式,分析动压、过载与热流密度随速度变化的规律,并给出常升阻比时运动状态参数之间的解析表达式。针对跳跃滑翔弹道,采用数值仿真方法分析初始速度、高度与速度倾角对弹道的影响。本文的研究有利于提高对高超声速滑翔飞行器弹道特性的认识水平,并能为弹道预报、轨迹规划与制导系统设计等提供参考。     

雷达电子对抗系统动态性能分析与度量

本文提出了对雷达电子对抗系统的一种分析方法。并运用博弈论、随机分析及系统工程的方法,着重讨论了双方电子对抗动态过程的变化特性及其效果度量。导出了对抗过程的四大要素:双方对抗手段、竞争速度运用策略及对抗效果之间的相互关系与计算方法。最后应用这一方法对工程中的典型例子进行了分析和计算,并得到了一些有用的结果。     

多站可变弧段直接最佳弹道估计

本文首先给出了较全面的外测多站处理计算模型,然后,选取实用的M估计方法估算参数;在解算线性模型过程中,采用了避免待估参数系数矩阵求逆的方法,它在工程应用上,是简捷、有效的。     

惯性制导中的精确引力模型

本文讨论利用地面重力异常资料推算地球外部空间任意点扰动引力的方法。本文导出扰动引力的一种新的计算方法——残差法,此法的计算速度比常用的Stokes积分法快四倍,而且精度较高。此外,特别对低空计算点近旁导出了计算扰动引力的解析公式,这些公式在低空的计算误差很小。     

固体运载火箭级间热分离仿真气体模型研究

目前,计算流体力学和飞行力学耦合仿真是模拟运载火箭级间分离较为流行的方法,而发动机内外流动建模则是运用该方法的关键。工程上,常用的方法是将发动机燃气与外部大气当作同一种气体组分处理,未考虑内外流动的多组分与燃烧效应。分析了化学非平衡流模型、双组分气体模型和常规单组分气体模型在火箭级间热分离流场计算中的适用性。化学非平衡流模型由于过高的计算消耗,不适用于火箭研制工程中大规模的参数化研究。而热化学等级较低的双组分气体和单组分气体模型由于计算量较低,具有较好的工程适用性。双组分气体模型计入了火箭燃气的特性,计算消耗远低于化学非平衡计算,且能够较好地预测火箭级间段的流动分离,在计算效率和计算保真度之间做出了较好的平衡,未来在工程研究中有较大的应用潜力。     

回转表面上非测地线缠绕的计算方法

本文讨论了回转表面上非测地线缠绕的计算方法。对于回转柱面和锥面导出了实用公式。一般回转表面可以看成由许多回转锥面组成,可以用回转锥面的公式进行近似计算。     

RBCC发动机热力/推进效率计算及影响因素研究

给出了RBCC发动机推进效率、热效率及总效率等热力/推进效率计算方程,开展了特定条件下油气比、流量比及速度比等因素对发动机效率影响规律研究.结果表明, 当燃油和火箭发动机推进剂种类、质量流量及飞行速度一定时,产生推力的RBCC发动机排气速度变化范围有限,且该范围可通过计算进行明确;在其他变量为定值的条件下,推进效率分别随油气比、流量比及速度比的增大呈单调增加的趋势;随着速度比减小,热效率、总效率增大.     

自由飞行空间机器人通用运动学模型及其仿真

本文了一种新的通用运动学模型。这一模型和以前方法不同，用通用方法导出能求机器人任一部分速度的通用方程式，同时这种通用模型由于运动学方程式表达式简单，所以计算速度很快，从而为空间机器人实时控制提供条件。本文首先在通用运动学模型所需的基本概念基础上推导出通用的运动学模型方程式，其次对该运动模型给以分析，最后通过仿真实验方法证明了本文提出的通用运动学模型比以往的几种运动学模型计算速度快的结论。     

固体火箭发动机喷管分离流动流固耦合数值仿真

针对固体火箭发动机大膨胀比喷管出现的分离流动,采用数值仿真方法进行分析,并与试验进行对比。通过集成软件平台MpCCI,连接计算流体动力学软件FLUENT和有限元软件ABAQUS,对燃气流动与喷管结构运动变形进行了耦合计算。耦合计算结果发现,此大膨胀比喷管发生气流分离,且分离处斜激波后的气流温度与压力变化较大,采用流固耦合数值方法能体现喷管的结构变形,从而更准确地反映喷管与燃气流相互影响的真实环境。耦合计算结果与试验进行对比得出,耦合计算得到的分离位置能很好地拟合实验测得的气流分离位置,说明了流固耦合数值方法的有效性,为更深入研究大膨胀比喷管分离流动现象提供了支撑。     

液体运载火箭飞行后发动机推力计算方法

对运载火箭飞行后发动机推力的各种计算方法进行了比较与分析,认为用视速度法计算推力更能反映发动机自身的特性且计算准确度高。     

基于修正罗德里格参数的小卫星SSUKF姿态确定

用无陀螺的三轴稳定偏置动量小卫星三轴磁强计和太阳敏感器获得观测矢量,提出了一种基于超球面分布采样Unscented变换滤波(SSUKF)和修正罗德里格参数(MRPs)的姿态估计方法,给出了算法模型.SSUKF在保证滤波性能的基础上减少了采样点个数,减轻了星载计算机的负载;用MRPs描述小卫星姿态大幅减少了计算量.某小卫星的仿真结果表明:算法兼顾了精度、收敛速度和鲁棒性,且提高了计算效率,适于小卫星.     

用于粒子分离器的砂粒反弹特性实验研究

针对砂粒反弹特性所面临的基础问题及其复杂特点,采用实验与理论分析的方法研究砂粒反弹机理。以砂粒与板面碰撞反弹为起点,自行设计了测量砂粒反弹系数的实验系统,并用高速摄影仪捕捉砂粒的运动轨迹,通过图像处理获得不同粒径的砂粒与不同材料的板面碰撞前后的速度矢量。以实验测量数据为基础,理论分析砂粒运动特性,总结砂粒反弹系数与入射角度之间的关系,建立不同材料的砂粒反弹系数的拟合公式,为进一步提高粒子分离器的分离效率提供研究基础与理论支撑。     

多因素组合下发射载体出管速度偏差预估方法

运用极限偏差、合成标准差、统计分析、蒙特卡洛仿真等多种预估方法,对发射载体出管速度偏差进行对比分析。分析结果表明,极限偏差法工程应用成熟,但预估结果偏于保守,适用于影响因素尚未认知完全的工程型号;对于影响因素比较明确的系统,运用统计分析法、合成标准差法得到的发射载体出管速度预估值一致性好,方法简单,且具有较高的准确性;蒙特卡洛法计算过程复杂,可通过大量仿真计算获取出管速度的分布特性,得到对应不同指标的分布概率,相比其他几种方法,计算结果更加科学、合理。工程型号应用时,可根据实际需要组合使用上述方法进行发射载体出管速度偏差预估分析。     

空间飞行器追踪区设计

重点介绍了空间飞行器通过一次变轨机动与目标交会的可行机动方案，在对飞行时间普适公式分析的基础上，建立了一般性的轨道转移预测模型， 给出了一种寻求空间飞行器可行变轨点集的方法，并提出了追踪区的概念。通过仿真计算，分别对各种时间和燃料资源限制条件下的追踪区大小变化进行了分析，结果表明，利用该方法求出的变轨点能够满足空间交会对燃料和时间等各方面的要求，且方法简捷，易于实现。     

“天圆地方斜扭过渡”的解析分析及CAD

“天圆地方斜扭过渡”的展开放样没有较为简捷的计算方法，传统的展开放样计算方法非常繁琐，精确度低，应用解析法分析“天圆地方斜扭过渡”的展开计算，并应用计算机辅助设计，方法简捷，分析合理、数据处理速度快，精确度高。     

基于MPI的柔性多体系统动力学并行计算

研究解决多体系统动力学仿真计算中串行计算速度比较慢的问题。现将MPI（Message Parallel Interface）并行计算环境引入柔性多体系统动力学仿真软件cADAMB（computer Aided Dynamic Analysis of Multi Body），对其中的单向递推组集建模方法进行了并行化改造，并给出了加速比和各进程效率的估计。结果显示该并行算法能大幅度提高仿真计算的速度。