有局部稀薄气体效应的高超声速流动数值模拟

近空间高超声速飞行器当飞行高度和速度足够高时,其流场计算可能要考虑稀薄气体效应,传统的计算流体力学(CFD)方法预测的阻力和升阻比将不够准确。而现有的模拟稀薄气体流动的计算方法由于其计算量巨大,难以在工程实际中应用。因此需要发展能用于近空间高超声速飞行器流场的可行、可靠的计算方法。陈杰和赵磊在文献[1]中针对边界层中既有强剪切而气体分子自由程又相对较大的情况进行分析,提出了刻画此类局部稀薄效应的无量纲参数Zh,并提出了在传统CFD中通过采用依赖于Zh参数的等效黏性系数考虑局部稀薄效应对阻力计算影响的研究思路。因此,本文尝试将此等效黏性系数纳入CFD模型中,以在70km高空,以马赫数15飞行的小迎角钝平板为例,来检验计算方法是否合理可行。结果表明:和传统的CFD方法所得结果相比,新模型计算的阻力减小,升阻比增加,其改进的方向与现有飞行试验结果定性相符,且所增加的计算时间非常有限,可方便地应用于现有的计算空气动力学中。     

基于SOA-Newton迭代的六自由度平台正解算法

运动学正解是实现六自由度平台高精度控制和三维可视化仿真的基础,但是传统方法存在着求解难度大、精度低的缺陷。针对Newton-Raphson迭代法求解时依赖迭代初值的问题进行了研究,提出了一种基于SOA-Newton迭代的六自由度平台正解混合算法。该混合算法充分发挥了SOA算法的群体搜索性和拟Newton法的局部细致搜索性,同时也克服了粒子群算法后期搜索效率降低和Newton法对初始点敏感的缺陷。以研制的车载位姿平台为例,在Simulink软件中建立了混合求解算法的仿真模型,给出了计算实例,并与单独的Newton-Raphson迭代法和SOA算法进行了对比。对比结果表明,SOA-Newton混合算法具有极好的稳定性和较高的收敛速度及精度,更能满足工程实际应用。     

Gamma-Theta经验转捩模型在DES中的应用

与RANS湍流模型相比,DES湍流模型的边界层外自由流部分存在LES区,该区域的涡粘性会有所降低。为了研究了这一特征对γ-Reθt转捩模型的影响,以平板实验为算例,选取基于k-w SST湍流模型的DES模型和DDES模型,检验γ-Reθt转捩模型在DES模型和DDES模型中的表现。结果表明：DES模型和DDES模型使转捩位置推迟,SST—DES模型由于对网格过度敏感而没有触发转捩,SST—DDES模型使转捩位置后移较少;DDES模型比DES模型更适合γ-Reθt转捩模型;转捩经验关系需要进行修正后才能将γ-Reθt应用于DDES模型。     

竖直平板Blasius流层流边界层流动与传热耦合解

对考虑辐射传热、流体黏度随温度变化、有和无滑移边界条件下的可渗透竖直平板Blasius流层流边界层的无量纲速度场与温度场进行了深入研究.经相似变换将描述速度场与温度场耦合的偏微分方程组转换成非线性常微分方程组,用Runge-Kutta法对常微分方程组进行了数值求解.研究了无量纲参数对无量纲速度场及温度场的影响,着重分析了滑移边界条件下速度和温度随无量纲参数的变化规律.结果表明:吸入时边界层变薄,喷注时边界层加厚;对比于无滑移边界条件,滑移边界条件下速度、温度边界层变薄;随着变黏度参数a或喷注与吸入参数的增大,壁面摩擦因数、局部努塞尔数Nu增大,速度和温度边界层变薄;随着普朗特数Pr、热辐射参数R的增加,或毕渥数Bi,布林克曼数Br的减小, 温度边界层变薄.      

乳化柴油分散相的平均直径对柴油机燃烧性能的影响

本文论述了内相结构对乳化柴油的稳定性和燃烧性能的影响。通过观察、测量和实验证实了乳化柴油中分散相的尺寸和分布状况,不仅关系到乳化柴油的稳定性和粘度,同时还影响其在柴油中的燃烧效果。实验也给出了分散相的平均直径与掺水率、添加剂用量和制备参数的关系。 实验还证实了从加强微爆和减少冷却损失出发,采用掺水量大的乳化柴油较为适宜。供油持续时间的增加,可以通过适当加大喷孔直径予以解决。     

解不可压N-S方程的预测修正迭代法

本文发展了作者早先提出的一种算法,使计算效率提高了20～108％。在雷诺数Re为100、400,和1000,网格节点为15×15的Cavity流场中进行了数值试验。苦取速度收敛误差为10~(-3),则在IBM PC/XT微机中所需的计算迭代次数和时间分别为42次、77次、86次和10分、21分、23分。     

非光滑动力系统周期响应的数值解法

工程中有重要意义的非线性动力系统周期响应分析,一般因系统维数高、特性复杂而需要用数值方法进行。但目前有影响的打靶法、增量谐波平衡法均不能处理含弹塑性、间隙、干摩擦等非光滑因素的工程系统,计算光滑动力系统的强非线性周期响应时也常不收敛。本文分析了上述两种方法的欠缺,指出其原因在于方法中直接或隐含的Newton迭代格式。文中提出了用拟Newton迭代格式和无约束优化方法改进打靶法和增量谐波平衡法的8种方案,并对这些方案就收敛性、精度和效率进行了考核比较,给出了不同方案的适用对象,精选出了几种方案推荐工程界应用。     

模糊ISODATA聚类分析方法的改进

模糊在分析方法具有较强的实用性,但传统的基于模糊划分的ＩＳＯＤＡＴＡ迭代方法由于人为引进了参数,因而在数学理论上显得不够严谨,本文对这一问题提出了克服的办法,得到了改进的模糊ＩＳＯＤＡＴＡ聚类分析法。该方法考虑到各个指标对分类的影响不同,必须赋以不同的权重,因而在实用中更符合情况。文中证明了建立改进的迭代方法所需要的两条定理,建立在此基础上的方法数学理论严谨,由此得到的聚类结果更令人信服。文中还结     

最小二乘影响系数法的优化改进

阐述了柔性转子高速动平衡的最小二乘影响系数法和加权最小二乘法的基本原理，在此基础上提出了基于遗传算法的最小二乘法，并对考虑平衡质量受限时的最小二乘法进行简化修改后得到了限制配重的最小二乘法。比较分析这几种方法的适用性，进行了算例分析。结果表明，在对平衡配重量及平衡后的残余振动值要求不同时，应该分别采用不同的改进最小二乘法。其中基于遗传算法的最小二乘法，综合了以上改进最小二乘法的适用性，使平衡配重量和残余振动值均达到了优化。     

地磁导航的迭代评价匹配算法

针对现有地磁匹配基本算法在数据批处理上实时性能的不足和需要预先指定匹配数据序列长度的困难,提出了一种用于地磁导航的迭代评价匹配算法(Iterative evaluation matching algorithm,IEMA)。基于迭代求解思想,将算法时间分散在各个采样时刻,同时采用实时评价方式,在每一步迭代求解后根据实际情况来判断是否可以输出匹配定位结果。试验结果表明,迭代评价匹配算法应用于地磁导航是有效可靠的,并且它能够自适应调整匹配数据序列的长度。