Critical Issues on Magnetic Reconnection in Space Plasmas

The idea of expedient energy transformation by magnetic reconnection (MR) has generated much enthusiasm in the space plasma community. The early concept of MR, which was envisioned for the solar flare phenomenon in a simple two-dimensional (2D) steady-state situation, is in dire need for extension to encompass three-dimensional (3D) non-steady-state phenomena prevalent in space plasmas in nature like in the magnetosphere. A workshop was organized to address this and related critical issues on MR. The essential outcome of this workshop is summarized in this review. After a brief evaluation on the pros and cons of existing definitions of MR, we propose essentially a working definition that can be used to identify MR in transient and spatially localized phenomena. The word “essentially” reflects a slight diversity in the opinion on how transient and localized 3D MR process might be defined. MR is defined here as a process with the following characteristics: (1) there is a plasma bulk flow across a boundary separating regions with topologically different magnetic field lines if projected on the plane of MR, thereby converting magnetic energy into kinetic particle energy, (2) there can be an out-of-the-plane magnetic field component (the so-called guide field) present such that the reconnected magnetic flux tubes are twisted to form flux ropes, and (3) the region exhibiting non-ideal MHD conditions should be localized to a scale comparable to the ion inertial length in the direction of the plasma inflow velocity. This definition captures the most important 3D aspects and preserves many essential characteristics of the 2D case. It may be considered as the first step in the generalization of the traditional 2D concept. As a demonstration on the utility of this definition, we apply it to identify MR associated with plasma phenomena in the dayside magnetopause and nightside magnetotail of the Earth’s magnetosphere. How MR may be distinguished from other competing mechanisms for these magnetospheric phenomena are then discussed.This revised version was published online in July 2005 with a corrected cover date.     

圆形域内串列双柱振动诱导的定常整流流动的数值模拟

本文在ε１和Ｒｓ≥０（１）下采用贴体网格生成、数值求解ＮＳ方程研究圆形域内串列等直径双柱作同频同相小振幅振动在静止粘性不可压缩流体中诱导的Ｓｔｏｋｅｓ层外的定常整流旋涡流动。数值结果表明,流场外边界的存在使大于临界雷诺数时外边界附近产生高阶分离旋涡,在很小的整流雷诺数变化范围内造成整流流谱改变。串列双柱柱间距的增加及圆域对振动柱柱径比的减小都使发生高阶分离的临界整流雷诺数之值下降。     

撞击流混合器速度信号的Hilbert-Huang变换分析

应用激光多普勒测速系统,对撞击流混合器的流场瞬时速度进行了测量。将Hilbert-Huang变换（HHT）应用于瞬时速度信号的分析,提取出各阶内禀模态函数（IMF）并通过经验模态分解（EMD）对速度信号进行滤波降噪。通过希尔伯特谱分析（HSA）确定了撞击流混合器速度信号的能量分布状况,信号能量集中于低频区,即存在于尺度较大的流体涡旋中。分析速度信号各阶内禀模态函数在不同频段的能量分布与转换,发现不同频段IMF的能量分布与流型转变之间的对应关系。通过能量特征值的提取表明,提高螺旋桨转速有助于强化系统的混合效果。最后将撞击流混合器的流场由内而外划分为中心区、涡旋区和回流区3个部分。     

基于RBF网络辨识的航空发动机模糊神经网络解耦控制

对航空发动机的多变量解耦控制方法进行了研究,提出了一种基于RBF网络辨识的航空发动机模糊神经网络解耦控制方法。该方法利用RBF网络辨识航空发动机的实时模型,为模糊神经网络控制器参数的调整提供了Jacobian信息,解决了模糊神经网络自适应控制器在被控对象不能精确建模情况下应用的问题。仿真结果表明,系统鲁棒性强．在设计点和偏离设计点处,均具有良好的动态特性和解耦特性。     

翼型结冰过程数值模拟验算与分析

应用FENSAP-ICE结冰计算软件,对NACA0012翼型进行了流动特性、水滴撞击特性以及冰型生成过程的计算;同时,对结冰前后的翼型进行气动力特性计算对比分析,其中包括升力特性对比、阻力特性对比、流场细节分析以及压力系数分布对比。计算结果表明：翼型前缘结冰后,导致翼型前缘气流提前分离,最大升力系数、失速攻角大幅减小,...     

高效空气过滤器性能实验研究

现代工业的发展,对实验、研究和生产的环境提出的要求越来越高,实现这一要求的主要途径是在洁净空调系统中广泛使用空气过滤器。其中高效（HEPA）和超高效（ULPA）过滤器是尘粒进入洁净室的最后一道防护,它的性能优劣直接关系到洁净室等级,进而影响工艺过程和产品质量。因此对过滤器进行实验研究是很有意义的。在不同的风速下,通过测定玻璃纤维过滤器和PTFE过滤器对0.3μm、0.5μm、1.0μmP.A.O粒子的过滤效率,比较两种过滤器的阻力性能、过滤性能。结果表明,风速是影响高效空气过滤器过滤效果的很重要的因素,风速越高过滤效率越低,对PTFE过滤器而言这种影响更明显。     

基于神经网络-遗传算法的液力透平叶片型线优化

提出了一种叶片型线的多工况优化设计方法,该方法包括叶片型线参数化、优化的拉丁超立方试验设计、CFD技术、GA-BP(genetic algorithm-back propagation)神经网络与遗传算法.具体采用三次非均匀B样条曲线参数化叶片型线,优化的拉丁超立方试验设计方法在设计空间内获取训练GA-BP神经网络的样本点,各个样本点性能分析由CFD技术完成,随后开展GA-BP神经网络的学习训练,最后采用GA-BP神经网络和遗传算法相结合的优化技术求解液力透平叶片型线的多工况优化问题.基于上述优化方法对一液力透平进行了叶片型线的优化改进,结果表明,在保证扬程不小于相应初始扬程的约束条件下,优化后的液力透平效率在3个指定工况下分别提高了3.91%,3.59%和3.09%, 证明采用此方法优化叶片型线具有一定的可行性.      

航空发动机故障模拟监控训练系统开发

针对数控发动机故障模式多、试飞工程师培训方法欠缺的现状,在真实试验数据基础上开发发动机试验故障模拟监控训练系统,成功的应用于某型发动机飞行试验项目中。实践应用表明:新系统可以有效地培训发动机试飞工程师,提高其处置飞行试验中突发故障的能力,降低试飞风险;能快速处理试验数据,提高数据分析的效率;同时,新系统验证了实时地计算机辅助判断故障告警自动提供处置策略方案的可行性和实用价值,推荐在飞行试验地面遥测监控系统、发动机地面试车台及高空台模拟试验中使用。     

基于SLD光源变流驱动的光纤陀螺快速启动研究

光纤陀螺的快速启动技术是应急武备系统、随动控制系统等特殊应用场合的首要要求。提出了一种通过变流调节模式来驱动光纤陀螺SLD光源的方法,建立了变流调节模型并计算了模型参数。通过辅助制冷器控制光源发光芯片温度,可使SLD光源输出光功率迅速达到稳定值。试验结果表明,高低温极限温度条件下SLD光源的启动时间可缩短为恒流模式的一半,特别是在低温启动时避免了SLD光源输出光功率的瞬间过冲带来的光纤陀螺中光电探测器的致盲效应。同时,光纤陀螺在极限高低温下的启动时间缩短1s,实现了光纤陀螺的快速启动。研究结果对光纤陀螺在高低温极限环境条件下的启动提供了有益的参考。     

基于相似参数的加速供油规律反设计方法研究

为了推广数字电子控制在发动机控制系统中的应用,利用原液压机械控制装置具备的加减速功能进行供油规律的反设计具有重要意义。基于相似理论,提出了以高低压压气机进口总温、高压压气机出口总压和高压转速为函数参量的加速供油规律;其次考虑到温度传感器测量难、响应慢的实际问题,提出了一种仅利用高低压压气机出口总压和高压转速为函数参量的基于发动机加速试验数据反设计加速供油规律的方法;进一步提出一种仅利用低压压气机进口总压、高压压气机出口总压和高压转速的供油规律的设计方法。两种加减速供油规律仿真曲线与地面、高空加减速试验数据对比表明,加速过程高压转子转速相对误差小于2%,减速过程高压转子转速相对误差小于3%。