计算机辅助机械设计的实践与研究

本文结合作者编制计算机辅助机械设计课程设计应用软件的经验，介绍了机械设计中计算机应用程序的构造、流程和数据处理方法，这些方法适用于计算量大、数据量多的设计过程。     

自由转子陀螺仪的伺服测试技术研究

自由转子陀螺仪是目前精度最高的一种陀螺仪,没有精密的力矩器,因此,只能采用双轴伺服法来辨识其漂移误差模型。介绍了双轴伺服测试法的基本原理,给出了双轴伺服转台的运动轨迹及重力矢量的变化规律。根据转台的运动特性,建立了自由转子陀螺仪的漂移误差模型,导出双轴伺服转台转角数据估计漂移误差模型系数的算法。从测试结果可以看出自由转子陀螺仪的长时间精度高,表明采用伺服测试法能够获得极高的测试精度,伺服转台可以作为测试自由转子陀螺仪精度的装置。     

三维非结构网格DSMC并行算法及应用研究

基于PC-CLUSTER机群并行体系结构与消息传递库MPI并行环境,研究了三维非结构网格DSMC并行算法。提出一类基于结构背景网格上的非结构网格动态分区策略,保证各子区域的分子数量大致相等,实现计算进程间的动态负载平衡。利用MPI库函数构造了两类符合DSMC并行原理的通讯法:单步通讯法与多步通讯法。采用单控制多数据流(SPMD)以及Master/Slave并行模式,设计了三维非结构网格DSMC整体并行算法。给出了跟踪模拟分子在四面体网格间迁移运动的详细计算过程。最后对全尺寸航天飞机高超声速绕流进行了并行模拟,验证并行算法的有效性。     

机动再入飞行器自适应飞行控制系统设计

研究机动再入飞行器的制导控制问题。为了解决机动再入飞行器气动系数变化范围大、气动耦合严重和气动参数非线性过零常值大等恶劣条件下的控制，并且能充分利用飞行器可测量信息提高系统自适应能力，本文提出了状态方程参数辨识－－极点配置－－前馈补偿自适应控制的飞行控制系统的设计方法。通过对新型号再入飞行器的制导系统仿真，可以看出该控制系统使其有很好的飞行性能。     

推进剂功能组分作用机理研究——(Ⅱ)丁羟/铝粉体系

在丁羟 /铝粉组成的实验体系中 ,通过测定药浆流变性的变化 ,研究了一些功能组分在推进剂中的作用机理。结果表明 ,醇胺络合物TEA·BF3 是推进剂中铝粉的偶联剂 ,在其它功能组分存在的条件下 ,仍能竞争吸附于铝粉颗粒表面。实验发现 ,在Al/HTPB/IPDI体系药浆中 ,TEA·BF3 与MAPO间存在明显的协同效应 ,使药浆流变性能显著恶化。文中对其它一些功能组分在药浆中的作用机理也进行了分析探讨。     

有源磁悬浮动态特性的测试与辨识

惯性仪表有源磁悬浮的动态特性实质上反映着其浮子组件五个自由度的动力学规律。针对时分式有源磁悬浮动态特性测试在工程实现上的具体困难， 基于多输入多输出（ Ｍ Ｉ Ｍ Ｏ） 系统的测试和辨识原理， 采用时分信号激励和近似的时序同步数据采集方法， 进行了磁悬浮各回路的时域测试和辨识， 结果表明， 开环状态下的浮子运动有一定交叉耦合关系， 在有源磁悬浮设计和调试中应当加以考虑。同时分析了辨识的可行性和可信度。     

基于MATLAB的现代优化算法在飞行器气动外形设计中的应用

本文发展了MATLAB语言环境下的现代优化算法，包括遗传算法、模拟退火算法和基于分支联赛选择的多目标遗传算法，并用来求解高超声速飞行器气动外形参数优化问题。所研究的气动外形为带控制舵飞行器和可变弯体飞行器。在MATLAB环境下，求解了最大化升阻比的单目标优化问题和具体有两个冲突目标（最小化铰链力矩并且最大化平均操纵效率）的多目标优化问题。实际算例表明，在快速有效的气动力分析方法辅助之下，本文所发展的MATLAB现代优化算法可以在飞行器初始设计中发挥作用。本文所提供的现代优化算法是对MATLAB优化工具箱的一个有益的扩展。     

一类单通道信号的时频分析

根据循环平稳信号分析理论，对一类单通道信号进行了时频分析，并在此基础上提出了利用该信号在不同时段功率差值提取目标位置的方法，其最大优点在于可以固定中频带宽，从而省去滤波器组，同时具有精度高、抗噪声性能强的特点。仿真结果表明，采用功率检波法得到的结果与理论值是吻合的。     

微重力环境中重力梯度加速度引起的流体晃动力和力矩的模拟

本文研究了关于旋转轴在贮箱的非对称轴上且远离贮箱的几何中心情况下，流体在微重力环境中由重力梯度加速度诱发的晃动特性。我们以精密Ｘ光光谱天文物理实验卫星（简称ＡＸＡＦ－Ｓ）作为研究对象，获得了由于旋转运动引起的重力梯度加速度的数学表达式。关于晃动问题的数值计算是用与卫星固连的非惯性坐标系为基础，目的是寻求一种较为易处理且适合于流体力学方程的边界和初始条件。通过数值计算获得了流体作用于卫星贮箱上的力和力矩。     

推力中止过程一维不定常气相流动数值计算

准确地预示固体火箭发动机推力中止这一瞬变过程，对飞行器飞行精度及可靠性具有重要意义。建立了一维不定常流动数值计算模型，考虑了传热、摩擦、燃面变化，燃烧室长径比、通喉比等因素，计算了推力中止过程内弹道，给出了燃气参数沿燃烧室长度的分布及随时间的变化。