脉冲防暴水炮运动参数仿真研究

研究增大脉冲防暴水炮的有效射程问题,脉冲防暴水炮是用于处置群体性骚乱事件的大型非致命武器装备,在实战中发挥了重要作用。为改善防暴水炮射程和刺激剂雾化效果,就需要对脉冲防暴水炮的运动参数进行优化设计。通过建立数学模型,然后运用FLUENT流体仿真软件进行运动仿真,最后结合Tecplot后期处理软件的分析,得出了初始压力、初始水量、初始射角等运动参数对水炮射程及雾化效果的影响。在综合各种因素的基础上选择出最佳初始压力和最佳水量,仿真效果比较有效,为设计提供了依据。     

防暴水炮刺激剂破碎仿真研究

研究非致命性武器防暴水炮问题,刺激剂破碎雾化后能提升防暴水炮的作战性能.对防暴水炮进行研究能较清晰地看到刺激剂的破碎过程,为有利于进行破碎机理分析,提出采取大涡模拟(LES)和流体体积函数(VOF)相耦合的方法对气液两相流场在Open FOAM平台上进行仿真.仿真结果表明:初始扰动使液体表面产生不稳定波,随着扰动加剧,不稳定波迅速增长,并最终导致了液体的破碎.用不稳定性理论表示液滴的破碎参数,证明KH-RT模型能较好地实现防暴水炮气液两相流的破碎过程.     

锥形炮管结构参数的优化设计

关于防暴锥形炮管结构优化问题,为了提高脉冲防暴水炮射流轴向速度矢量比,增强流形稳定性等,采用相比传统的圆柱形炮管具有很大优势的锥形炮管,通过合理的选择锥形炮管的结构参数来提高脉冲防暴水炮技战术性能。通过建立压力方程、气体做功方程和水柱加速度方程,并在Fluent流体仿真软件进行仿真分析。确定了在锥形炮管大端直径D=64mm的情况下,出口直径d=38mm时所获得初始射流的综合性能最好的效果,为设计系统提供了依据。     

脉冲防暴水炮近流场的数值模拟

为研究脉冲防暴水炮非稳态气液两相射流的雾化机理,采用一方程大涡模拟耦合有界压缩型VOF方法构建数值计算模型,对近流场进行数值模拟。从喷雾形态看,由数值模拟得到的气液两相界面分布图与近流场的高速摄影图像相符程度较高。对两者进行分析比较后发现,在近流场中高压气体膨胀为射流发展的主要动因。     

数值模拟喷嘴对多级多尺度液柱塔内部流场的影响

为了探索不同喷嘴对液柱塔的影响,本文希望以新型的多级多尺度液柱塔为研究对象,利用流体力学软件CFD模拟压力旋转和扇形雾化喷嘴,找出它们影响塔内流场分布的规律.以雷诺时均的奈维-斯托克斯方程(N-S)为基础,采用Lagrange离散相模型,预测喷嘴对气体流场分布的影响.数值模拟与实验结果表明,在压力旋转和扇形喷嘴组合使用条件下,浆液喷淋对烟气具有明显的整合作用,防止气体撞击,避免了雾沫夹带现象.模拟液气比与实验值的误差为4.6%,证明模拟液柱塔的模型比较实用.由于在模拟过程中忽略了内部构件对气液运动轨迹的影响,所以模拟结果存在一定的局限性.尽管模拟结果与实验数据有一定差距,但二者显示了相同的现象.尤其是通过颗粒轨迹的模拟研究之后,可以清楚地看出单级喷嘴存在的缺陷,为液柱塔喷嘴选择提供了重要的参考依据.     

锥形发射管脉冲防暴水炮雾化过程的仿真研究

研究防暴水炮优化雾化效果问题,采用流体力学和空气动力学理论,建立了脉冲水炮外流场数学模型.在VOF和LES模型相结合的基础上,将发射管形状由圆柱形改变为锥形,并利用OpenFOAM软件对近喷口流场进行了数值仿真。通过研究发现锥形发射管在雾化效果和射程上均优于圆柱形发射管,并通过对锥形发射管近喷口流场雾化形态、雾化角、速度云图的仿真、分析,确立了锥度为α=87.74°的发射管较为合理,为脉冲水炮进一步优化提供了借鉴意义。     

基于并行口的微步进电机控制系统

本文介绍基于计算机并行端口的微型步进电机控制系统。针对双极型两相步进电机,设计了由集成音频功率放大器TDA1521组成的步进电机平衡桥式功率驱动电路;由计算机并行端口的数据端口组成步进电机的脉冲分配器,由软件实现步进电机的脉冲分配、电机的速度控制和断电相位记忆功能,通过对数据端口的扩展实现对6个步进电机的控制。     

防暴武器内弹道仿真计算软件研究

为了提高防暴武器内弹道计算精确性,在阐明97式18.4mm动能痛块弹的结构组成及发射原理基础上,结合经典内弹道和准两相流内弹道方程建立了相应内弹道模型,通过对数值模拟得到的发射过程最大膛压和弹丸初速的误差分析,修正了内弹道模型次要功系数,使模型更接近真实情况;进而利用M语言及VB6.O编制了防暴武器内弹道仿真计算软件,可简便实现防暴武器内弹道的快速、精确计算.     

撞击流反应器内气固两相流动的数值模拟

采用标准k-ε湍流模型和颗粒轨道模型模拟了水平撞击流反应器内的气相流场和颗粒运动,实验采用压力计和PV4A光纤速度测量仪测量了整体压力损失和颗粒沿喷嘴轴线的速度变化,模拟得到的规律和实验结果基本吻合。通过模拟还得到了单侧颗粒进料时的颗粒运动特征、颗粒的最大渗透深度和平均飞行时间等信息。结果表明,撞击区域集中在2～3倍喷嘴直径范围之内,气流场的速度和压力呈对称分布,颗粒进入反向气流后速度急剧衰减,最大渗透深度约为喷嘴直径的2倍,颗粒的平均飞行时间在0.7 s～1.8 s之间。随着喷嘴气流速度的增加,颗粒物料更容易被气流带走。     

气泡雾化喷嘴雾化射流场性能仿真

研究气泡雾化喷嘴外部射流场的特性问题,由于喷嘴出口处液膜破碎过程的复杂性,有时会影响雾化质量.为了提高雾化性能,提出将雾化过程细分两个子过程,利用FORTRAN语言程序计算液膜破碎过程,得出液滴初始数据,再用计算流体仿真软件Fluent,建立描述气流-液滴两相流动的合理模型,用Realizable κ-ε湍流模型与DPM离散相组合,进行二次雾化过程,并考虑气液两相间的耦合作用以及液滴破碎和碰撞模型,对雾化射流中的液滴粒径SMD沿喷嘴轴向的分布进行仿真,计算结果与实验数据进行比较吻合较好,可为雾化性能的优化提供有效的数据支持.     

海水淡化双级真空引射器的射流和混合特性研究

引射器是实现热法海水淡化系统高效节能的重要装置,该文通过三维数值模拟方法研究了双 级引射器内部流动和传输特性,分析了引射和工作流体的混合与扩散过程,探讨了降低能耗的方法。 研究结果表明,喷射器内速度最大值均在轴线处,流体在喷嘴与混合室内流线均匀,而在吸入室内产 生一个或多个涡流。不同引射流体速度下,其混动迹线为不对称分布,随着引射流体速度的增大,引 射流体入口处负压先增加后减小,漩涡量减少且漩涡变小。因此,为改善引射器运行效率,可适当提 高引射流体速度。随着偏离喷嘴中心距离的增大,湍动耗散率明显增大,而湍动能略微增大,漩涡消 散加快。     

WSNs的改进PF算法对移动机器人的定位跟踪

针对粒子滤波(PF)算法由于粒子的数量和质量的影响、重要性密度函数不能直接求得、重采样过程中噪声无法优化而使粒子退化严重以致跟踪精度不高的问题,提出了遗传方差自适应(GVA)PF(GVAPF)算法。首先利用遗传算法从大量粒子中挑选初始粒子,改善初始粒子的质量。然后对重采样过程的噪声采用方差自适应进行实时修改,使得重要性密度函数更加逼近状态的真实分布。仿真结果表明:改进的算法明显优于标准PF算法。     

Eccentric electrophoretic motion of a sphere in circular cylindrical microchannels

The eccentric electrophoretic motion of a spherical particle in an aqueous electrolyte solution in circular cylindrical microchannels is studied in this paper. The objective is to investigate the influences of separation distance and channel size on particle motion. A theoretical model is developed to describe the electric field, the flow field and the particle motion. A finite element based direct numerical simulation method is employed to solve the model. Numerical results show that, when the particle is eccentrically positioned in the channel, the electric field and the flow field are not symmetric, and the strongest electric field and the highest flow velocity occur in the small gap region. It is shown that the rotational velocity of the particle increases with the decrease of the separation distance. With the decrease of the separation distance, the translational velocity increases in a smaller channel; while it decreases first and then increases in a relatively large channel. When a particle moves eccentrically at a smaller separation distance from the channel wall, both the translational velocity and the rotational velocity increase with the decrease of the channel size.     

基于超宽频距离传感器的移动目标定位系统

介绍了一种基于超宽频的高精度距离传感器P410（PulsON410）,阐明了它的测距与通信模块（RCM）和单基站雷达模块（MRM）的2种测距模式与原理,论述了典型的室内定位系统的原理与相关算法。在三边定位算法的基础上建立了参考节点呈等边三角形排列的定位系统,分别实现了在2种测距模式下单移动目标的定位跟踪。分析了该传感器在基于RCM测距模式下进行定位的定位精度。仿真实验结果表明：在等边三角形内部,定位误差分布呈现规律性,由三边向质心呈逐渐降低趋势,为进一步优化该系统的定位精度提供了依据。     

基于双模糊逻辑的无线传感器网络分簇算法

为降低无线传感器网络的能量消耗,延长网络生命周期,提出基于双模糊逻辑的无线传感器网络分簇算法(DFCP)。模糊逻辑一综合了节点剩余能量和节点与基站距离2个参数,确保输出高能量低能耗的节点竞争簇头的优势;模糊逻辑二综合了节点度与簇内平均节点能耗值2个参数,确保输出以簇为单位的局部能耗最小。簇生成阶段,基于非概率模式的延时机制保证了簇簇之间的均匀分布。通过与其他算法(LEACH、ECPF)对比,仿真结果表明:DFCP能克服LEACH协议运行下的网络簇分布不均、低能量节点担任簇头等缺点,并降低网络能量消耗;当网络中节点能量不一致时,DFCP运行下的网络簇头位置分布、网络局部能耗均衡优于ECPF。     

前后车辆最优速度差跟驰模型与数值仿真

为了克服经典最优速度（OV）模型仅依据车间距单一因素调整跟驰车最优速度的局限性,在考虑前导车与跟驰车最优速度差信息对交通流稳定性影响的基础上,提出了一种改进的最优速度差（OVD）模型,并通过小振幅摄动法对模型进行了稳定性分析,推导了模型的稳定性条件。最后对改进OVD模型进行了数值仿真。通过线性稳定性分析,发现考虑前后车辆最优速度差后,自由流稳定的临界驾驶员反应灵敏度系数明显减小,稳定区域显著增加。仿真结果表明,与OV跟驰模型相比,在相同初始扰动条件下,改进OVD模型能够明显增强交通流的稳定性。     

NLOS环境下无线传感器网络TOA定位算法

针对现有定位算法定位精度低、适用场景少的问题,提出一种非视距传播（NLOS）环境下的无线传感器网络电波到达时间（TOA）定位算法。对未知节点位置进行初步估计,将该估计值作为初始迭代参考点,利用泰勒级数展开法进行迭代计算,得到未知节点位置的二次估计值。使用二次估计值反推得到未知节点与各传感器锚节点的近似距离,将原始TOA测量距离与该近似距离之差作为非视距传播误差值,从而剔除NLOS误差较大的TOA测量组,利用误差修正后的TOA测量组再次进行泰勒级数迭代处理,实现未知节点的精确定位。仿真结果表明,该算法可有效抑制NLOS误差,相比传统定位算法,其定位误差小、定位精度高。     

Electrophoresis of an axisymmetric particle along its axis of revolution perpendicular to two parallel plane walls

The axisymmetric electrophoretic motion of a dielectric particle of revolution situated at an arbitrary position in a slit microchannel is studied theoretically at the quasisteady state. The applied electric field is uniform, along the axis of symmetry of the particle, and perpendicular to the two plane walls of the slit. The electric double layer at the particle surface is assumed to be thin relative to the particle size and to the particle–wall gap widths. A method of distribution of a set of spherical singularities along the axis of symmetry within a prolate particle or on the fundamental plane within an oblate particle is used to find the general solutions for the electric potential distribution and fluid velocity field. The apparent slip condition on the particle surface is satisfied by applying a boundary collocation technique to these general solutions. Numerical results for the electrophoretic velocity of a prolate or oblate spheroid along its axis of revolution and perpendicular to two plane walls are obtained with good convergence behavior for various cases. The effect of the confining walls is to reduce the velocity of the particle, irrespective of its aspect ratio or the relative particle–wall separation distances. For fixed separation parameters, the normalized velocity of the spheroid decreases with a decrease in its axial-to-radial aspect ratio, and the boundary effect on electrophoresis of an oblate spheroid can be very significant. When a spheroid with a specified aspect ratio is located near a first plane wall, the approach of a second wall far from the particle can first increase the electrophoretic mobility to a maximum, then reduce this mobility when the second wall is close to the particle, and finally lead to a minimum mobility when it reaches to the same distance from the particle as the first wall. For a given separation between the two plane walls relative to the axial size of the spheroid, the electrophoretic mobility has a maximum when the spheroid is located midway between the walls and decreases as it approaches either of the walls.     

不同前车车型对后车前端进气的影响

针对尾随行驶过程中前车对后车发动机舱冷却性能产生影响的问题,以轿车、皮卡车、面包车和城市公交客车作为前车车型,以轿车作为后车车型,分析不同车距下后车发动机舱进气质量流量比以及冷凝器入口的速度分布和流场.结果表明,当前车为轿车时对后车前端进气影响较小;当前车为皮卡车时后车前端进气随着车距的增加会先减少后增多,在车距为1倍后车车长时减少约7%;当前车为面包车或城市公交客车时对后车发动机舱的进气影响的变化规律一致,当车距为0.2倍后车车长时减少约13%.