两类网格结构模型的预处理方法

针对参考节点分别为q=3和q=4的网格结构模型,设计了两种预处理方法:以块对角逆为预条件子的共轭梯度法(BPCG)及以块下三角逆为预条件子的PGMRES法。数值结果表明,BPCG法对q=3具有很好的求解效率和鲁棒性,但对q=4的情形,特别是当α很小时,其求解效率将变得很差。当α很小时,以块下三角逆为预条件子的PGMRES法对求解q=4的蜂窝状结构在计算CPU和算法稳定性等方面均全面占优。在这两种预处理方法中,利用了基于标量椭圆问题的GAMG法求各个子块矩阵的逆,以提高内迭代运算效率。近似连续方程的建立为内迭代方法的合理性提供了有效的理论支撑。     

无人机螺旋桨气动力设计

结合某太阳能无人机总体设计方案要求,完成了无人机动力系统螺旋桨气动力设计任务。采用Glauert提出的片条理论作为螺旋桨气动特性的计算方法,并通过算例验证了该方法的可靠性。为使螺旋桨在电机输出功率约束下、在整个飞行包线范围内维持较高的气动效率,低雷诺数、高升阻比桨叶基本翼型的设计和桨叶角分布的优化设计是关键。对设计结果进行的全面系统的分析评估表明:在不同飞行状态下以及电机额定输入功率范围内,螺旋桨效率始终维持在80%左右,且巡航状态下其效率的最佳点与电机的额定功率完全匹配。     

基于可调谐激光吸收光谱技术的多条吸收谱线重建气体浓度二维分布的研究

针对二维气体浓度分布,主要选用多条H₂O的吸收谱线,采用代数迭代重建算法,研究了在激光光束较少且假定温度分布已知的情况下,即不考虑燃烧场中温度对谱线强度的影响时,不同谱线条数对二维浓度重建结果的影响,对比了在同一浓度模型下通过增加激光光束与增加H₂O吸收谱线条数对气体浓度重建结果的影响;研究了增加谱线条数重建气体浓度分布对不同温度与浓度分布模型的适应情况,其中,文中所选取的多条吸收谱线可以由一个激光器同时扫描得到。浓度测量区域采用10×10的网格划分,测量区域中的温度和浓度分布采用单峰不均匀分布与双峰不均匀分布,重建过程中计算了吸收谱线与激光光束的有效利用率。重建结果表明在激光光束较少时,增加吸收谱线条数可以获得更多与浓度相关的谱线参数信息,且与增加激光光束相比可以明显改善浓度重建结果,更主要的是增加谱线条数可以有效降低实验中硬件设备的成本投入以及测量系统的复杂性。     

食用调和油是否变质的快速检验

如何在家快速检验外观尚无变化的食用调和油是否变质？根据食用调和油酸败变质的原因和产物,结合已有的专业检验方法,通过大量的对比实验,找到了简单易行的快速检验方法,即以白醋作溶剂,用碘化钾淀粉试纸检测食用调和油是否变质。     

基于偏折光谱的非线性迭代层析数值模拟

模拟流场,校验自研发的偏折层析系统。根据光线偏折的光学原理,以及层析的数学、物理意义,研究开发了偏折层析程序。结合自研发的简单自相关代数迭代重建技术(simple self-correlative algebraic reconstruction technique：SSART),开发了一种新的层析系统,文章称“基于偏折光谱的非线性迭代层析系统”。用Gauss函数模拟复杂流场的一个切片,根据偏折层析算法计算该切片的偏折光谱,从偏折光谱中提取投影。采用SSART迭代重建算法重建截面。比较模拟重建结果与原场的差别,采用均方差 (mean-square error：MSE)和峰差(peak error：PE)指数标定重建效果,以检验算法的有效性。结果发现,应用开发的偏折层析程序,采用SSART迭代算法,能够精确重建模拟场,MSE稳定在0.000 09～0.000 11范围,PE稳定在0.007～0.013之间。因此,基于偏折光谱的非线性迭代层析系统能够根据偏折信息精确重建复杂流场。     

共光路径向剪切干涉法测量三维温度场

采用共光路径向剪切干涉法测量三维温度场,通过两块波带板将待测波面分离成放大或缩小倍数不同的两波面进行径向重叠,在叠加区域实现剪切干涉。利用光学层析技术重建三维温度场,由于数据的非完全性,通常采用的代数迭代算法不能很好地解决重建精度这一问题。为此在算法中引入了     

激光莫尔干涉谱投影信息提取

分析了真实火箭喷焰的激光莫尔干涉谱,并提取其投影信息,重建了密度场。使用自制的大口径、高灵敏度莫尔偏折仪采集真实火箭喷焰的莫尔条纹图;采用傅里叶变换对莫尔条纹展开技术处理,获得了莫尔条纹的相位分布。根据莫尔条纹边缘提取背景,进一步获得背景相位分布。变形莫尔条纹的形变量通过求相位差获得,进一步提取轴向任意截面的投影信息。应用基于偏折投影的“简单自相关代数迭代重建算法(SSART)”层析流场。等间隔取8个方向的投影进行迭代,重建了截面密度分布图。结果发现,根据火箭喷焰的莫尔条纹,采用傅里叶变换相位展开技术,可以方便地提取任意截面的投影信息。应用SSART技术可以重建截面密度分布。因此,基于偏折投影的“SSART”算法是一种优良的非线性偏折层析重建算法。     

外卷边槽钢辊弯成型过程数值模拟

拓展了结构分析有限条法,基于固体力学有限形变理论的更新拉格朗日法(U.L.法),建立了弹塑性大变形样条有限条法,并将其用于模拟外卷边槽钢辊弯成型过程,分析了带材的变形特点,获得了变形带材的三维位移场、应变场和应力场。算例表明,变形带材的角部出现横向压应变峰值,外卷边轧辊前部位出现纵向拉应变峰值。另外,带材的横向变形是主要的,纵向变形较小。     

有限条法分析板在移动车载作用下的动响应

提出了一个模拟移动车辆和矩形板相互作用的板-车条.用板-车条模拟直接与车辆相接触的板条部分;用传统的板有限条模拟未直接受车辆作用的板条部分.分析中,每辆车理想化为一个具有上、下部质量块,由弹簧和阻尼器连接的单足动力系统.计算示例表明,用该方法分析得到的结果与已有结果很吻合.     

基于共轭梯度法带隔板连续薄壁直箱位移参数的动态Bayes估计

推导了简支薄壁直箱有限条元控制方程,并结合柔度理论解决了带隔板连续薄壁直箱的超静定问题.基于Bayes定理,建立了带隔板连续薄壁直箱位移参数的动态Bayes误差函数,推导了相应的位移参数计算公式,并应用共轭梯度法研究了带隔板连续薄壁直箱位移参数的动态Bayes估计方法,同时给出了连续薄壁直箱位移参数的具体估计步骤,编制了相应的计算程序.通过典型算例分析可知,联合有限条元法和共轭梯度法进行带隔板连续薄壁直箱位移参数的动态Bayes估计是可行的,只需利用若干测点位移印能同时进行多参数估计,且先验信息合理时,迭代过程稳定地收敛于位移参数实际值.