基于自适应本征正交分解混合模型的跨音速流场分析

采用非线性模型替代线性回归模型响应本征正交分解(POD)基函数的系数,并采用自适应抽样方法确定快照集合,实现了基于自适应POD混合模型的跨音速叶片复杂流动分析及流场拟合.首先通过比较基于线性回归模型和非线性回归模型的基函数系数响应精度,验证非线性回归模型的收敛性和精确性;之后通过与静态抽样方法进行对比,研究分析自适应抽样技术的优越性;最后开展基于自适应POD混合模型的全三维跨音速流场分析及流动拟合.结果表明,采用自适应POD混合模型,不仅能够清晰地识别三维跨音速流场中的敏感流动特征,还能精确地拟合设计空间内任意状态的流场及出口气动参数.     

基于Gappy POD的流场数据填补方法

本征正交分解方法（proper orthogonal decomposition，POD）是一种数据驱动的流场特征信息提取技术，可以按能量大小给出流场的结构模态，并且可以通过较少阶模态叠加获得高阶数据的近似描述.将该方法结合一组线性方程，即构成Gappy POD方法，可实现对缺失流场的重构.论文从样本数据已知和样本数据不完全已知两种情况展开，对Gappy POD方法在缺失流场数据填补方面的应用进行了研究.首先，对于样本数据已知的情况，研究了样本参数范围内任意参数值下的重构能力；其次，对于样本数据不完全已知的情况，研究了模态阶数、缺失率以及样本数对缺失流场重构精度的影响规律.结果表明，Gappy POD方法可以高效再现参数范围内的任意完整流场数据.但是，对于缺失率较高的样本集，需要适当增加样本数以提高重构精度.      

基于发射率偏差约束的多光谱真温反演算法

基于二次测量的多光谱辐射测温反演算法由于无需事先假设发射率模型而受到广泛关注,但需要较长的迭代时间,并且需要设定合适初始温度和发射率范围。为此提出了基于发射率偏差约束的多光谱真温反演算法。将二次测量法中发射率连续迭代转变为发射率偏差约束后迭代,拟合了光谱发射率偏差和温度偏差之间的函数关系,依据此函数关系确定每次迭代所产生的发射率偏差,从而迅速减小发射率搜索范围,提高计算效率。针对四种光谱发射率模型的仿真结果表明,与二次测量法相比,新算法无需设定温度初值范围,在保证反演精度的前提下,运算效率提高60%以上。     

基于自由曲面变形方法的离心泵三维叶片反问题方法

针对传统离心泵三维扭曲叶片反问题难以实现,提出了基于自由曲面变形的离心泵三维扭曲叶片反问题方法。将叶片工作面与背面的压力之差作为叶片载荷,依据设计叶片实际载荷与目标载荷间的差值来驱动叶片的变形,依次对叶片前、后盖板流线型线进行变形控制。提出了依据前、后盖板流线型线及叶片进出口边形状对叶片各轴面截线形状进行控制的策略。算例的计算结果表明,通过所提出的反问题方法得到的叶片型线与目标叶型吻合程度较好,在设计工况点及非设计工况点的效率偏差均在0.6%以内,能够较快速、准确地实现离心泵三维扭曲叶片的反问题设计。该研究为离心泵三维扭曲叶片的反问题方法提供了参考。     

基于伴随方法的叶片加工偏差气动灵敏度分析

受加工精度限制,叶片加工外形与设计外形存在一定偏差,该类偏差具有较强的随机性,对叶片气动性能造成不确定性影响。加工叶片外形偏差的不确定性影响为几何尺度上的小扰动问题。本文首先基于伴随方法建立了适用于加工叶片外形偏差气动灵敏度分析及气动性能偏差预估模型。之后,计算某二维涡轮叶片的气动参数伴随灵敏度,由此确定厚度均匀变化的测试叶片的气动性能偏差,并与数值模拟结果进行对比,验证伴随方法在叶片气动不确定性灵敏度分析中的精确性和有效性。最后,采用基于灵敏度分析的Monte Carlo方法研究满足正态分布的批量加工叶片的气动性能偏差,确定了相应的气动偏差统计模型。     

终端设备环境温度检测算法及实验研究

环境温度对于终端电子设备的功耗和温度管理至关重要,而设备内部的温度传感器受内热源影响无法直接检测所在环境的温度.因此,针对含有多个瞬态内热源的终端设备,本文提出基于传热反问题迭代求解的实时环境温度检测算法.通过简化热容热阻网络模型建立系统传热方程,提出双传感器预测偏差修正策略解决由于已知量不足产生的不适定性.此外,基于...     

涡轮导叶气膜冷却结构半反设计优化方法

气膜冷却技术是高性能燃气涡轮设计的关键。本文研究并建立了涡轮叶片气膜冷却结构的半反设计优化方法。此方法以叶片的一维传热模型为基础,通过约束叶片的气膜冷却效率分布实现对叶片温度分布的半反设计;提出了基于三维CFD计算结果建立半反设计优化数学模型的方法,并采用组合优化问题遗传算法寻优得到满足设计约束且冷气量最小的气膜冷却布置方案。研究表明,气膜冷却半反设计优化方法能够设计叶片气膜布置方案并得到必要的冷气量,同时具有较高的设计效率。     

双光束干涉仪中椭圆拟合估算的参数精度研究

双光束干涉仪的相位调制解调通常会用到椭圆拟合的方法来计算相应的解调参数,提出了一种用于评价这类参数的计算精度的方法。根据自适应的蒙特卡罗法,计算不同噪声水平下椭圆拟合估算的参数的最大偏差;根据实验测得的干涉信号噪声本底的大小,判断拟合的参数的精度。以基于3×3耦合器的光纤水听器的两路输出方案为例,该方案为提高水听器的解调性能,需研究参数的数值随器件性能的变化规律,因此首先要判定实验中通过椭圆拟合所求得的参数的准确性。将该精度评定方法运用在水听器测量实验中,测量的干涉信号在20 Hz~4 k Hz处的噪声本底接近-70 d B·V2/Hz,根据自适应的蒙特卡罗法,得到参数的偏差不超过0.06%和0.08°。     

基于视觉测量的齿廓图像边缘失真判别算法

针对齿轮视觉测量过程中因齿廓表面受到污染导致齿廓图像边缘出现光学失真,从而影响齿廓偏差、齿距偏差测量精度问题,提出一种基于视觉测量的齿廓图像边缘失真迭代逼近——临近度判别算法(IAPD).建立渐开线齿廓图像边缘过渡带内像素点法向偏距与像素点极径的映射关系,将复杂的二维图像边缘信号转化为容易处理的一维信号;利用小波去噪算法对信号进行处理,提取齿廓边缘的失真特征;采用变阈值迭代逼近算法分离出齿廓倾斜偏差;采用K-邻近度分类方法自动判别齿廓图像边缘失真的起止位置,为齿距、齿廓偏差测量时进行齿廓图像边缘失真修正提供定位依据.为验证本算法的可靠性,根据相邻同名齿廓真实边缘的相似性,对失真齿廓和无失真齿廓图像提取亚像素边缘,并进行相似性比较,实现基于相似性比较的齿廓图像边缘失真判别算法,以此对IAPD算法的失真区域判别精度进行校验.实验结果表明:本文提出的齿廓图像边缘失真判别算法能够快速自动识别图像失真区域,失真区域边界的径向定位精度可以达到2.5个像素(50μm),能够满足图像边缘失真修正补偿的定位精度要求,可以实现齿轮测量的实时计算.     

一种基于长基线交汇的超短基线定位系统精度评价方法

超短基线定位系统的定位精度和准确度是评价系统性能的重要指标, 通常采用固定点的定位重复度来评价定位精度, 采用其他解算方法作为真值参考评价定位准确度. 本文首先分析了以误差椭圆理论为基础的超短基线精度评价方法, 给出了理论推导公式, 证明了观测数据和理论误差椭圆的关系. 本文提出了一种基于长基线交汇的超短基线定位系统精度评价方法, 通过长基线交汇模型求解目标的真实位置评价系统的准确度. 根据该方法解算得到的待定目标位置作为真值参考, 能够反应系统误差的修正情况. 最后采用该方法进行海试数据处理, 处理结果表明该方法能够较好的反应定位精度, 进一步修正了系统偏差, 修正系统偏差后和修正前相比定位精度提高了0.2%, 具有良好的工程应用价值.     

基于迭代拟合的集装箱角件边缘检测算法

噪声通常是影响集装箱角件图像中低层次语义信息提取精度的重要因素,传统的边缘检测算法通常通过改进滤波器和阈值来消除图像中的物理噪声和环境噪声,但是却无法去除边缘检测后的噪声,为解决这一问题,提出了一种基于迭代拟合的边缘检测算法。首先,对角件图像进行一系列预处理操作获取边缘点集,其次,使用拟合算法处理点集并且得到函数表达式,然后定义偏差值度量并计算,用于衡量目标点集到拟合或者检测结果的偏差,最后,去除定义下距离拟合结果最远的指定数量的点,如此迭代拟合直至评价函数收敛。实验结果与分析表明,该算法可以有效地去除边缘点集中的非真实边缘点,相比于传统的边缘检测算法更能去除特殊噪声,算法具有收敛速度快、准确率较高、灵活性好等特点。     

一种保持二阶精度的反距离加权空间插值算法

针对传统反距离加权（IDW）插值精度较低的缺陷,发展一种高精度插值算法.该插值算法采用迭代亏量校正技术（IDeC）对一次反距离加权插值结果进行修正,通过有限次迭代,理论上将计算精度提高至二阶.在基于结构化网格、非结构化网格的数值验证中,该插值算法的计算精度均保持在二阶左右.应用该算法针对二维圆形和三维球形界面重构时,算法提高了重构界面的光滑度,且计算精度保持为二阶.双层网格插值实验中,算法将速度和压力的绝对误差降低45%以上,得到的压力等值线更接近于初始场.     

基于恒星观测的静止轨道成像仪指向偏差在轨修正

在建立基于恒星观测的成像仪指向偏差在轨修正模型的基础上 ,提出了模型中若干关键参数(包括最低观测星等、待观测恒星及成像仪凝视观测化置等)的选取方法.同时,开展了数字延迟积分技术,系统点源扩展函数等对指向偏差测量精度的影响分析,提出了指向偏差确定精度达1"的在轨修正方案,并利用GOES-9卫星成像仪实际恒星观测数据进行了部分定量验证.研究成果将为后续风云四号卫星成像仪高精度指向偏差在轨修正的业务模式设计和工程实施,提供重要的技术参考.     

基于迭代法的CFM56-7B发动机风扇转速修正方法研究

基于发动机试车台参数修正方法,提出一种研究CFM56-7B发动机风扇修正转速N1K的精确计算方法。首先建立风扇转速标准化核心比例函数,以发动机生产厂家的历史数据为学习样本,构建指数修正因子α与风扇修正转速 N1K之间的函数模型;然后建立由风扇指示转速N1meas和大气温度T2计算风扇修正转速N1K的迭代方法;最后将大量实际数据代入到迭代程序进行 N1K计算,对结果进行误差分析并与传统算法求解的 N1K进行对比。结果表明：通过自主方程迭代修正后的N1K 具有更高的精度,更接近于厂家系统的原始数据,有较高的创新性和实用价值并为航空发动机关键参数自主基线方程的建模提供理论基础。     

基于双目视觉测距技术的导弹筒箱精确对接方法

当前导弹筒箱对接工作中普遍采用人工操作方法,通过目视指挥操作实现卡口对接,精确性差,步骤繁琐,效率低下。针对此问题,基于双目视觉测量技术提出了一种自动对接方法,利用双摄像头测量对接卡口的成像偏差,计算筒弹调整的距离和角度,实现筒弹支脚和对接卡口的准确对准。然后研究了系统测量误差,利用非线性回归拟合方法分析了误差计算公式,利用等距标尺设计了测量误差标定实验方案,并针对摄像头安装不便的问题,给出了中点延长安装方法和计算补偿方法,最后设计了筒弹自动化对接系统的基本结构。试验结果表明,该方法能够有效获取筒弹对接偏差距离和角度,为位置调整系统提供有效输入,从而实现导弹筒箱的自动对接。     

高功率激光多程放大器的三维反演方法

针对高功率激光多程放大的三维反演问题,提出了基于修正增益迭代算法结合输入输出积分能量曲线法和基于修正输入脉冲的正向迭代算法。利用这两种方法对有增益分布的四程放大进行数值模拟验证,计算结果表明这两种迭代算法都是有效可行的,都可得到输入脉冲时空分离的三维强度分布。计算所得输出脉冲与需求值基本相同,输出能量的相对偏差小于10~(-7),第一种方法功率波形的相对偏差小于1%,第二种方法功率波形的相对偏差小于10~(-6),很好地解决了由放大饱和效应引起的时空演化畸变。第一种方法主要依靠正逆模型的自洽性,相对直观;第二种迭代算法引入反馈因子,所得结果的精度较高、拓展性强。     

超光谱大气CO_2监测仪光谱定标误差修正

超光谱大气CO_2探测需对遥感器进行精确表征及定标,其中光谱定标工作最为基础。针对传统实验室定标方法获取的波长定标系数不确定度高等特点,开展基于气体吸收法原理的光谱定标误差修正研究,该方法与仪器使用状态一致,提高了定标系数实用性。首先利用辐射传输进行了理论光谱及误差因素模拟计算,并基于大气环境模拟定标仓开展了大气XO_2吸收光谱测量实验,最后采用LM算法进行光谱误差修正迭代优化。光谱定标误差修正结果表明:光谱偏差均值由修正前的0.03 cm~(-1)下降到修正后0.008 cm~(-1),且系统性与突变性误差得以剔除,大大提高了地面光谱定标精度,为后续温室气体反演奠定了基础。     

水平式光电望远镜静态指向误差的修正

为了提高水平式光电望远镜静态指向精度,对光电望远镜静态指向修正模型进行了理论分析和实验研究,建立了水平式望远镜指向模型。首先,介绍了球谐函数模型和水平式望远镜指向模型,并对水平式望远镜指向模型加以修改。然后,对全天区均匀分布的70颗Tycho-2恒星进行实际观测,获得水平式光电望远镜在L轴和B轴上的指向偏差,利用最小二乘法对该模型进行拟合,计算出水平式望远镜指向模型中各待定系数。最后,采用该指向模型对某型水平式望远镜进行了修正。实验结果表明:采用水平式望远镜指向模型进行修正后,望远镜设备总指向精度由修正前的152.10"提高到了4.76"。满足系统总体提出的精度要求,能够广泛地应用于科研和工程领域。     

粒子输运离散纵标方程基于界面修正的并行计算方法

为了改造粒子输运方程求解的隐式格式,研究设计适应大型并行计算机的并行计算方法,介绍一类求解粒子输运方程离散纵标方程组的基于界面修正的源迭代并行计算方法.应用空间区域分解,在子区域内界面处首先采用迎风显式差分格式进行预估,构造子区域的入射边界条件,然后,在各个子区域内部进行源迭代求解隐式离散纵标方程组.在源迭代过程中,在内界面入射边界处采用隐式格式进行界面修正.数值算例表明该并行计算方法在精度、并行度、简单性诸方面均具有良好的性质.     

基于梯度响应面模型的优化设计

本文主要研究一种梯度响应面模型及其在气动优化设计中的应用. 目前应用广泛的多项式响应面模型是连续可导的, 采用梯度信息构造完全二阶多项式响应面模型, 所需样本数与设计参数个数呈线性关系. 首先通过改进实验设计方法, 快速生成满足精度要求的样本并确定梯度响应面模型. 随后通过函数实验验证梯度响应面模型的精度, 及该模型在多极值函数最值搜索中的有效性. 最后由伴随方法快速求解气动优化设计目标函数的梯度信息, 并开展基于梯度响应面模型和复合形法的叶片压力反设计和效率优化设计. 结果表明: 基于梯度响应面模型的优化方法在全局最优及提高优化效率两方面均有出色表现, 基于该优化方法的气动优化设计能够显著改善叶片的气动性能. 关键词： 气动优化设计 响应面模型 伴随方法 复合形法