基于一维模型的高频电波加热电离层F层数值研究

基于电离层一维仿真加热模型,详细介绍了模型中电子的动量方程、连续性方程、能量方程和各类参量表达式,利用对角矩阵追赶法数值求解电离层F层加热过程,分析了不同时次电子数密度和电子温度的变化,讨论了不同频率和不同功率电波加热的情形.结果表明：当高频电波加热高电离层时,电子温度迅速增加,并很快趋近于饱和状态;电子密度的变化较为迟缓,但在加热过程中其变化幅度却越来越大;电子密度变化量在沿磁场方向上形成空洞和上下稠团两峰一谷构型;频率越大、功率越高的电波加热时,电子密度的变化也越大,但存在一适值频率的电波对电子温度的影响最小.     

多种观测数据驱动的三维行星际太阳风MHD模拟

三维磁流体力学（MHD）数值模拟是行星际太阳风研究的重要手段.本文发展了一种由多种观测数据驱动的三维行星际太阳风MHD数值模型.模型的计算区域为0.1AU到1AU附近,使用Lax-Friedrich差分格式在六片网格系统中进行数值求解.边界条件中磁场使用GONG台站观测的光球磁图外推获得,密度通过LASCO观测的白光偏振亮度反演得到,速度根据以上两种观测数据并利用一种基于人工神经网络技术（ANN）的方法得到,温度通过自洽方法根据磁场和密度导出.利用该模型模拟了第2062卡灵顿周（CR2062）时期的行星际太阳风,模拟结果显示出丰富的观测特征,并与OMNI以及Ulysses的实际观测值符合得较好.该模型可用于提供接近真实的行星际太阳风,有助于提高空间天气预报的精度.     

高能(450kV)X射线参考辐射场附加过滤研究

利用MCNP程序对450kV X光机建立模型,计算各参考辐射质下的原级谱、平均光子能量。对ISO4037-1中已有范围的管电压与附加过滤片厚度关系曲线进行二次拟合,确定模拟厚度范围。利用MCNP计算各附加过滤组合下的平均光子能量值,并与外推法得出的平均光子能量值进行对比,将相对偏差最小时的附加过滤作为最终确定值。从部分能量点的模拟与测量结果的对比可看出,模拟得出的平均光子能量在2%以内与PTB及中国计量院测量结果保持一致,附加过滤最大相对偏差为18%。     

中低轨道地磁动态模拟器

文章介绍了1台能为中低轨道飞行器提供动态地磁场环境的模拟器,详细论述了模拟器的系统组成、线圈结构、电源和磁强计指标参数、控制方式和调试方法,介绍了根据WMM2000地磁场模型计算出轨道上各点的磁场值,利用数值分析的方法找出输出电流与产生磁场大小的对应表达式,从而根据计算出的磁场值和输出电流,用程控电源成功实现了中低轨道地磁场的动态模拟.     

部分开放多极磁场中的日冕磁绳灾变

采用球坐标下二维三分量理想MHD模型,研究部分开放多极背景磁场中日冕磁绳的灾变现象.背景磁场由含3个闭合双极场的冕流和带赤道中性电流片的开放场构成,磁绳位于中心双极场的下方,其特性由环向磁通和轴向磁通表征.对给定的环向磁通,存在轴向磁通的一个临界值;对给定的轴向磁通,也存在环向磁通的一个临界值.在该临界值以下,磁绳附着于太阳表面,系统处于平衡状态;该临界值一旦被超越,磁绳将脱离太阳表面向上喷发,说明部分开放多极背景磁场中的日冕磁绳系统存在灾变现象.本文算例表明,灾变点对应的磁能阈值超过对应部分开放场(中心双极场开放,两侧的双极场仍维持闭合)能量约15%,其超过部分可为日冕物质抛射一类太阳爆发提供能源.     

星载GPS观测数据的模拟研究

重点分析了星载GPS观测值模拟的原理、数学模型等,并用模拟软件模拟了CHAMP卫星的星载GPS观测值情况.结果表明,根据本文提供模拟方法所模拟的CHAMP星载GPS观测值,与实测值相比,无论是在大小还是观测噪声水平上都很接近,因此能满足不同层次人员对星载GPS模拟观测值的需要.     

地面模拟静止微重力环境中导线先期着火特性研究

针对在微重力环境中运行的载人航天飞行器上的电缆和导线在工作时由于电流过载导致温度升高而引起着火的情况,提出了"功能模拟"实验原理,并且利用地面实验设备对微重力环境下导线的着火前期特性进行了功能模拟实验研究.通过实验,得到了在微重力情况下由于浮升力的减小使自然对流减弱导致电流过载时导线的热平衡温度高于地面正常重力情况,从而证明了这正是引起航天飞行器着火的潜在点火源.     

太阳电池阵极月轨道在轨热分析

以极月轨道上太阳电池阵作为研究对象,详细分析了该轨道上电池阵所得各外热流的确定方法.以此为基础,对太阳电池阵进行在轨温度数值模拟,得到月球轨道上电池阵所得外热流以及温度的周期分布.计算结果与地球卫星的相应数据进行比较,明确了月球轨道上电池阵所得外热流以及温度的周期分布特点,为月球卫星上太阳电池阵以及整个卫星的设计提供了有利的数据参考.     

燃油射流横流穿透深度试验和数值模拟

采用激光粒子成像测速仪(PIV),试验研究了不同动量比下燃油射流在横向空气流中的穿透深度特性。同时,采用数值计算方法,对射流穿透特性进行了模拟,并将试验和计算结果,分别与已有的经验关系式,及考虑气动韦伯数影响修改后的关系式进行对比。结果表明:燃油射流上边界深度与幂指数关系式较吻合;采用VOF两相流模型能较准确地模拟出燃油射流的喷雾核心深度;修改后的关系式与不同燃油-空气动量比范围下的喷雾核心深度较吻合;燃油-空气动量比和气动韦伯数,是影响燃油射流横流穿透深度的主要参数。