阵风响应问题的配点型区间分析方法

最新的先进飞行器设计进展已经认识到定义多种类型的不确定性的重要意义。现有的气动弹性理论面临的一个重要问题是如何处理阵风激励和结构中的不确定性参数。给出了弹性机翼构件受到阵风作用时的控制方程。考虑了阵风模型和机翼结构中存在的不确定性参数,将其用区间向量定量化并一元化处理,基于第一类Chebyshev正交多项式和区间配点方案,结合有限元计算方法,提出了一种阵风响应问题的配点型区间分析方法(CIAM),推导了配点型区间分析方法的数学表达式。该方法避免了计算响应函数对不确定性参数的灵敏度(偏导数),放宽了不确定性参数变化范围为小区间的要求。为解决含有不确定性参数的阵风响应问题提供了一种新的可行途径。通过与Taylor区间分析方法(TIAM)的比较,数值算例表明,该方法能够得到一个包含精确响应值的足够"紧"的阵风响应区间。显示了该方法的优越性,具有工程指导意义。      

台阶流模型流场的局部DQ-Lagrange求解方法

以Lagrange多项式作为Differential Quadrature(DQ)方法的基函数,应用局部DQ-Lagrange方法对Navier-Stokes方程进行了数值求解,建立了基于局部迎风DQ-Lagrange方法的复杂台阶流流场求解模型.并在此研究基础上,提出了本质和自然边界条件的处理方法.分析了支持域的选择、边界条件处理方法、迎风机制等对求解精度的影响.结果表明:支持域较大时,Lagrange高阶插值易出现振荡现象,可以采用局部替代全局的插值方法;迎风支持域的加入可以提高求解精度;建模时速度支持域的选择应该大于压力支持域.      

CCSDS标准Reed-Solomon码编码参数的研究

Reed-Solomon码是具有很强纠错能力的线性分组码,广泛应用于各种通信系统中。对CCSDS标准Reed-Solomon码的主要特点进行了研究,通过使用自反码生成多项式和对偶基表示法使编码器中的常数乘法器个数减少一半,并且降低编码器的实现复杂度,而代价是译码器复杂度大大增加。在分析了近年出现的低复杂度比特并行有限域乘法算法以及FPGA技术发展之影响的基础上,考虑到降低译码器的复杂度可以达到空间通信系统整体性能的优化之目的,并且有利于今后空间通信系统与地面通信系统的融合,给出了修订空间数据系统咨询委员会（CCSDS）标准关于Reed-Solomon码编码参数的建议,提出在CCSDS标准的数据传输系统中可以允许使用多项式基表示域元素。     

AES算法中的求逆研究

AES算法有三处涉及求逆运算,即字节替代中的多项式求逆、仿射变换求逆和列混合变换中的多项式求逆,求逆运算是影响算法实现效率的重要因素。本文探讨了三处求逆的理论问题及其实现思路,对AES算法的高效实现具有一定的借鉴意义。     

配置点谱方法求解非均匀介质内辐射传热问题

发动机内的燃气等高温介质随着组分和浓度的变化,会引起折射率在空间上的非均匀分布,从而导致辐射能束沿着曲线传播,其相应的辐射传热过程也更为复杂。为了避免射线追踪方法的复杂计算、提高计算效率,本文提出了配置点谱方法求解二维非均匀介质内辐射传热问题。在求解过程中,角向采用离散坐标法处理,空间采用配置点谱方法处理。通过将三种非均匀介质内辐射传热问题的配置点谱方法结果与文献结果进行对比分析,发现配置点谱方法可以在较少的节点数下,获得准确、有效地计算结果。并且,采用配置点谱方法求解三种算例的计算时间均消耗较少,均在20分钟以内。这将为进一步开展发动机复杂结构内高温燃气辐射快速仿真提供基础。     

电磁式跟踪器磁场畸变的姿态校正技术

电磁式跟踪器可以测量物体的位置和姿态,但其测量精度也容易受金属环境干扰。本文根据电磁跟踪器的工作原理,给出了电磁式跟踪器姿态校正的模型,讨论了两种不同的姿态校正实现方法:插值法和拟合法,比较了两种方法的优缺点。最后,对某一金属环境进行了畸变姿态校正的试验,给出了3个不同的姿态实际值和在此金属环境下的畸变和校正结果。试验结果表明本文提出的姿态校正算法能很好地补偿金属环境引起的电磁式跟踪器姿态的畸变。     

高速自然层流翼型高效气动稳健优化设计方法

先进高速高升力自然层流(NLF)翼型的设计已经成为提高新一代高空长航时(HALE)无人机(UAV)性能的重要手段。然而这类翼型表面极易出现分离泡和激波等,尤其对于马赫数、飞行攻角等状态波动气动特性非常敏感,这导致传统的层流翼型设计方法设计的外形在面向工程应用中出现稳健性差,难以被工程使用。气动稳健设计(RADO)方法虽然是一种有希望的解决途径,但它遭遇了巨大计算花费的难题。为了解决这些问题,通过对影响气动稳健优化设计效率的关键技术进行研究,发展了基于自适应前向-后向选择(AFBS)的稀疏多项式混沌重构方法,极大改善了不确定分析(UQ)和稳健优化效率。同时,也发展了考虑多参数不确定的高效气动稳健优化设计方法,有效解决了传统翼型设计方法难以满足高速高升力自然层流翼型设计要求兼顾高升力设计、自然层流设计以及超临界设计的难题。最后使用发展的方法成功设计了一类具有典型特点的跨空域稳健自然层流翼型。结果表明设计的翼型相对于经典的全球鹰无人机翼型气动性能全面提升,同时低阻范围更大,气动性能更加稳健,从而验证了稳健优化方法的有效性和相对于确定性设计的优势。     

非高斯风场作用下桥梁抖振响应研究

为研究非高斯风场作用下桥梁结构的抖振响应特性,以太洪长江大桥为例,基于Hermite多项式模型,模拟了非高斯脉动风场时程,计算了不同平均风速下不同非高斯特性脉动风场的抖振响应。结果表明：非高斯风场作用下结构响应的幅值和均方根值均比高斯风场更大,非高斯特性越强,均方根值越大;随着平均风速的增加,风场峰度对结构响应均方根的影响逐渐明显。因此,对于非高斯风场,高斯过程假定低估了实际的响应情况。此外,不同非高斯特性脉动风场作用下,结构响应的偏度和峰度均趋近高斯过程的结果。     

翼型不确定性量化中正交匹配追踪的应用

不确定性在实际系统中广泛存在,为了研究不确定性因素影响下系统输出的随机响应特性,传统的不确定性量化方法如蒙特卡洛采样、混沌多项式展开等需要大量的样本,制约了在飞机机翼等复杂系统中的应用。近年来,在信号处理领域发展迅速的压缩感知技术,利用原始信号的稀疏性可以用少量的样本精确重构信号。这一特性促使研究人员探索将压缩感知技术应用于不确定性量化研究中。以RAE2822实际翼型为研究对象,使用类函数/形函数变换将原始翼型参数化,考虑加工、装配过程和实际飞行工况下的几何不确定性,将压缩感知技术与混沌多项式展开相结合,利用正交匹配追踪算法实现多项式系数的稀疏重构,获得翼型气动力系数和流场参数在考虑几何不确定性影响下的均值和标准差,并与蒙特卡洛采样和满秩概率配点法获得的结果进行对比。通过对收敛性能、样本数需求和重构精度等方面的对比分析表明,正交匹配追踪算法能够利用相对较少的样本获得与传统不确定性量化方法相近的精度。考虑到实际系统的随机响应在混沌多项式基底上大多具有稀疏的展开形式,因此将压缩感知技术应用到不确定性量化中可以显著降低样本数需求,从而降低时间成本,提高计算效率。