Time suboptimal formation flying manoeuvres through improved magnetic charged system search

The development of fast and reliable optimization algorithms is required in order to obtain real-time optimal trajectory on-board spacecraft. In addition, the wide spread of small satellites, due to their low costs, is leading to a greater number of satellite formations in space. This paper presents an Improved version of the Magnetic Charged System Search (IMCSS) metaheuristic algorithm to compute time-suboptimal manoeuvres for satellite formation flying. The proposed algorithm exploits some strategies aimed at improving the convergence to the optimum, such as the chaotic local search and the boundary handling technique, and it is able to self-tune its internal parameters and coefficients. Moreover, the inverse dynamics technique and the differential flatness approach, through the B-splines curves, are used to approximate the trajectory. The optimization procedure is applied to the circular J2 relative model developed by Schweighart and Sedwick and to the elliptical relative motion model developed by Yamanaka and Ankersen. The results of this paper show that the convergence is better achieved by using the proposed tools, thus proving the efficiency and reliability of the algorithm in solving some space engineering problems.     

非结构CFD软件MPI+OpenMP混合并行及超大规模非定常并行计算的应用

常规工程应用中，非定常数值模拟（如多体分离）的计算量十分巨大，如果为了达到更高的计算精度，加密网格或者采用高精度方法将会使得计算量进一步增大，导致非定常数值模拟在CFD工程应用中成为十分耗时和昂贵的工作，因此，提高非定常数值模拟的可扩展性和计算效率十分必要。为充分发挥既有分布内存又有共享内存的多核处理器的性能和效率优势，对作者团队开发的非结构网格二阶精度有限体积CFD软件（HyperFLOW）进行了混合并行改造，在计算节点间采用MPI消息传递机制，在节点内采用OpenMP共享内存的MPI+OpenMP混合并行策略。首先分别实现了两种粒度（粗粒度和细粒度）的混合并行，并基于国产in-house集群采用CRM标模（约4 000万网格单元）定常湍流算例对两种混合并行模式进行了测试和比较。结果表明，粗粒度在进程数和分区数较少的小规模并行时具有效率优势，16线程时效率较高；而细粒度混合并行在大规模并行计算时具有优势，8线程时效率较高。其次，验证了混合并行在非定常计算情况下的可扩展性，采用机翼外挂物投放标模算例，分别生成3.6亿和28.8亿非结构重叠网格，采用对等的（P2P）网格读入模式和优化的重叠网格隐式装配策略，网格读入和重叠网格装配耗时仅需数十秒；采用3.6亿网格，完成了非定常状态效率测试及非定常分离过程的湍流流场计算，在in-house集群上12 288核并行效率达到90%（以768核为基准），在天河2号上12 288核并行效率达到70%（以384核为基准），数值模拟结果与试验结果符合良好。最后，在in-house集群上采用28.8亿非结构重叠网格进行了4.9万核的并行效率测试，结果显示，4.9万核并行效率达到55.3%（以4 096核为基准）。     

基于遗传算法的直升机总体优化设计

遗传算法是一种可以混合整型、离散型和连续型变量一起使用的新兴优化算法，在单或多目标带约束优化设计领域有广阔的应用空间。本文在算例中采用与先验法相结合的遗传算法，以总体参数为设计变量，飞行性能和结构要求为约束条件，换算生产率为目标函数，并使用罚函数法处理成无约束的适应度函数，建立优化设计模型。对本文算例计算结果进行分析，可以使遗传算法更好地应用到直升机优化设计领域。     

求解广义特征值问题的并行保域行列式查找法

结构分析领域有着重要应用的广义特征值问题的并行算法，因为难度很大，且当问题的规模较大时还必须有先进的计算环境支持，所以迄今研究得很少。文中提出了一种适用于流水线型向量机的求解大型稀疏实对称矩阵广义特征值问题的并行保域行列式查找法。该方法不但保持了传统的行列式查找法的优点，而且克服了其迭代不收敛、漏根等缺点，并具有较高的速度加速比。该算法在ＹＨ－１计算机上进行了数值实验，结果表明该法是一种求解大型对     

用遗传算法优化Turbo码交织器

具有短帧的Turbo码的性能取决于交织器的设计．设计的主要目标是距离谱的优化。本文提出在S随机交织器的基础上，用遗传算法(GA)优化交织器．提高Turbo码的自由距离并减少具有自由距离码字的出现频率。它利用了遗传算法的群体多样性，具有全局优化能力的特点，优化了Turbo码的距离谱，提高了系统性能。仿真结果表明，遗传交织器的性能优于块交织器、螺旋交织器等传统交织器。     

Influence of deformation zone length on bending radius of SS304 tubes with small diameters manufactured via free bending-based active motion

In three and six-axis free-bending equipment, the deformation zone length(A) is a fixed mechanical structure parameter modified when the relevant structure is redesigned and manufactured. In this study, a six degree of freedom(6-DOF) parallel mechanism was used as the control mechanism of the bending die, and a new method of changing the deformation zone length(A)was proposed. Firstly, an idealized geometric model of free bending-based active motion was established. Then, the influence of the de...     

含摩擦和加热的跨声速流动数值模拟研究

喷管中跨声速流动的反应流体动力学是实验和理论研究的一个重要领域.本文主要由两部分构成,在第一部分中对文献[2]中的Murman格式[1]的一般形式进行了简化,得到了守恒形式的欧拉方程,并对其求解方法进行了讨论,同时针对Chattot等的工作展开了分析,并给出了带激波的流动计算结果;而文章的第二部分则研究了包含摩擦、加热以及耗散的跨声速流动,并重点关注了一步Arrhenius化学反应模型下的爆震现象.本文还探究了摩擦力和带燃烧的跨声速流动之间的相互作用,同时详细给出了新的欧拉方程数值求解算法并同已有文献算例进行了对比验证.     

基于集合-覆盖模型的液体火箭发动机多故障诊断研究

通过从故障仿真数据中提取常见故障的效应参数症状，建立发动机的集合覆盖多故障诊断模型。根据当前发动机已有测量参数的症状与假设故障的相应参数效应症状的对比结果，对各假设故障赋以相应的奖征值，然后综合诸参数的奖惩值得到相应假设故障集的合理笥指标值值，基于该指标值利用遗传算法进行启发式的假设故障产生与测试。最后，基于所提取的效应参数症状进行了仿真故障数据样本的多故障诊断分析，并与经参数优选后的多故障诊断结     

正交设计遗传算法在固体火箭优化设计中的应用

提出了一种基于正交设计的遗传算法，给出了其在固体火箭优化设计中的一个应用实例。结果表明：对于固体火箭优化设计问题，该算法可有效减少搜索次数，加快收敛速度。