更准确、更精确、更高效——高超声速流动数值模拟研究进展

从准度、精度和效率3方面回顾了近几十年来高超声速流动数值模拟研究的进展。在物理模型方面,介绍了高超声速数值模拟中高温气体效应、稀薄气体效应以及湍流效应的建模与模拟,基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程重点对现阶段较为关注的高超声速边界层转捩的模式理论研究进行了介绍。在空间离散算法方面,主要介绍了高超声速数值模拟中常用的二阶精度迎风格式以及高阶精度格式的发展及其应用。在时间推进方面,主要回顾了隐式时间推进方法的发展及其应用。在误差和不确定度估计方面,主要介绍了其概念、来源以及常用的分析方法,同时给出了迭代误差估计、Richardson外插法以及敏感性导数方法等初步研究结果。最后,讨论了高超声速流动数值模拟中下一步需关注的问题。     

燃烧多相流的介尺度动理学建模研究进展

基于求解Navier-Stokes方程组的传统计算流体力学已经在诸多领域取得了巨大的成功,但在航空、航天、微流控等领域也遇到了新的瓶颈与挑战。其原因分为2个方面：①物理建模层面的问题;②离散格式带来的数值精度和稳定性问题。微尺度燃烧等一系列燃烧新概念的研究表明,特征更加丰富但以前知之甚少的热力学非平衡行为蕴含着大量待开发的物理功能。物理模型合理和具备相应功能是数值仿真研究的前提;物理建模层面的问题无法通过数值精度的提高来解决。本文从物理建模与复杂物理场分析角度,介绍了非平衡燃烧系统离散玻尔兹曼建模方法（DBM）的研究进展。DBM是非平衡统计物理学粗粒化建模理论在流体力学领域的具体应用之一,是相空间描述方法在离散玻尔兹曼方程形式下的进一步发展。它选取一个视角,研究系统的一组动理学性质,因而要求描述这组性质的动理学矩在模型简化中保值;以该组动理学矩的独立分量为基,构建相空间,使用该相空间和其子空间来描述系统的非平衡行为特征;研究视角和建模精度随着研究推进而调整。借助DBM可以研究反应过程中不同自由度内能之间的不平衡和相互转换等Navier-Stokes模型无法模拟的动理学过程。在内爆和外爆过程中,几何汇聚与发散效应等效于一个"外场力",在球心处系统始终处于热力学平衡态;在冯·纽曼压强峰处,系统不是偏离平衡最远,而是在平衡态附近;在冯·纽曼峰后反应区以外,Chapmann-Jouguet理论值、Zeldovich-Neumann-Doering （ZND）理论值和DBM结果相互验证;在反应区内DBM结果与ZND结果一致;在冯·纽曼压强峰前的压缩阶段,DBM模拟结果在物理上更合理。在冲击压缩过程中,相对于其他自由度,压缩波所在自由度上的内能先增加,因而这一自由度上的内能总是朝着正向偏离其平衡态值,而横向自由度上的内能总是朝着逆向偏离其平衡态值。在二流体模型视角下,反应物和产物朝着相反的方向偏离热力学平衡态。     

一种新的串行离散事件仿真建模策略——信息驱动法

根据离散事件仿真的特点,提出了一种新的仿真建模方法,即信息驱动法。首先对仿真系统内的信息进行了分类,并介绍了各类信息的性质,然后说明了信息的接收与识别,信息对仿真系统的驱动作用,并给出了信息驱动法的执行结构。最后,用单服务排队系统说明信息驱动法的具体执行过程。     

基于UML的无人机飞控系统建模

针对无人机飞控系统功能及其复杂而又难以比较全面的描述,提出利用面向对象统一建模语言UML对飞控系统进行建模,可直观地描述飞控系统,并可以从不同角度较全面地描述飞控系统。首先简要介绍了飞控系统的原理和功能,在此基础上,利用UML例图、类图、协作图、顺序图、活动图,分别从整体、静态、动态角度描述了飞控系统。使用这种方法对飞控系统建模可应用在无人机系统仿真建模中,对无人机系统仿真建模具有积极的研究意义。     

SMART软件平台研究

对SMART软件体系结构作了简要介绍。从编写测试程序的角度分析了具体的库、过程、变量以及TUA描述语言;从ATE系统集成角度论述了资源描述(RD)与仪表模型(DM)和配置模型(CM)的建模方法。     

多模态瑞利-泰勒不稳定性的离散玻尔兹曼数值研究

瑞利-泰勒（Rayleigh-Taylor,RT）不稳定性广泛存在于自然界和工程领域，认清RT不稳定性演化过程中的物理机理具有重要的理论意义和实用价值。本文利用离散玻尔兹曼方法模拟了可压缩流体的RT不稳定性现象，并利用该方法对界面连续的随机多模初始扰动的可压缩RT不稳定性进行了数值研究。研究结果表明，在温度梯度的影响下，与热通量相关的热力学非平衡强度呈现先增大后减小的趋势；在热扩散作用下，界面上的热力学非平衡强度先减小后增大，继而影响热力学非平衡区域的占比，使之呈现相同的变化趋势。最后，分析了全局平均热力学非平衡强度随时间的演化规律，发现在宏观物理量梯度和热力学非平衡面积的共同作用下，全局平均热力学非平衡强度先增后减，最后趋于稳定。不仅如此，热力学非平衡区域面积的增大（减小）会增强（减弱）热力学非平衡的强度；同时，物质界面物理量梯度的增大（减小）对全局平均热力学非平衡强度也有相同的影响，二者相互作用、相互竞争。     

基于ACIS平台开发笔式三维建模系统的关键技术

讨论了基于ACIS平台进行笔式三维建模所需解决的关键技术,并给出了相应的解决方案.介绍了基于ACIS平台的开发技术,重点讨论了二维草图的识别、坐标映射和笔式三维特征建模等关键技术,并给出了PenSketch3D的三维建模实例.     

结构FEA建模通用要求标准的研究

介绍了结构FEA建模技术,分析与研究了结构FEA建模技术的应用及其标准化情况,提炼出了结构FEA建模过程应遵循的策略,归纳出了结构FEA建模的通用要求,给出了该领域内标准化工作的建议.     

基于增强型离散相模型和化学燃烧的红外诱饵弹建模方法

红外（IR）诱饵弹是一种主要的红外对抗武器,建立一种准确的红外诱饵弹模型将对红外制导算法的研究起重要作用。目前,针对红外诱饵弹的计算机流体仿真（CFD）建模方法中,通常不考虑红外药剂的燃烧对红外模型产生的影响,这将从机理上直接导致建模精度下降。针对这一不足,本文在增强型离散相模型（DPM）红外诱饵弹建模方法的基础上加入了化学燃烧相,建立了准确性更高的仿真模型。实验结果表明,与原有的模型相比,加入化学燃烧相后的新模型在图形特征的仿真精度上有明显提升。     

基于SBT和OOTPN的机务准备流程柔性建模研究

提出基于服务蓝图和OOTPN的服务流程的柔性建模方法,建立面向对象petri网的模块化结构,给出支持业务流程动态变化的柔性建模步骤.最后,结合机务准备建模实例,论证方法的有效性.