表面涂漆对火箭尾翼热结构的影响

建立了运载火箭的气动加热工程计算方法,计算区域横跨连续流、稀薄过渡流和自由分子流,包括层流、转捩和湍流等各流态。重点研究了尾翼与芯级间的干扰加热,数值求解了自然正交曲线坐标系下尾翼内部二维单层和双层材料热传导方程,给出了典型部位的内外表面温度计算结果,表明表面涂漆对尾翼前缘并不能起到防热隔热效果。     

双曲守恒律方程的一种熵相容格式

提出了一种求解双曲守恒律方程的熵相容数值通量。在熵守恒通量中添加一个二阶迎风项和一个三阶的差商项来保持熵稳定并且抵消解在跨过激波时所产生的激波强度立方倍的熵增,从而实现熵相容。新的数值通量能精确保持定常的接触间断、消除非物理的膨胀激波及负压力等现象。通过采用近年发展起来的WENO方法在单元交界面处进行高阶重构,得到高阶精度的熵相容格式。数值算例采用空间半离散格式,并结合显式三步三阶Runge-Kutta(RK3)方法进行时间推进。不同的算例结果表明,格式具有稳定性、高分辨率和无振荡性等特点。     

圆台形红外加热笼仿真优化研究

在真空热试验中,圆台形航天器通常选用圆台形的红外加热笼作为外热流模拟装置。文章对圆台形红外加热笼模拟热流进行仿真计算,分别就红外加热笼与被加热面的平行距离对边缘效应的影响和红外笼的锥角对边缘效应的影响进行分析,得到红外加热笼优化设计方法,以提高航天器表面热流密度模拟的均匀性。该方法可用于指导圆台形航天器进行真空热试验时的工装设计。     

航天器真空热试验中附加热流的分析及对策

航天器在空间环境模拟器内进行真空热试验时,各种非热沉结构均会产生附加热流。附加热流会造成热平衡试验中背景热流偏大,影响对整器热设计的验证;也会造成无法满足真空热试验所需的低温维持和降温速率要求,影响对航天器环境适应性的有效考核。文章分析总结了空间环境模拟器内造成附加热流的主要因素,提出了相应的改进措施,其中部分措施在试验中已成功应用。     

太阳X射线耀斑特征参数预报方法研究

太阳耀斑是重要的空间天气事件, 有关太阳耀斑参数的预报对于电离层突然骚扰(SID)影响的评估具有实用意义. 本文采用GOES-8卫星上第23太阳周软X射线通量的数据, 通过数值拟合的方法对X级耀斑强度的峰值以及X级耀斑的结束时间进行预测. 利用这种方法对第23太阳周中的X级耀斑进行分析, 最多可以提前17min预测出X级耀斑的峰值, 在预测X级耀斑结束时间时, 预测的X级耀斑结束时间最多可以提前60min左右, 从预报结果来看, 预报方法具有一定的有效性和实用性.      

城市更新中的遗产保护

在城市快速发展过程中,城市更新作为城市改造、再生和复兴的重要手段,逐渐受到地方政府和专业技术人员的关注。当前城市更新过程中普遍存在简单化清除的现象,居民需求和城市历史文脉的延续之间存在明显的矛盾,遗产保护在城市更新中受到很大的负面影响。本文通过对英国和台湾城市更新中遗产保护经验的总结和归纳,为我国发展遗产保护引导型的城市更新提供有效适用的参考和借鉴。     

非稳态表面热流反演算法研究

表面热流的反演是一类典型的热传导逆问题。在采用有限体积法数值求解三维非稳态热传导问题的基础上,将该热传导逆问题转化为优化问题,建立了顺序函数法和共轭梯度法这两类反演算法。采用这两类算法对一个典型算例的计算结果表明:建立的两类反演算法都是有效的,具有较好的抗噪性能。顺序函数法的优势在于算法的推导和实现较为简便,但算法中存在人为确定的参数r,该参数的选取对反演结果有较大影响。共轭梯度法的算法中没有自由参数,但算法的推导和实现都较为复杂,其反演结果的精度和顺序函数法的反演结果精度基本相当。     

用蒙特卡罗方法研究质子在航天器内部充电中的作用

介绍了航天器内部充电的基本物理机制, 重点研究了质子在内部充电中的作用. 用蒙特卡罗方法模拟质子在介质中的输运过程, 计算了简化的平板介质在一定通量的粒子环境中的内部充电情况. 结果表明, 介质内部最大电场与入射质子能量有关, 当质子能量达到14 MeV时候, 内部电场最强; 当质子与电子的入射数目相同, 并且材料参数一样时, 质子产生的最大电场大于电子产生的最大电场. 选取2004年7月26日TC-2卫星姿控分系统故障前的质子和电子通量数据, 分别计算了二者可能引起的内部最大电场. 计算结果表明,质子产生的最大电场比电子产生的最大电场小2~4个数量级, 并且远小于击穿电场; 在某些极端情况下, 例如质子产生的电场和电子产生的电场方向一致的时候, 电场的叠加会使局地电场得到加强.      

Uncertainties in gravity wave parameters,momentum fluxes,and flux divergences estimated from multi-layer measurements of mesospheric nightglow layers

Measurements of dynamic parameters of atmospheric gravity waves, mainly the vertical wavelength, the momentum flux and the momentum flux divergence, are affected by large uncertainties crudely documented in the scientific literature. By using methods of error analysis, we have quantified these uncertainties for frequently observed temporal and spatial wave scales. The results show uncertainties of ～10%, ～35%, and ～65%, at least, in the vertical wavelength, momentum flux, and flux divergence, respectively. The large uncertainties in the momentum flux and flux divergence are dominated by uncertainties in the Brunt-Väisälä frequency and in spatial separation of the nightglow layers, respectively. The measured uncertainties in fundamental wave parameters such as the wave amplitude, intrinsic period, horizontal wavelength, and wave orientation are ～10% or less and estimated directly from our nightglow image data set. Other key environmental quantities such as the scale height and the Brunt-Väisälä frequency, frequently considered as constants in gravity wave parameter estimations schemes, are actually quite variable, presenting uncertainties of ～4% and ～9%, respectively, according to the several solar activity and seasonal atmosphere scenarios from the NRLMSISE-00 model simulated here.     

Old tail lobes effect on the solar-wind – Magnetosphere energy transport for the 27 August 2001 substorm

The magnetic flux of tail lobes Ψ is divided in two parts of comparable values Ψ₁ and Ψ₀₂, with the first that appears during substorm and the second, observed before substorm start. The first was named “new magnetic flux”, the second – “old magnetic flux”. The first, Ψ₁, is known to play a definitive role in the energy transport from the solar wind into the magnetosphere-ionosphere-atmosphere system, but the role of Ψ₀₂ in this transport is not well known. From the 27 August 2001 substorm data we study the involvement in the above transport process of the old flux Ψ₀₂. This involvement is observed in the polar cap (PC) area, which existed prior to the substorm and is called respectively “the old PC”. In this study, as distinct from earlier works, we use the balance equation of the energy stored in magnetosphere and energy consumed. Activation of the old PC magnetic flux Ψ₀₂ was found to increase the energy input by ∼85% in the event under consideration.