Large-eddy simulation:Past,present and the future

Large-eddy simulation(LES) was originally proposed for simulating atmospheric flows in the 1960 s and has become one of the most promising and successful methodology for simulating turbulent flows with the improvement of computing power. It is now feasible to simulate complex engineering flows using LES. However, apart from the computing power, significant challenges still remain for LES to reach a level of maturity that brings this approach to the mainstream of engineering and industrial computations. This paper will describe briefly LES formalism first, present a quick glance at its history, review its current state focusing mainly on its applications in transitional flows and gas turbine combustor flows, discuss some major modelling and numerical challenges/issues that we are facing now and in the near future, and finish with the concluding remarks.     

基于规则的航空发动机孔探图像诊断方法研究

针对军用航空发动机内部损伤频率高、诊断决策时间长的问题,运用基于规则的推理方法,结合案例推理,进行了航空发动机内部损伤维修决策的专家诊断研究,开发了基于孔探图像的航空发动机内部损伤维修决策专家系统。依据领域专家的经验,通过分析得到了对该型发动机的专家知识,并将其转换为if-then的知识规则存放于知识库中;利用图像处理方法,对损伤进行测量,得到损伤的尺寸参数;根据损伤尺寸,依据相应的知识规则,应用正向推理得到损伤的维修决策。运用多个航空发动机内部损伤实例验证了所开发的专家系统的有效性。     

考虑来流边界条件不确定性的数值模拟方法

针对气动热力学边界条件不确定性的数值模拟方法,进行了考虑来流边界条件不确定性对流体流动影响研究。算例中提取来流边界条件为设计变量,采用拉丁超立方抽样方法对设计变量进行采样,运用CFD软件对所有样本进行数值模拟计算后得到响应变量,最后分析得到来流边界条件对流体的影响规律。结果表明:来流边界条件中湍流度的不确定性对压力系数的影响大于来流速度的不确定性对压力系数的影响。     

一种偏置动量轮在轨维护的变带宽控制方法

针对长寿命运行卫星在轨维护中出现的备份偏置动量轮离散性差异较大,导致俯仰角收敛缓慢的问题,在姿态现象分析的基础上,根据卫星姿态动力学原理,建立偏置动量轮工作模式下的俯仰姿态的PID(Proportion Integration Differentiation,比例积分微分)控制模型,并进行系统开环与闭环传递函数公式推导。然后在伯德图(Bode Diagram)基础上,重点分析相位裕量的敏感参数,给出俯仰姿态控制回路的带宽调整方法,实现变带宽控制。卫星偏置动量轮在轨切换维护的结果表明,通过及时调整PID参数,减小回路带宽,可以有效改善相位裕量,保持卫星控制性能,实现俯仰姿态快速收敛,且俯仰角控制精度优于0.03°,取得较好的应用效果。     

考虑多类维修优先权的多级维修供应系统库存控制

备件筹措与保障站点的维修能力和故障件维修机制密切相关。在经典VARI-METRIC模型上,拓宽了模型中"无限维修总体"和"先到先修"的假设条件,基于排队理论,考虑维修优先权对维修过程的影响,对故障件的维修周转时间进行了修正,建立了具有多类维修优先权的备件初始库存优化模型。构造了多站点优先权分配的目标函数,采用智能优化算法对优先权分配方案进行了优化;根据所得方案,采用边际优化算法进行了备件库存优化,提出了采用智能优化算法和边际优化算法对优先权分配方案和备件库存进行分步优化的方法,并开展了算法复杂度分析。算例分析表明,考虑优先权的备件配置方案在满足各项保障效能指标的同时,显著降低了备件购置费用;分步优化的方法在有效降低运算时间提高计算效率的同时保持了一定的计算精度。提出的模型和优化方法能够为装备保障人员制定合理的保障方案提供决策支持。     

高压转子维修单元体跳动评价方法

为了提升航空发动机高压转子维修单元体的装配质量，针对当前高压转子维修单元体跳动评价方法中普遍存在的沿程 测量误差问题，通过分析维修单元体转子偏心量与组合转子偏心量之间的影响关系，同时避免复杂的空间坐标变换计算，建立了 高压组合转子结合面偏心量快速预估模型，提出以支承轴颈处偏心量来评价高压转子维修单元体跳动的方法。采用该方法可快 速预估组合转子中间结合面偏心量范围，也可对批量压气机转子和涡轮转子实施最优配对。结果表明：在满足高压组合转子跳动 设计要求的前提下，改进后的跳动评价方法使高压转子维修单元体不合格率从最高约67%降低到约8%，有效提升了转子装配质 量，提高了装配效率。该跳动评价方法对于航空发动机转子装配、组合转子配对以及连接质量评估等工作的开展具有较强的工程 指导意义。     

虚拟维修训练系统VMTS操作响应模型研究与实现

叙述了操作响应模型的研究在虚拟维修训练系统VMTS中的重要性,分析了VMTS中操作响应机制的主要研究内容,采用产生式规则表达知识,给出了操作响应模型三大规则的知识描述,重点研究了操作响应模型中的误操作和操作延迟判断规则,列出了可能出现的各种误操作类型,给出了操作响应模型的数据流程图,实现了VMTS操作响应模型.     

数字孪生及其在航空航天中的应用

数字孪生已引起国内外的广泛重视，可看作是连接物理世界和数字世界的纽带。其通过建立物理系统的数字模型、实时监测系统状态并驱动模型动态更新实现系统行为更准确的描述与预报，从而在线优化决策与反馈控制。本文分析表明数字孪生体相比一般的模拟模型，具有集中性、动态性和完整性的突出特点。数字孪生的发展需要复杂系统建模、传感与监测、大数据、动态数据驱动分析与决策和数字孪生软件平台技术的支撑。在航空航天领域，数字孪生可应用于飞行器的设计研发、制造装配和运行维护。重点讨论了应用机身数字孪生进行寿命预测与维护决策的案例，相比于周期性维护，具有检修次数更少、维护成本更低的优势。最后，给出了数字孪生在空间站、可重复使用飞船的地面伴飞系统中的初步应用框架。     

以可靠性为中心的军用运输机维修管理

介绍了以可靠性为中心的维修管理过程及特点，可靠性方案与维修方案的关系，可靠性方案的组成要素、实现方式以及在维修管理中的作用。分析了军用运输机部队制定以可靠性为中心的维修管理方案的必要性和可行性，并提出了制定方案的方法。     

一种考虑摄动影响的星座构型稳定性设计方法

研究了星座构型稳定性设计方法,通过分析在长期摄动因素影响下星座各卫星轨迹偏移量,采用卫星初始参数偏置补偿原理,提出星座整体偏移思想。结合数据拟合方法,对多种摄动整体影响结果进行拟合调整,设计相应的调整方案,以消除卫星轨道在长期摄动因素下产生的偏差,保持了星座构型稳定性。在获得相应的参数调整量后,选取最为合理的设计方案,使卫星构型因摄动影响而调整所需要的能量尽可能小。