PIV空间分辨率对湍流多点统计量测量的影响

粒子图像测速（Particle Image Velocimetry, PIV）,尤其是平面PIV,因其技术成熟且能提供瞬时流场,被广泛应用于湍流统计特性实验研究。PIV测量的空间分辨率（实验测量中所能解析的最小流场尺度,由图像处理时问询域窗口大小决定）不能准确分辨湍流中的小尺度运动,导致PIV测量获得的湍流多点统计量的定量信息（如速度结构函数、湍流耗散率等）包含一定误差。为定量分析这一误差,本文采用空间滤波模型模拟PIV测量对单点速度矢量的作用,进而推导出PIV测得的速度结构函数及湍流耗散率随滤波尺度的变化规律。为检验该模型,通过模拟示踪粒子在基于均匀各向同性湍流直接数值模拟（DNS）得到的湍流速度场中的运动及PIV系统对其的成像,获得了计算合成的PIV粒子图像,采用标准PIV算法对该图像进行处理,获得了速度场并计算得到了相关的湍流统计量,将其与基于真实DNS数据计算得到的统计量对比,获得了定量的误差信息,并与模型的预测结果进行了对比。研究结果表明：本文建立的模型反映了PIV测量中空间分辨率对湍流统计量的影响。在冯·卡门旋流系统产生的近似均匀各向同性流场中进行了平面PIV测量,针对测量得到的速度结构函数与K41理论结果的误差,采用基于本文模型得到的结论进行了分析与校正。本文工作为PIV测量得到的湍流统计量（尤其是小尺度多点统计量）给出了一个基于理论指导的修正方案。

     

考虑输入饱和的固定翼无人机自适应增益滑模控制

针对复杂环境下的固定翼无人机飞行控制问题,考虑输入饱和以及复杂外界干扰的影响,提出一种基于自适应滑模控制方法的固定翼无人机飞行控制策略。首先,对固定翼无人机模型进行介绍,将模型分为姿态子系统和速度子系统;其次,针对姿态子系统和速度子系统的特点以及控制需求,分别采用自适应多变量螺旋滑模和自适应快速超螺旋滑模设计姿态控制器和速度控制器,该策略无需设计干扰观测器对外界干扰进行估计,仍然可以实现固定翼无人机对姿态参考指令和速度参考指令的有限时间精确跟踪,并基于Lyapunov的稳定性分析方法证明了闭环系统的稳定性。最后,对本文所提出的控制策略进行了仿真验证,结果表明该控制策略具有良好的控制性能。     

矩形喷管出口宽高比对流场与声场的影响

为探究矩形喷管出口宽高比对喷流流场和声场的影响规律,采用DES/FW–H混合算法对出口宽高比为3和1.5的矩形喷管超声速完全膨胀喷流开展研究,分析出口宽高比对喷流流动与噪声的影响。针对多个流场变量进行对比分析,以验证数值模拟方法的可行性,发现喷管出口宽高比不同,靠近出口内壁面上的压力变化也有所不同：喷管出口宽高比越大,压力变化越快。结合已有噪声实验数据和计算数据,验证了噪声模拟的准确性。对不同出口宽高比下剪切层厚度的变化进行了分析,研究了这种变化对喷流噪声的影响,发现随着宽高比增大,剪切层厚度增大,且剪切层快速扩张位置和高频噪声源位置向上游方向移动。对比了不同宽高比下出口唇线上特定频率噪声的相速度,研究发现：喷管宽高比不同,同样频率的近场噪声有着不同的相速度,这决定了近场噪声向下游传播的最大角度;相速度对应的马赫角越大,近场噪声向下游传播的最大角度越大;宽高比增大,长轴唇线上的相速度显著降低,近场噪声向下游的辐射角度减小。

     

几种靶板的撞击加速度和极限速度的试验研究

研究结构受撞击时的强度应当知道撞击过载和极限速度。对撞击过载和极限速度进行了试验研究。试验分两种情况,一种弹丸为φ10的铜球和圆柱,靶为钢板、铝板和玻璃钢板,弹丸速度为600—800m/s;一种弹丸为带卵形头部的长圆柱,靶为混凝土,弹丸速度为350—600m/s。应用相似理论,模型试验结果在设计中可以参考使用。     

Tangent-impulse transfer from elliptic orbit to an excess velocity vector

The two-body orbital transfer problem from an elliptic parking orbit to an excess veloc-ity vector with the tangent impulse is studied. The direction of the impulse is constrained to be aligned with the velocity vector, then speed changes are enough to nullify the relative velocity. First, if one tangent impulse is used, the transfer orbit is obtained by solving a single-variable function about the true anomaly of the initial orbit. For the initial circular orbit, the closed-form solution is derived. For the initial elliptic orbit, the discontinuous point is solved, then the initial true anomaly is obtained by a numerical iterative approach; moreover, an alternative method is proposed to avoid the singularity. There is only one solution for one-tangent-impulse escape trajectory. Then, based on the one-tangent-impulse solution, the minimum-energy multi-tangent-impulse escape trajectory is obtained by a numerical optimization algorithm, e.g., the genetic method. Finally, several examples are provided to validate the proposed method. The numerical results show that the minimum-energy multi-tangent-impulse escape trajectory is the same as the one-tangent-impulse trajectory.     

重装空投中出舱速度对货物翻转的影响分析

为了明确出舱速度对货物翻转的影响程度,构建了货物翻转运动轨迹模型,并通过实例在不同出舱速度的条件下对货物最大翻转角进行计算分析,拟合出货物翻转角随出舱速度的变化曲线,实现了货物出舱速度对货物最大翻转角影响的状态可视化。该计算模型可为控制合理的出舱速度范围以提升飞机空投安全提供参考。     

遥测数据重建弹道校正方法

弹道导弹遥测系统数据丢帧一般采用直接插值法进行校正,这对导弹运动速度和位置而言精度不高。文中在分析弹道导弹运动特性的基础上,提出视速度增量校正方法,仿真表明该方法的计算精度高于直接插值计算方法。在此基础上利用该方法对速度和位置数据进行了增密,得到了步长小、精度高的增密数据。     

热发射测速技术

本文叙述了一种通过探测高温两相流中热粒子的热辐射来测量粒子速度的热发射测速技术,该技术曾多次用于测量电弧加热器射流和火箭弹尾喷火焰中的粒子速度,取得了比较满意的结果。     

改善繁忙时段机场地面调度系统更改机位速度

机场地调系统的硬件及网络设备购置于1999年,系统及应用软件集成于2000年,当年投入使用。当时机场年客流量只有250万人左右,航班起降约3．4万架次;而2008年机场年客流量突破880万人次,航班起降约9万架次,目前起降高峰时接近300架次／日。     

时间旅行的遐想

让我们设想这样的情况:一位航天员驾驶着宇宙飞船,以相对一位静止观察者240 000千米.秒的速度飞行的同时,飞船又以240 000千米/秒韵速度朝前方射出了一个物体.按照一般常识,静止观察者可以把两个速度相加得到被发射物体的速度,即480 000千米/秒.