离散时空直接建模思想及其在模拟多尺度输运中的应用

统一气体动理学格式是基于离散空间直接建模的思想构建的多尺度数值格式。本文对统一气体动理学格式近十年的发展进行总结,并对未来的发展方向进行展望。统一气体动理学格式的建模思路突破了传统偏微分方程数值离散求解的制约,回归物理建模的出发点,基于守恒定律在离散时空有限尺度的控制体上进行建模,利用网格界面处的动理学方程时间演化解构建数值通量,从而构造出有限控制体上取决于网格尺度和时间步长的气体动力学控制方程。统一气体动理学格式建模有两个关键点:一是宏观守恒量与微观分布函数耦合演化,二是通过界面处的多尺度时间演化解构建数值通量。统一气体动理学格式是一种多尺度数值格式,根据网格努森数能够准确捕捉从稀薄到连续不同流域的流体物理。从某种意义上说气体动理学格式提供了有效的随不同网格努森数变化的连续性方程,即连续流的纳维-斯托克斯(N-S)方程和稀薄流的波尔兹曼(Boltzmann)是统一气体动理学格式在网格努森数很小和很大情况小逼近的两个极限方程。对于连续流的黏性边界层问题的捕捉,统一动理学格式不要求网格尺度小于粒子平均自由程。统一气体动理学格式成功应用于多尺度气体输运,等离子体输运,中子、光子输运,以及气固离散两相流等领域的数值模拟,在计算精度和计算效率上都体现出明显优势。尤其对于等离子体的输运计算,统一气体动理学格式提供了一个在连续变化尺度上的模拟方法,包括从求解电子、离子的自由输运的Vlasov动理学方程到连续流域内的双流体方程以及磁流体方程。本文总结了统一气体动理学格式的建模思想,数值性质,以及格式在不同领域的应用。     

尺度自适应的离散统一气体动理学格式及在可压缩流动中的应用

基于Boltzmann-Shakhov模型方程,建立其沿特征线离散的一般形式,离散过程中对于碰撞项的处理采用显式和隐式加权平均的方法,其中权系数依赖于当地努森数,可根据当地流动尺度不同进行自适应调节。通过权系数的引入,对文献现有离散统一气体动理学格式进行改进,发展出具有尺度自适应特性的离散统一气体动理学格式(Scale Adaptive Discrete Unified Gas Kinetic Scheme,SADUGKS)。将SADUGKS格式应用于若干典型可压缩流动,对格式的有效性和尺度自适应特性进行了检验,所得数值结果与文献已有结果吻合较好,表明SADUGKS格式是一种求解宽范围努森数变化、跨流域多尺度流动问题的有效算法。     

广义拉格朗日乘子MHD方程组的两类逆风分裂格式

开发高性能的磁流体力学数值模拟方法是提高空间天气数值预报研究的一个重要方面.有限体积法的逆风分裂格式具有良好的间断捕获能力，Steger-Warming和AUSM（Advection Upstream Splitting Method）是逆风分裂格式FVS（Flux Vector Splitting）方法中具有代表性的两种格式.采用这两种格式求解具有伽利略不变性的扩展型广义拉格朗日乘子磁流体力学（EGLM-MHD）方程组，对Orszag-Tang涡流问题和三维爆炸波问题进行数值模拟，结果表明两种格式均能得到稳定精确的数值结果.与Steger-Warming格式相比，AUSM格式产生的磁场散度误差更小，计算速度更快.      

差分数据通信格式RTCM3.2解码算法研究

RTCMSC-104委员会制定的差分数据通讯标准是进行多系统数据融合、提供差分数据服务、实现RTK厘米级定位的关键和基础。针对最新的差分电文格式RTCM3.2版本的多信号信息组(Multiple Signal Message,MSM)实时解码问题,按照卫星信号标志量设计思想及数据分割原理,以.net基于面向对象的程序设计思路为基础,提出RTCM3.2版本MSM类型电文的解码思路、流程及实现方法,实现电文各字段的实时、完整提取。通过实测实验数据进行解码分析,证明该方法的正确性和可靠性。     

基于离散正弦调频变换的中段多微动目标分离

弹道导弹在飞行中段形成目标群，窄带雷达无法从距离上将弹道目标分离。为使窄带雷达具备分离弹道目标的能力，对弹道目标的微动特性进行研究。对振动目标的信号回波进行建模，分析其在离散正弦调频变换（DSFMT）中的聚敛特性。利用多分量信号在变换域中的聚敛特性，实现不同信号分量的分离，并估计出目标的振动频率。仿真实验表明，在信噪比-10 dB下，多个振动目标散射点的窄带雷达回波在DSFMT域上具有明显的聚敛特性，分辨出了不同的振动散射点，振动频率估计均方根误差小于-2.5 dB。      

赋型天线反射面的成型质量检测与评价方法

针对赋型天线反射面的测量和精度评价提出了一种有效的数据处理方法,其基本原理是利用双三次插值拟合算法,将理论离散数据和测量离散数据拟合成两个用函数展开式表示的曲面,通过两个曲面上对应点的轴向误差来评价赋型反射面的型面精度,并通过推导离散点的轴向误差和均方根误差公式,建立了赋型天线反射面最佳拟合匹配的判据。     

一种适合于斜视TOPS SAR的改进PFA成像方法

针对斜视循序扫描地形观测(TOPS)合成孔径雷达(SAR)成像模式,对广义极坐标格式算法(PFA)进行改进,提出了一种先线性走动校正(LRWC)后PFA插值的成像方法。利用LRWC显著降低了距离向与方位向的耦合,简化了距离单元徙动校正过程。走动校正后方位向采样依然是均匀的,因此方位向插值可采用Chirp-Z变换快速实现。对于波束扫描及走动校正引起的多普勒调频率的方位空变问题,采用方位非线性变标(ANCS)的方法进行统一校正,大幅提高了方位向的聚焦深度,扩大了可良好聚焦的场景范围。仿真和实测数据处理结果验证了所提方法的有效性。     

基于PWE法的任意形状电磁晶体带隙结构分析

基于平面渡展开(PWE)法建立了分析任意形状二维方格电磁晶体带隙的教学模型.用数值分析法求解电磁晶体结构系数,并由本征方程获得了电磁晶体的带隙结构.对方形柱、复合格电磁晶体和分形电磁晶体带隙结构的分析结果表明:该法计算结果与文献一致,可用于计算任意形状的二维电磁晶体带隙结构.     

基于分层的SVDDBN的空间作战决策研究

为了实现空间作战平台在不确定知识基础上的快速自主智能攻击决策,以天基反卫星作战为背景,提出利用分层的变结构离散动态贝叶斯网络(SVDDBN)来建立攻击决策的图形模型,给出了该模型的推理算法公式和用于攻击决策的变结构网络参数的自适应生成算法。在此基础上设定初始条件进行模型算法的仿真验证,试验结果证明了本文提出的算法的可行性,它可以使空间作战平台利用打击链前端传来的经过模糊处理数据进行快速的推理决策,从而使空间作战平台具有有效的自主化决策能力。