面向虚拟试验的可视化应用生成工具研究与实现

虚拟试验能够很好的辅助实物试验,缩短型号研制周期,降低研制费用。虚拟试验应用工程是开展虚拟试验的基础,本文基于GEF图形编辑器,研究并实现了一种面向虚拟试验可视化应用生成工具,具有可视化应用工程编辑、应用工程框架代码生成等功能。支持在可视化界面中定义VOM图元和APP图元之间的发布、订阅关系,最终生成应用工程框架,并通过应用实例验证了该可视化应用生成工具的实用性,较好的提高了虚拟试验应用工程的开发效率。     

飞行器性能样机虚拟试验系统研究与实现

为实现航天飞行器研制中性能样机模型的充分利用,提出了飞行器性能样机虚拟试验系统的总体方案,通过试验基础数据库、试验数据管理、验证辅助工具、虚拟试验应用等子系统划分和工作流程设计,提供对虚拟试验的全流程支持。系统突破了试验数据对象化管理、试验流程建模等关键技术,并基于虚拟试验支撑平台VITA完成了相应系统实现,在多个飞行器研制过程中开展了典型应用。     

运载火箭飞行力学环境虚拟试验及可视化系统设计与实现

运载火箭的飞行力学环境随着飞行过程不断发生变化,而当前无论是基于实物试验还是基于数值分析,火箭的飞行力学环境分析大多针对特定飞行状态和工况而无法给出动态变化信息,因此开展了飞行力学环境虚拟试验及可视化技术研究。基于特征代理模型采用Fortran语言设计了场数据快速预测算法,在采样数值仿真的基础上实现了火箭在大气飞行过程中的动态气动力与气动热环境虚拟试验;采用C++开发了实时分站载荷算法,实现了火箭飞行期间的载荷环境虚拟试验。开发了与运载火箭飞行仿真配合的总线通信接口,并基于EnSight开发了分布式动态可视化系统,通过共享内存的进程间通信方式实现了飞行力学环境的动态显示。结果表明,该系统可以给出火箭飞行力学环境的全局和关注点信息的动态变化,为飞行力学环境精细化分析和直观可视化研究提供了手段。     

基于SEDRIS的虚拟试验合成环境建模技术研究

为解决合成环境的统一描述和可交互问题,在分析合成环境数据表示与转换标准SEDRIS基础上,提出了基于SEDRIS的虚拟试验合成环境建模方法,针对大气、红外、电磁等3类自然环境,给出了实现环境数据表示和转换的技术途径。通过系统开发,实现了4种试验环境条件下对产品性能的验证与评估,建立的环境模型具有良好的交互性,建模方法可应用于多种试验环境的描述,为虚拟试验合成环境模型体系、标准规范和辅助工具的形成打下了基础。     

基于Simulink和C++混合编程的测试系统建模技术研究

介绍了一种基于Simulink和C++混合编程技术的自动飞行控制系统测试系统建模技术及调试方法;基于Simulink搭建飞行仿真模型,通过RTW自动代码生成工具将各仿真模块分别生成嵌入式代码,并集成应用于C++软件设计环境中;通过对时钟的有效设定,实现了基于Windows系统的实时飞行仿真测试系统的设计,仿真软件的最小运算周期为2 ms;该技术不仅可以满足自动飞行控制系统飞行仿真试验的实时性要求,并且在软件开放性、接口扩展性、板卡驱动的通用性以及软件设计功能多样性等方面占有较大优势;基于这个技术建立而成的仿真测试系统,某型自动飞行控制计算机已经成功的开展了多轮半物理仿真验证试验,并取得了良好的试验效果,从而为产品的试飞定型奠定了坚实的基础。     

面向虚拟试验的可信度评估工具设计与实现

虚拟试验技术在航天领域得到了越来越广泛的应用,尤其是在多专业耦合仿真方面,但是面向虚拟试验的可信度评估工具方面的建设与研究未得到充分关注。针对虚拟试验分析阶段的工程需求,设计并实现了虚拟试验可信度评估工具,涵盖了评估对象管理、评估专家管理、指标体系构建、可信度评估等功能模块。此外,该工具还提供了虚拟试验与实物试验的数据库接口,有效了支撑虚实比对工作,进一步规范了虚拟试验的分析流程与分析内容,有效提升了工作效率。     

基于主模型的协同设计软件架构技术研究

基于统一数据源的协同设计理念,结合运载火箭总体设计与数据模型特点,通过定义基础信息模型、概念模型、参数模型、外部定义模型四种数据模型,提出了针对运载火箭产品的通用主模型构建方法,并搭建了基于主模型的协同设计软件系统整体架构,此架构包含主模型管理系统、主模型建模工具及应用客户端三部分,能实现多专业协同设计过程中数据与版本的统一管理、技术状态一致性分析、谱系追踪、数据展示与应用等功能,为运载火箭的总体协同设计提供工具支撑。     

基于SALOME的蒙卡计算模型CAD反转可视化

基于开源SALOME平台,采用以体代面思想和栅元层次多叉树方法,开展蒙卡计算模型CAD反向转换及三维可视化研究。基于本文方法开发了CAD反转可视化程序模块SALOME-MC,模块可实现蒙卡计算模型几何建模、材料建模和三维可视化等功能。选取三种典型反应堆蒙卡计算模型对本文方法和程序进行测试验证,测试结果表明,本文方法和程序可妥善处理蒙卡计算模型的复杂几何体与大规模重复结构,并精准地实现蒙卡计算模型CAD三维反转可视化,证明SALOME-MC的蒙卡计算模型反转能力和可视化效果的正确性与可靠性,提高了蒙卡计算模型几何建模效率和展示度。     

复杂产品虚拟试验支撑框架

VITA支撑框架作为虚拟试验验证的共性技术支撑平台,主要用于解决复杂航天产品研制试验过程中的异构性、实时性、互联互通等问题。本文提出了一套完整的VITA虚拟试验体系框架,讨论了它的研究背景及体系结构,研究了VITA运行中间件的技术架构,并进行了性能测试,介绍了基于中间件的扩展服务,介绍了VITA目前的应用情况,初步应用表明,VITA支撑框架为复杂产品研发过程提供了有力的虚拟试验技术支持,可在航空、航天等多个行业的复杂产品研发中进行应用。     

基于数据驱动的航天器三维可视化系统设计

航天器数据庞大繁杂,为了给设计人员提供快速检验设计思想的便捷工具,对基于数据驱动的航天器三维可视化系统进行了研究。在分析航天器可视化系统特点的基础上,提出系统功能要求,继而提出了基于数据驱动的三维可视化系统构建方案,介绍了可视化系统组成、核心模块关系。在基于MFC框架及Vega Prime为主的开发的前提下,对系统模块划分进行了研究,给出模块功能和实现方案。为了提升系统展示效果,对消息缓冲与插值延迟、特效集成与驱动机制、相机管理和场景切换等关键技术提出了优化设计方案,使之更加适应航天器可视化展示需求。设计系统较传统可视化系统展示更为流畅,场景视角切换更为智能。系统已应用于多个航天器研发工作中,应用效果证明系统具有良好的通用性和实用性,具有一定的推广价值。     

面向领域的大规模可视建模工具JLAMT的设计与实现

为开展大规模（如反应堆全堆芯pin-by-pin）输运模拟,我们研制了中子-光子耦合输运程序JMCT,快速、方便地建立输运计算模型是缩短问题模拟周期的关键.本文介绍基于领域的可视建模工具JLAMT的开发,为解决大型复杂几何模型的快速建模问题,JLAMT开发了多种快捷建模工具和行业组件工具,实现了层次化几何树的数据结构、显隐式相结合的建模方式、基于特征的转换算法;并自动输出转换为输运计算文件格式GDML.使用JLAMT建立了包括大亚湾全堆芯模型的多个复杂装置模型,JMCT进行输运模拟,验证了JLMAT建模的正确性.     

Developing a gamma ray fluid densitometer in petroleum products monitoring applications using Artificial Neural Network

In gamma-ray densitometry the determination of density is performed by the use of calibration tables. Calibration and consequently the accuracy of the system can be influenced when a number of important system parameters such as pipe diameter, source to detector distance and so on are changed from one case to another. In this work an Artificial Neural Network model was proposed for developing a previously designed and constructed gamma ray densitometer in prediction of fluid density of different petroleum products. The required data for training and testing the ANN model has been obtained based on simulations using MCNP4C Monte Carlo code. Simulations for 4-inch polyethylene pipe had been validated with the experimental data previously. The Mean Relative Error (MRE) from ANN modeling was less than 0.5%. Results show that proposed ANN model represents a good estimation of the density in petroleum products monitoring application and can be used as a reliable and accurate tool.     

MCNP Dose Calculations in a CT Phantom for Therapeutic External Photon Beam

In this paper, we have addressed the problem of the radiation transport with the Monte Carlo N particle(MCNP) code. This is a general purpose Monte Carlo tool designed to transport neutron, photon and electron in three dimensional geometries. To examine the performance of MCNP5 code in the field of external radiotherapy, we performed the modeling of an Electron Density phantom (EDP) irradiated by photons from 60Co source. The model was used to calculate the Percent Depth Dose (PDD) at different depths in an EDP. One field size for PDD has been examined. A 60Co photons source placed at 80 cm source to surface distance (SSD). The results of calculations were compared to TPS data obtained at National Institute of Oncology of Rabat.     

基于虚拟样机的回旋加速器主磁铁设计与修正

 磁铁设计对于等时性回旋加速器极为关键。磁场分布需要满足粒子等时性加速和粒子径向、轴向聚集要求,同时避免危险的横向共振。提出了一种计算机辅助的自动化磁铁设计、建模和修正的方法,该方法在基于Python混合编程的虚拟样机集成设计环境中实现。详细描述了利用3维电磁场仿真软件TOSCA和自主开发的粒子束跟踪软件PTP对磁铁的优化过程,并给出了一个16 MeV负氢紧凑型回旋加速器的主磁铁设计实例。     

系统工程方法和价值准则在光电产品设计中的运用

 以系统工程方法论述光电产品技术设计的特征、内容及方法,阐明基于价值准则的优化设计分析决策法,叙述在光电系统开发设计阶段采用VPD(Virtual Product Development)技术实现光电产品全数字化拟实平台的方法和过程。在开发某光电跟踪测量产品中立足于系统工程方法结合VPD技术,使设计师利用模型与仿真技术可获得产品的概念形成、设计、制造到实现全过程的三维可视和可交互的产品集成开发环境。通过将VPD与实践经验相结合,并以数字化主模型为依托,开发出“屏幕样机”,进而对其展开动力学模型辨识等仿真试验,实现了从过去的经验设计方式跨越到预测设计方式,完成了虚拟制造驱动设计全过程。     

超声分子束注入模型与流体输运程序的耦合

将超声分子束注入模型加入到流体输运程序ONETWO 中,为ONETWO 程序提供了重要的粒子源和电子、离子热源项。在ONETWO 程序物理模型中加入超声分子束注入模型,修改TPSMBI 程序并将其耦合到 ONETWO 程序中。运用耦合后的ONETWO 程序模拟研究了喷气法与超声分子束注入产生的源项。将超声分子束注入模型加入到ONETWO 程序中不仅可以为相关的实验分析提供一种重要的工具,也可为未来装置(如中国聚变工程实验堆)的物理设计提供重要的粒子和能量源信息。     

Thermal modeling and performance analysis of a thermoacoustic refrigerator

A heat-driven thermoacoustic refrigerator has been designed and tested. A detailed thermal model of the device is presented. Energy balances within the system are discussed using external, heat exchanger, and stack control volumes in order to clarify the relationships of work and heat fluxes below and above onset. Thermal modeling is discussed as a tool for performance analysis as well as for determining system heat losses and finding input heat flows required by a thermoacoustic code. A method of using the control volume balance equations to find stack work and device efficiencies is presented. Experimental measurements are compared to DELTAE thermoacoustic modeling predictions. Modeling results show that viscous losses within the system have a significant impact on the device performance as well as on the ability of DELTAE to accurately predict performance. Modeling has led to an understanding of system performance and highlighted loss sources that are areas for improvement in a redesign.