导弹超声速尾退分离干扰特性试验

超/高超声速尾退分离在防热、保形、隐身、多次投放、回收等方面具有明显优势,有望成为高超声速飞行器载荷投放的优选方案。由此面临一类新的多体分离问题：超/高超声速尾退分离问题(aft super/hypersonic ejection separation, ASES)。超/高超声速尾退分离问题本质上是带空腔底部流动与多体分离构成的耦合问题,具有流场结构复杂、气动非定常非线性非对称效应显著的特点。针对超声速尾退分离问题,采用网格测力和轨迹捕获(captive trajectory system, CTS)风洞试验方法探索了尾退分离干扰流场的结构,发现可根据流场结构和舵效变化分为低速-亚声速无激波、高亚声速-跨声速弱激波、超声速激波和准自由流弱干扰4种典型干扰特征,揭示了尾流场影响后不同区域的全弹气动特性和舵效特性以及控制律、攻角、高度和Mach数对分离位移和姿态的影响规律。相关结论将有助于增强对尾退分离问题的认识,对尾退分离技术的工程实践具有参考价值。     

连体构架避雷针风振计算的简化方法

为简化构架避雷针风振时域计算从而有效降低计算耗时,以单跨和三跨构架避雷针结构为例,根据构架体系的结构特性和风振特点,提出一种简化计算方法,即对每个塔架单独建模并考虑结构刚度和质量系统的一致性和横梁荷载的等效加载,从而对每个塔架单独进行动力计算,并对这种简化方法的合理性进行了验证。研究发现,构架避雷针的频率较小,风振效应较为显著,但在各方向均以一阶振型为绝对主力;构架避雷针的塔架在平面外的荷载耦联效应极小,平面内也仅表现有位移均值的耦联效应:这两个结构特性也为风振简化计算提供了便利。对每个塔架的简化模型,通过在塔架与原横梁连接处设置弹簧和附加质量来实现对原结构一阶振型的等效,并通过影响线法将横梁分布风荷载等效为塔架的集中荷载。由此简化方法所得的结构风振静动力响应结果均与原始结构有良好一致性,并且计算效率得以显著提升。     

非水平海底情况下海底地震波时域有限差分数值模拟

研究复杂海洋环境中海底地震波激发及其传播特性,对海底物理力学特性研究、资源勘探等具有重要的意义.目前针对时域海底地震波的研究大都局限于水平分层的情况,而实际的海底地质条件比较复杂,基于理想环境假设得出的数值解与实际差别较大.本文在考虑倾斜、隆起等非水平海底模型的情形下,采用时间2阶精度、空间10阶精度的交错网格有限差分方法,同时结合多轴完全匹配层边界条件,对复杂海洋环境下的海底地震波进行时域数值模拟与分析.利用计算得到的声场时域波形,分析了复杂海洋环境下海底地震波的传播特性.结果表明,采用空间高阶精度的交错网格有限差分方法,可改善数值计算中的频散问题;同时采用多轴完全匹配层替代传统的完全匹配层,解决了液-固介质中远距离声场数值模拟不稳定的问题.在含倾斜与隆起构造的复杂海底模型中,海底基岩隆起改变了 Scholte波的传播方向,更有利于在较浅深度处接收到Scholte 波.     

网络中心战及网格技术

网格技术是实现网络中心战的基础。概述了美国海军提出的网络中心战概念,介绍了由信息网、探测网、作战网和指挥网4个虚拟网组成的网络中心战作战结构和由CEC、Link-16和IT-21技术组成的技术结构,提出了实现网络中心战的一些难点问题。     

岩石、混凝土类材料断裂破坏有限元数值模拟中的有效方法

岩石、混凝土类材料断裂破坏有限元数值模拟中的网格重划,依据单元畸变和裂缝介质间的单元干涉作为网格重划判据,采用几何体重构技术把几何实体分解成能在ANSYS上实现六面体网格划分的几个部分,利用体积判断法确定新结点在旧单元的单元编号,在场量传递上采用基于解析性质的等参有限元逆变换,把旧网格场量信息传递到新网格中。本文对ANSYS进行二次开发,实现了三维网格重划,网格重划采用单元畸变和界面干涉两个判据,在网格再划分前进行几何体重构,提取变形后的点线面信息重新生成实体,充分利用AN-SYS的函数和体积判断法找到新结点在旧网格中的位置,在新旧网格间的场量传递中采用基于解析逆等参单元法。在平台上实现了三维有限元网格重划技术,最后利用方料的单轴压缩断裂模拟计算检验了传递前后等效塑性应变分布用载荷信息的变化,证明了所开发系统的正确性。     

无单元伽辽金法的并行计算

对无单元伽辽金法的并行计算进行了详细研究,并将其应用于弹性动力学问题。使用并行桶搜索算法进行节点搜索,使用并行几何搜索算法进行样点搜索,讨论了移动最小二乘MLS(Moving Least Squares)形函数及其导数的并行计算和方程组的并行求解,并利用多层图形划分实现负载平衡。最后给出了并行无单元伽辽金法应用于弹性动力学的计算流程和实例。计算结果表明无单元伽辽金法具有很高的并行性和很好的并行效率,对其进行并行计算具有非常重要的意义。     

岩土工程下沉贯入数值模拟方法研究进展

岩土工程下沉贯入领域的数值分析,由于结构物贯入时网格变形过大而产生扭曲畸变等问题,常会造成收敛困难甚至计算结果失真. 采用合适的数值方法分析此类问题颇具挑战性. 本文系统介绍了近年来对于岩土下沉贯入数值模拟的研究现状和发展动态,对各种数值模拟方法的相关原理、主要特征以及优缺点进行简要的探讨. 并简要介绍耦合的欧拉-拉格朗日(coupled Eulerian-Lagrangian, CEL) 有限元法的基本原理,通过不排水条件下的条形基础贯入问题和砂土中桩的静压下沉示例分析,表明CEL 有限元法在模拟岩土贯入问题时计算结果的准确性和较其他模拟方法的优势. 文中所阐述的岩土贯入分析数值模拟方法可供从事岩土贯入分析的相关学者借鉴参考.     

低信噪比条件下宽带欠定信号高精度DOA估计

为提高低信噪比条件下宽带欠定信号DOA估计精度,该文提出基于网格失配迭代最小化稀疏学习的宽带DOA估计方法。该方法首先对频域协方差矩阵进行矢量化处理实现虚拟阵列扩展,将欠定信号转换为超定信号。其次利用线性变换滤除含有噪声项的虚拟阵元,并对协方差估计误差进行了白化处理,抑制了信号中的干扰项。最后建立了包含不同频点联合稀疏参数和网格失配参数的贝叶斯层次架构,推导了联合稀疏参数、网格失配参数的最小稀疏表达式并进行了迭代学习。较传统方法,该方法不依赖任何先验信息,更好地抑制了虚拟阵元中的噪声和干扰,降低了网格失配对DOA估计的影响,在低信噪比条件下具有更高的DOA估计精度和分辨率。仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于切片-线扫描的共形网格剖分技术研究

提出了一种满足三维共形网格时域有限差分法求解的电磁目标自动几何建模方法,可实现任意材料目标组合的共形网格建模,具备较强的通用性. 该方法以三角面元文件为输入数据,通过对原“切片线扫描”法的调整,以及对网格相对面积的修正,可快速确定各网格棱边和面上的等效实体信息,实现模型的高效共形网格重构. 将该方法应用于一Vivaldi天线的几何建模,其数值模拟结果与测试结果相吻合,验证了该共形网格自动剖分方法的正确性.     

麦克斯韦方程时域无网格算法及其应用研究

发展了用于求解麦克斯韦方程的时域无网格算法. 该法计算区域直接快速布点构成点云离散;基于点云结构,引入二次极小曲面逼近确定空间导数,构造近似黎曼解处理算法涉及的通量运算;空间离散后的半离散方程则按照四步Runge-Kutta格式推进求解. 基于发展的算法,数值模拟了二维典型目标的电磁散射场,计算结果与文献结果或理论解一致. 还给出了主体带外挂和飞机模型算例,表明该发展的算法适合处理多体及多部件干扰等复杂情形.