基于先导放电理论的直升机初始雷击附着位置

提出了一种基于流注-先导放电理论的数值模拟方法来快速判断直升机初始雷击附着点。首先,根据标准SAE-ARP 5416A中规定的相关试验方法,确定平板电极大小、直升机离边界距离等参数。然后,利用Becerra-Cooray正极性先导起始和发展判据对UH-60黑鹰直升机的主旋翼翼尖、尾旋翼翼尖、水平尾翼以及机头部位进行分析比较。最后,通过不断改变平板电极电势的方法,找到各个关键位置产生稳定正极性先导所需的最小背景电场值,以此为依据来对其初始雷击附着位置进行分析。结果表明,主旋翼翼尖最易成为初始雷击附着位置,而机头则较难成为初始雷击附着位置。     

基于先导放电理论的直升机初始雷击附着位置北大核心CSCD

提出了一种基于流注-先导放电理论的数值模拟方法来快速判断直升机初始雷击附着点。首先,根据标准SAE-ARP 5416A中规定的相关试验方法,确定平板电极大小、直升机离边界距离等参数。然后,利用Becerra-Cooray正极性先导起始和发展判据对UH-60"黑鹰"直升机的主旋翼翼尖、尾旋翼翼尖、水平尾翼以及机头部位进行分析比较。最后,通过不断改变平板电极电势的方法,找到各个关键位置产生稳定正极性先导所需的最小背景电场值,以此为依据来对其初始雷击附着位置进行分析。结果表明,主旋翼翼尖最易成为初始雷击附着位置,而机头则较难成为初始雷击附着位置。     

用分形理论对结霜过程的数值模拟研究

初始霜晶在冻结的冰珠上产生,随着初始霜晶的生长分枝,枝晶上又不断长出枝晶,这一过程具有自相似性,具有分形生长的特征。本文应用分形理论中的有限扩散聚集(DLA)模型,建立了霜层初期生长过程模型,数值模拟分析了空气流速、冷表面不均匀性、表面接触角等对霜层生长过程的影响,得到了接触角越大霜层生长越慢等与理论分析及实验结果相符的数值模拟结果。     

分形理论在分子动力学模拟中的应用

本文基于分形理论提出了一个假说,认为实际流体分子的无规运动可以用分数布朗函数作为概率密度函数来描写,而其分数维数可根据分子运动的图像确定。本文以流体Ar作为对象进行了分子动力学模拟,根据分子动力学模拟的结果提取了运动的分数维数,构造了描述分子无规运动的分数布朗函数,并对所提出的假说进行了验证。     

分形基底上刻蚀模型动力学标度行为的 数值模拟研究

为探讨分形基底结构对生长表面标度行为的影响, 本文采用Kinetic Monte Carlo(KMC)方法模拟了刻蚀模型(etching model)在谢尔宾斯基箭头和蟹状分形基底上刻蚀表面的动力学行为. 研究表明,在两种分形基底上的刻蚀模型都表现出很好的动力学标度行为, 并且满足Family-Vicsek标度规律. 虽然谢尔宾斯基箭头和蟹状分形基底的分形维数相同, 但模拟得到的标度指数却不同, 并且粗糙度指数 α与动力学指数z也不满足在欧几里得基底上成立的标度关系α+z=2. 由此可以看出, 标度指数不仅与基底的分形维数有关, 而且和分形基底的具体结构有关.     

分形多孔介质导热数值模拟分析

本文基于分形理论构造了不同类型的分形结构来模拟多孔介质,采用有限容积法对其导热问题进行了数值模拟计算,详细分析了基质导热系数、孔隙流体导热系数、孔隙率等因素对其有效导热系数的影响规律.结果发现有效导热系数与基质导热系数、孔隙流体导热系数大致分别成幂函数关系,有效导热系数与孔隙率大致成指数函数关系.并把数值模拟分析结果与文献中的经验公式进行了对比分析,为其提供了数值验证.     

分形理论在物理实验教学中应用的探索

综述了作者近年来将分形理论引入基础物理实验教学中的尝试与实践，介绍了分形维数的测定方法及其应用，阐述了教师参与适量的科学研究是实现基础物理实验教学现代化的重要保证。     

分形基底上受限固-固模型动力学性质的数值模拟研究

为了探讨非完整基底结构对生长表面动力学行为的影响,本文在具有相同分形维数而不同谱维数的谢尔宾斯基箭头和蟹状分形基底上对受限固-固(restricted solid-on-solid,RSOS)模型的生长过程进行了大量的数值模拟研究.通过计算表面宽度和饱和表面极值高度的统计行为对生长表面的动力学行为进行了分析.结果表明,分形基底结构对生长表面的动力学行为具有显著的影响.尽管在两种基底上受限固-固模型的表面宽度均表现出很好的动力学标度行为,仍然满足Family-Vicsek标度规律,但由此计算得到的动力学标度指数并不相同.饱和生长表面的极值高度并不能满足三种常用的极值统计分布,即Weibull,Gumbel和Frechet分布,而是能很好地符合Asym2Sig分布.     

基于辐射传输理论和分形理论的云场景仿真

 基于云的边缘特征和天空亮度分布特征，对有云天空场景的仿真方法进行了研究。分析了云对天空亮度影响，并据此提出了一种基于分形原理的云场景仿真方法。通过辐射传输理论，给出了有无云天空的光谱亮度分布计算方法。在分析了云边缘具有自相似分形特征基础上，利用有云天空亮度分布特征、二次随机法和分形几何的Diamond-Square算法设计了云纹理生成算法。利用混合修正δ-Eddington近似计算出了观察视场2°×2°内640×480单元的2维天空亮度数组。利用该理论模型得到有云天空的2维亮度数组，并用VC++实现了云场景的动态仿真，得到了较为逼真的结果。     

基于干涉仪原理的闪电先导VHF辐射源速度测量

简述了闪电VHF辐射源窄带干涉仪定位原理及其数据处理方法,利用改进的窄带干涉仪系统对闪电先导VHF辐射源进行定位,给出了闪电放电通道的时空结构,并结合电场变化资料和声光差记录,估算了闪电先导放电发展的速度.     

基于先导发展模型的舰艇避雷防护评估仿真

基于先导发展模型实现了海域上地闪先导2维数值放电模拟,完成了海域上地闪先导放电通道过程的图样采集。通过建立二维舰船模型,并根据相关标准对舰船模型进行避雷针的数量、高度、位置设定,对此模型进行雷电先导放电数值试验。经大量试验统计分析,舰船采用单根避雷针设计方案时,避雷针的高度较高,使得接闪概率明显增大,但在避雷针周围取得了较理想的防护效果;与单根设计方案相比,双根避雷针设计使得舰船整体结构高度降低,总的接闪次数有所减少,防护效果更佳。该评估方法可与长间隙放电试验和雷电观测互为补充,进一步完善了水面舰艇避雷系统防护评估检验技术,为舰艇的雷电防护提供理论基础。     

基于辐射传输理论和分形理论的云场景仿真

基于云的边缘特征和天空亮度分布特征,对有云天空场景的仿真方法进行了研究。分析了云对天空亮度影响,并据此提出了一种基于分形原理的云场景仿真方法。通过辐射传输理论,给出了有无云天空的光谱亮度分布计算方法。在分析了云边缘具有自相似分形特征基础上,利用有云天空亮度分布特征、二次随机法和分形几何的Diamond-Square算法设计了云纹理生成算法。利用混合修正δ-Eddington近似计算出了观察视场2°×2°内640×480单元的2维天空亮度数组。利用该理论模型得到有云天空的2维亮度数组,并用VC++实现了云场景的动态仿真,得到了较为逼真的结果。     

3维电介质击穿模型在雷电防护系统评估试验中的应用

采用荷电圆盘雷云解析模型作激励源,利用电介质击穿模型进行了地闪先导放电高分辨力3维数值模拟,得到了50 m分辨力的地闪放电图样与先导近地500 m时的地面电场分布（峰值-164.9 kV·m-1）,结果与实际观测值相符。模拟中通过高维样条插值实现了计算空间与评估区域的分辨力转换（50 m到1 m）,构建评估模型,可以进行雷电防护系统的数值评估试验。用该方案对一种雷电防护系统概念模型进行了试验,结果显示：系统10 m高、-1.5 MV激励的条件下,5 m高处的雷击概率以系统为中心随距离增加而增大,系统投影区域雷击概率为0;由于先导激励地面电场的非对称性,保护区范围各向分布极不均匀。通过此方案可以得到系统作用下精细的雷击概率分布,适用于雷电防护系统效能评估。     

直升机雷电间接效应数值仿真

为了提高直升机对雷电的防护能力,根据标准SAE-ARP5416A规定的试验方法在基于传输线矩阵法的CST Microwave Studio中搭建仿真环境,对黑鹰直升机采用注入大电流的方法来分析其遭遇雷击时的间接效应。分析了在不同雷电流路径下,直升机机体外部以及机体内部重点舱室的电磁场分布情况,同时对机体内部线缆耦合情况进行了分析。仿真结果表明：在不具备开展整机直升机雷电间接效应试验的条件下,该方法能够对直升机遭遇雷击时的间接效应进行有效分析,进而指导直升机的防雷设计。