Godunov方法在复杂流场数值模拟中的应用

本文根据Ｖａｎ Ｌｅｅｒ提出的方法给出了求解三维非定常Ｅｕｌｅｒ方程和三维定常Ｅｕｌｅｒ方程的二阶Ｇｏｄｕｎｏｖ方法。方法要点为：在各体积离散单元中,用流动变量的分段线性分布代替一阶方法中的分段常量分布,在确定线性分布的斜率中引入单调性限制条件;在离散单元界面构造Ｒｉｅｍａｎｎ问题,由Ｒｉｅｍａｎｎ间断解确定单元侧面的通量;用预测－修正两步法对离散方程推进求解,用上述方法结合单区网格或多区重迭网格     

一种导弹目标宽带雷达相位测距的新方法

微动是反导系统中识别真假弹头的重要依据之一,然而传统的通过距离像包络提取微动的方法分辨率较低,无法反映章动等幅度较小的运动,针对这个问题,提出了一种利用宽带雷达距离像相位分析导弹目标微动的新方法.该方法通过共轭相乘、时频域滤波及解模糊等步骤,从散射点的相位序列中提取散射点之间的距离微小变化,从而作为分析目标微动状况的依据.通过Feko软件仿真数据对提出的方法进行了验证,实验结果表明,相比于传统的通过距离像包络分析微动的方法,新方法对于微动导致的散射点距离变化的分辨能力提高了4倍以上,能够清晰地反映出目标的章动现象;并且,时频域滤波与解模糊的处理方法也能进一步提高该方法的鲁棒性,有效降低噪声和脉冲重复频率低导致的解模糊出错的概率.     

一个基于通量分裂的高精度MmB差分格式

本文研究双曲型守恒律的高精度差分方法.在新的算法中,首先将计算区间划分为互不相交的小区间,再根据精度要求等分小区间;其次,根据流动方向进行通量分裂,重构小区间交界面上的正、负数值通量,并进行校正;然后,采用高阶Runge-Kutta TVD方法进行时间离散,构造了一维非线性双曲型守恒律方程的一个高精度、高分辨率的守恒型差分格式.推广到二维双曲型守恒律方程,证明了格式的MmB特性.进而推广到二维守恒型方程组情形.最后对二维Burgers方程及Euler方程进行了数值试验,数值结果令人满意.     

Exospheric models of the topside ionosphere

The historical evolution of the study of escape of light gases from planetary atmospheres is delineated, and the application of kinetic theory to the ionsphere is discussed. Ionospheric plasma becomes collisionless above the ion-exobase which is located near 1000 km altitude in the trough and polar regions, and which coincides with the plasmapause at lower latitudes. When the boundary conditions at conjugate points of a closed magnetic field line are different, interhemispheric particle fluxes exist from the high temperature point to the low temperature point, and from the point of larger concentrations to the point of smaller concentrations; therefore the charge separation electric field in the exosphere is no longer given by the Pannekoek-Rosseland field. For non-uniform number densities and temperatures at the exobase, the observed r ^–4 variation of the equatorial density distribution is recovered in the calculated density distributions. Taking account of plasmasheet particle precipitation does not change very much the electric field and ionospheric ion distributions, at least for reasonable densities and temperatures of the plasmasheet electrons and protons. For field aligned current densities along auroral field lines smaller than 10^–5 Am^–2, the potential difference between the ion-exobase and plasmasheet is about –3V. In the case of open magnetic field lines the flow speed of hydrogen and helium ions in the exosphere becomes rapidly supersonic as a consequence of the upward directed charge separation electric field, whereas the oxygen ions have a negligible small bulk velocity. Adding a photoelectron efflux decreases the thermal electron escape but does not change significantly the number density distributions.     

特殊航路点经纬度坐标的计算

给出了计划航路时可能会用到的计算特殊航路点（诸如航路与航路或与管制区边界的交叉点）的经纬度坐标的公式，并针对各种情况做了计算验证。     

用非结构网格和欧拉方程计算多段翼型绕流

用Ｄｅｌａｕｎａｙ法划分三角形构造非结构网格时，如果布点不当，会产生边界穿透，使网格生成失败，本文分析了几种布点情形，提出不容易产生边界穿透的布点方式。这一原理已用于生成绕多段翼型的非结构网格。     

叶轮机转子内流动的三维跨声Navier-Stokes方程组数值计算

应用有限体积法及Baldwin-Lomax代数紊流模型求解叶轮机转子内流动的三维可压缩非定常薄层Navier-Stokes方程组,计算一个绕X轴等转速旋转的转子内流场问题,用当地时间步长方法来加速收敛。采用隐式算法对对流通量进行求解,而扩散通量采用显式算法。采用高阶TVD下的Roe格式计算对流通量,采用中心差分格式计算扩散通量。关于守恒变量Q的非线性方程组,采用牛顿迭代方法求解,线化后的方程用对称的Gauss-Seidle方法求其渐近解。应用该算法模拟了转子NASARotor67流场,与试验做了大量的对比研究,包括性能、等马赫线以及总压和总温等等。在最高效率点附近计算与试验比较接近,但在靠近失速点时计算与试验略有差别。      

周期性小范围刚体定点运动的组合凸轮实现

为实现给定规律的定点运动,通常采用3个伺服机构进行编程控制。针对周期性和小范围的特点,提出的实现方法是用一个组合凸轮（由两个平面盘形凸轮与一个圆柱凸轮组合而成的构件）同时控制刚体上的3点,以实现给定的运动。对比可见,这种方案大大降低了复杂性和成本,而可靠性却得以提高。     

带有分离的二维可压粘性喷管流动计算

采用二维、时变、可压纳维-斯托克斯(N-S)方程计算喷管流动。流动可为无粘、层流或湍流。湍流模型可采用代数混合长模型,一方程和二方程模型。喷管形状为二维(平面或轴对称)。计算网格内点采用MacCormack显式格式。采用局部细网格,快速解法以及时间间隔光滑方法,以加速高雷诺数下收敛。边界点采用参考平面特征线格式计算,粘性项作为源项处理。给出了初步算例结果,与其它计算和实验数据比较,符合良好。     

三次曲线插值及其性质

给出了三次曲线插值的一种方法 ,即在已知两点及相应切线与弦线夹角的情况下 ,给出求满足插值条件的唯一的三次曲线的算法。利用本文的方法就可以构造连续三次样条曲线。另外本文中还分析了其性质 ,给出了曲率公式、等距线的表达式 ,并给出了具体的实例。     

Energetic particles in the inner Van Allen belt

A survey is given of the high energy particle populations in the inner radiation belt. The experiments which have given information about particles are discussed and the best experimental information about particle fluxes and spectra presented. Calculations are given which deal with the particles and indicate what particle sources and loss processes are most important. The role of neutrons in making the inner belt is considered in detail and the need for particle acceleration and/or other sources is shown.     

Geomagnetic micropulsations and diagnostics of the magnetosphere

Plasma oscillations in a wide range of spectrum exist in the magnetosphere. Part of them penetrate the ionosphere and are recorded on the earth's surface. In the range of frequencies from millihertz to several hertz, the so-called micropulsations (ULF) are observed. In the range from hundred of hertz to several kilohertz the low-frequency emissions (VLF) are registered. Both types of emissions contain interesting and important information on the physical parameters of the magnetosphere and on the processes developing in it. The following paper describes the main problems of the diagnostics of the magnetosphere, which are based on the surface observations of micropulsations.In the first part of the paper, a short summary of theoretical conceptions on micropulsations is given. The main part of the paper describes the methods of diagnostics of the location of the boundary of the magnetosphere, of cold-plasma concentration in the outer regions of the magnetosphere, as well as of the energies and fluxes of fast charged particles in the geomagnetic trap. Some experimental results of the diagnostics of the parameters of the magnetosphere are given. Advantages and deficiencies of the existing methods of surface diagnostics are discussed, and the directions of further investigations are traced.     

一种求解欧拉方程改进的通量分裂方法

本文以Steger-Warming提出求解Euler方程的通量分裂方法为基础,利用改进的特征值分裂方法,建立了一种连续的通量分裂方法。该方法克服了Steger-Warming通量分裂法存在的分裂后的通量在个别点导数不连续的问题,同时方法简单,便于推广。对于通量分裂后的Euler方程,采用迎风格式,建立了相应的二阶隐式有限体积方程。为了减少求解所得块矩阵方程组所需要的工作量,本文利用特征变换,在不改变原方程组离散化精度的前提下,将所得块矩阵方程组化为分离的代数方程组进行求解,从而大大减少了计算量。文中分别对一维管流,二维绕NACA-0012和NACA64A-10翼型在亚声速和超声速来流的跨声速流场进行了计算,并将所得结果与有关实验和计算结果进行了比较,均符合良好。 本文所建立的方法具有占机内存小,计算时间短的优点。在普通中小型计算机上亦可使用。     

基于曲率修正的弧齿锥齿轮齿面设计

针对弧齿锥齿轮小轮齿面复杂,加工参数调整计算繁琐,根据小轮切齿加工数学模型,构建与小轮齿面具有相对传动关系的共轭大轮齿面。以完全共轭大轮为基准面,提出一种大轮差齿面曲率修正构建方法。对差齿面和完全共轭齿面叠加后得到的大轮目标齿面进行离散齿面接触分析,结果显示,采用临界干涉法可有效判断啮合状态,真实获得离散齿面的啮合印痕和传动误差曲线。弧齿锥齿轮的滚检试验结果表明,利用齿面曲率修正的方法对完全共轭大轮进行Ease-off二阶修形设计,得到的接触区位置和啮合迹线方向符合满足预定的传动性能。设计的目标齿面可以作为弧齿锥齿轮大轮精密锻造的标准齿面,避免了小轮齿面加工参数的二次调整计算。     

VLF waves: Conjugated ground-satellite relationships

The French mobile station for recording geophysical data has been put in operation at Husafell, Iceland (64°5N, 20°8W) between the 10th of July and the 22nd of September, 1977. This place was more or less conjugated with GEOS when this satellite was near its apogee. The equipments installed in the station for recording VLF and ULF phenomena have characteristics (band-pass, sampling rates) which are identical to the similar equipments installed onboard GEOS. Intercomparison between signals recorded at both points are therefore easy. We present here the results which were obtained in the VLF range.In many occasions, VLF emissions (mainly hiss) do present identical variations in amplitude, with a very abrupt (<1 mn) and very large (>20 dB) decrease in amplitude. Because of their simultaneity at both points, such abrupt variations cannot be interpreted in terms of a sudden ionospheric absorption (associated with an enhanced particle precipitation) nor in terms of a sudden crossing of detached plasma regions. In some cases, these abrupt changes in the VLF intensity are associated with the appearance and disappearance of strong ULF emissions, in the Pc-1 frequency range. Some examples of associated onboard measurements of high energy electron fluxes or cold plasma density (when available) are given, which may help understanding these VLF conjugated relationships.     

边界层内WENO格式特征重构精度的理论分析

WENO格式因其高精度以及良好的激波捕捉能力而被广泛地用于可压缩湍流的数值模拟过程中。为了在有强间断的流场中仍然能保证数值稳定，通常将流动物理量投影到特征空间后再进行WENO重构。然而这种特征重构方法在边界层内的精度问题仍需要进一步分析与研究。通过可压缩边界层自相似解构造平板边界层内法向的流动参数，并在该方向上进行WENO重构，得到求解半点数值通量的WENO非线性权重。通过分析实际得到的权重与理想权重的偏差大小发现在边界层流动中特征重构的精度明显低于分量重构。为了更深入地分析特征重构精度降低的原因，通过对曲线坐标系下的流动方程进行理论分析，推导得到特征重构时的特征变量形式。根据特征变量表达式以及自相似解中权重误差分布发现引起特征重构精度降低的主要原因是特征投影过程在半点处出现了额外的极值点，同时这种因特征投影过程而产生极值的特性将不会随着左右特征矩阵的不同选取而发生改变。进一步地，基于理论分析的普适性，对于任何光滑流场，只要使用特征重构的投影过程，都会在半点处产生极值从而使得WENO系列格式产生精度降低的现象。     

考虑发动机冷却通道固壁内耦合导热影响的低温甲烷超临界压力传热研究

 在考虑发动机冷却通道固壁内耦合导热影响的情况下,开展了低温甲烷在矩形冷却通道中的超临界压力湍流换热数值模拟研究;仔细分析了热流密度及管道几何形状对低温甲烷超临界压力下的流动和传热的影响;得到了流体速度、壁面温度、壁面热流密度等参数的详细变化情况以及Nusselt数的变化规律。计算结果表明:在考虑流固耦合作用时,上壁面施加的热流有一部分会通过固体壁面内的热传导,经由侧壁面传入超临界压力流体,并且随着热流密度的增加,经侧壁面传导的热流所占的比例也会随之增大;减小冷却通道内截面的高宽比,可以提高超临界压力下的换热效果,但流动压降会大大增加,因此冷却通道高宽比的选择需综合考虑传热与压力损失的影响,可以引入热性能参数作为参考;修正的Jackson&;Hall对流换热关系式基本可以适用于本文中的各种工况。     

网络可生存性及其度量方法

介绍了网络可生存性的概念,对传统有线和无线网络、军事网络和Ad Hoc网络的可生存性问题进行了阐述和比较分析;探讨了网络可生存性的分类和度量方法,并给出了一种度量AdHoc网络可生存性的方法。     

U形渠道机翼形量水槽水跃数值模拟与试验研究

量水槽是灌区常见的特设量水设备,而槽后水力特性是判断其选型是否合理的重要指标之一。以某小型灌区末级灌溉渠系改造工程为原型,针对两种不同工况,采用基于TruVOF方法跟踪自由液面、Favor技术实现网格优化的湍流数学模型,对U形渠道机翼形量水槽水跃问题进行三维数值模拟,分析了水跃的时均流场、共轭水深、发生位置、跃长、断面流速分布以及水跃段能量损失等相关水力特性。采用与原型1：1比尺的水工模型试验资料对模拟结果进行验证,结果表明,二者吻合较好。通过对实测与数值仿真的共轭水深数据进行统计分析,得到了适用于U形渠道机翼形量水槽水跃共轭水深的近似计算公式。研究结果对机翼形量水槽在平原缓坡灌区末级渠系的应用研究提供了一定的参考和建议。     

跨声速欧拉方程的一种隐式有限元解法

本文用有限体积Ｇａｌｅｒｋｉｎ法求解了跨声速二维欧拉方程。求通量运用了Ｏｓｈｅｒ格式，通过外插把原来只有一阶精度的逆风格式改进成二阶精度。并采用基于一性化流量的隐式格式和非结构化网格，使程序具有较高的收敛效率。