计算风工程中几个关键影响因素的分析与建议

通过近几年进行建筑计算风工程的实践与体会,并参考国内外的一些文献,本文给出了合理选取建筑数值风洞大小、最好采用SST k-ω或BSL雷诺应力湍流物理模型及在建筑模型中的不同区域应按不同的网格尺度要求划分网格的建议;在CFX5软件平台中,对复杂的建筑体型,可选用非结构化网格和四面体单元,对流项的插值格式宜采用接近二阶的混合格式.还选取一立方体建筑模型,通过数值模拟、现场实测和风洞实验结果的比较对建议进行了验证.最后通过未受扰动数值风洞中入口边界条件的保持,给出了适用于我国建筑工程中A、B、C、D四类地面粗糙     

SINS/GPS制导炸弹俯仰平面制导控制一体化设计

根据SINS/GPS制导炸弹动力学特性,首先推导了俯仰通道的制导控制一体化状态模型.然后在充分考虑制导和控制回路的不确定性基础上,利用terminal滑模控制方法,设计了制导控制一体化状态反馈控制律,所设计的控制器一方面保证制导炸弹满足打击精度和末端落角约束要求,另一方面保证控制回路的稳定性与鲁棒自适应性.采用模糊控制克服了变结构控制项引起的系统抖振.最后,分别进行了极端气动条件与取投放域边界值情况下的某型SINS/GPS制导炸弹六自由度飞行控制弹道仿真,仿真结果验证了此方法的有效性.     

基于滚动时域算法的航班滑行路径优化模型

为了提高机场场面运行效率和机场空侧容量,亟需采取积极的手段对滑行路径进行优化。根据滑行路径规划的问题属性,选取离场航班为研究对象,建立了以滑行时间最短为目标函数的无冲突滑行路径优化模型,并设计了基于滚动时域与混合整数线性规划(MILP)相结合的迭代算法;将滑行路径优化模型植入空域管理与评估系统(ACES)的空侧容量评估系统中,以杭州萧山国际机场场面数据为例,对不同策略下的航班滑行时间、容量评估结果及路径更改次数进行了比较分析,验证了模型的准确性,通过比较MILP与新算法下的计算时间验证了算法的高效性。     

固体推进剂非稳态燃烧模型数值特性

在修改的KTSS燃烧模型的基础上,研究了热波燃烧模型的数值特性。在大幅度改变压力变化速率参数（β）和热释放参数（H）下,计算结果显示：1）在大β值时,燃速并未发散溢出,直到β=∞,燃速仍然是一个有限值,在一个峰值波动之后,趋向于稳态燃速。2）在增大H值时,燃速的不稳定是逐渐增加的。当H＜1时,燃速振荡后最终回到稳态值;当1＜H＜1．045时,燃速是一系列重复、有限的尖峰;但当H≥1．045时,燃速发散。     

单向多孔材料在电弧中冷却性能的数值模拟

定向凝固制备的单向多孔材料在电弧加热器中可以替代水冷铜壁,提高电弧加热器的焓值和热效率,具有广阔的应用前景。针对单向多孔材料在电弧中的传热过程建立数学模型,利用数值模拟的方法研究了孔隙率、孔直径、通入角和注入率对单向多孔材料在电弧中冷却性能的影响规律。结果表明:孔隙率从7.9%增加到26.7%时,内壁面的热通量可降低约92%;在孔隙率和冷气流速不变的条件下,孔直径从0.3 mm增加到0.8 mm时,内壁面的平均温度从498 K增加到697 K;通入角的变化会同时影响单向多孔材料内壁面热通量和冷气注入率,进而影响材料的冷却性能;冷态气流注入率从14.2%增加到42.7%时,单向多孔材料内壁面热通量降低约17%。本研究结果可为单向多孔材料在电弧加热器中的应用提供参考。     

三维弹塑性接触问题的边界元法

将边界元法发展用于解决三维弹塑性接触问题,推导了无摩擦的三维弹塑性接触问题的积分方程,讨论了其数值解技术。数值结果与有限无法的数值结果对比表明,所发展的方法是成功的。     

航天器姿态大角度机动有限时间控制

针对航天器姿态大角度机动控制问题,在存在外部扰动的情况下,基于航天器姿态跟踪系统的标准级联特性,利用反步法和自适应控制设计有限时间控制器。提出的控制方法可以严格保证姿态大角度机动系统是全局有限时间稳定的。李雅普诺夫理论推导和仿真结果表明,系统在控制器的作用下可以快速机动到平衡点并保持稳定,全物理仿真试验进一步表明了所提出的控制方法的有效性和优越性。     

NND格式在多维理想磁流体方程组中的应用

采用修正的四步Runge-Kutta方法求解三维一般曲线坐标系下的理想磁流体方程组,为克服数值振荡,加特征型NND格式进行后处理.特征型NND格式推广到求解三维磁流体(MHD)问题需要知道雅可比通量的左右特征矩阵,在具体计算时需要克服矩阵的奇性.本文用三维程序采用推广的特征NND格式计算了一维MHD激波管和二维(MHD)喷管流动,计算结果表明,特征NND格式保持了TVD格式高精度的优点,又具有计算简单的特点,在包括强弱间断等复杂波系的定常和非定常MHD流场数值模拟中是成功的.     

时变体数据传输函数设计及其在行星际数值模拟结果可视化中的应用

为便于太阳风暴行星际传播数值模型结果可视化分析,提出一种针对时变模拟数据体绘制的传输函数设计算法（Transfer Function for Time-varying Volume data,TFTV）。该算法首先基于KNN（K-Nearest Neighbors,KNN）背景差分法提取运动区域;然后,利用频率调谐（Frequency Tuned,FT）显著性算法检测日冕物质抛射（Coronal Mass Ejection,CME）,并设计颜色反映射算法查找CME与背景的分界阈值;最后,基于阈值自适应调整传输函数实现各时间步上运动区域中CME的快速三维可视化。实验结果表明,该算法能够适应静态及动态背景下CME的数值模型结果,相对于线性传输函数有效避免了视线方向的遮挡,直观自动地展示了相对动量的变化,示踪行星际空间中CME的演化过程,局部区域的提取降低了数据冗余,借助算法自动分析数据自适应调整传输函数避免了人工调整的低效性。     

一种双斜切双压缩面进气道性能的数值模拟

采用LU-SGS隐式推进方法及ROE的通量差分分裂格式,结合带非线性限量因子的MUSCL插值方法编写了雷诺平均的三维N-S方程的数值求解程序,并借助该流场计算程序研究了一种双斜切双压缩面进气道在未经流场控制情况下的流动结构和气动性能(M=1.9, H=11Km).计算结果表明:所编制的流场计算程序能够准确快速地求解三维粘性流场,并对流场间断具有较高的分辨率;所研究的进气道即使在未经流场控制的情况下也具有较高的总压恢复系数,这体现了双斜切双压缩面进气道总压恢复系数高的优点,但由于流场中存在分离流动,应采取抽