导弹与载机分离数值模拟研究现状

导弹与载机分离数值模拟是计算流体力学中的一道难题。由于它的重要性和复杂性，不少国家都在对它进行广泛的研究。综述了导弹与载机分离数值模拟技术的发展情况，并论述了对导弹与载机分离过程进行数值模拟的主要内容及其关键技术。     

一种基于数值虚拟飞行技术的弹丸稳定性评估方法

基于数值虚拟飞行技术,采用动态嵌套网格,耦合求解非定常N-S方程和六自由度刚体运动方程,发展了一种能够考虑非定常气动效应的弹丸稳定性评估方法.通过对典型外挂物投放标模和BRL的M852子弹标模进行数值模拟,验证了数值方法正确、有效,可以用于数值虚拟飞行模拟.最后对某质量模拟弹丸进行了虚拟飞行模拟,给出了不同扰动情况下的落点散布和飞行稳定性评估结论.     

炮口阻拦装置设计与脱壳过程数值模拟

为了实现弹托与弹丸在炮口处的快速分离,设计了一种平衡炮炮口阻拦装置,该装置采用了剪切螺栓和阻拦环的方式,有效避免弹托冲击对阻拦装置和炮管造成的损坏。应用该装置进行了320 mm平衡炮低速加载试验,并利用Autodyn软件对脱壳过程进行数值模拟研究。数值模拟与试验结果的对比分析,验证了数值模拟的准确性。探讨了该炮口阻拦装置用于弹托分离试验的可行性,采用该软件模拟了不同初始速度下炮口阻拦装置的工作性能。结果表明:当速度为100～150 m/s时,弹托分离效果较好; 该炮口阻拦装置设计合理,弹托分离效果理想; 可根据初速设计合理的阻拦装置,为相关研究提供理论参考。     

基于动态嵌套网格的非定常气动力数值模拟

在惯性系下耦合求解非定常N-S方程和六自由度刚体动力学方程,对含有运动边界的复杂非定常流场进行了数值模拟,计算中采用动态嵌套网格技术,双时间方法结合Runge-Kutta显式时间推进进行数值求解。作为应用实例,数值模拟了矩形机翼刚性谐和振动以及外挂物投放的复杂非定常流场,计算结果同实验数据吻合较好,表明了数值方法的正确性和有效性。     

破片撞击损伤装药点火数值模拟

为了研究冲击波和破片撞击复合作用下装药点火机理,采用先冲击波损伤装药、后破片撞击已损伤装药的实验方法,获得受冲击装药点火对应的破片临界撞击速度为446.9～449.4 m·s~(-1)。采用LS?DYNA程序,基于节点约束?分离法对装药冲击波损伤进行数值模拟,而后用完全重启动方法对冲击损伤装药在破片撞击下的点火反应过程进行二次模拟,通过"升?降"法得到受冲击损伤装药点火对应的破片临界撞击速度为452～453 m·s~(-1),实验和数值模拟结果吻合较好。结果表明,可采用节点约束?分离方法和完全重启动数值模拟技术进行冲击波和破片复合作用下装药点火数值模拟;受冲击波损伤装药的破片撞击点火临界速度明显要低于未损伤装药,装药受损伤状态对破片撞击感度起到了敏化作用,从而降低了破片撞击点火的临界速度。     

导弹大攻角绕流数值模拟中湍流模型确认研究

通过数值求解雷诺平均N-S方程,采用S-A,SST和w＆J CC EARSM Hellstenk-ω三种湍流模型模拟了十字翼导弹在超声速大攻角下的流场。轴向及纵向站位的物面压力分布和实验数据的对比表明：湍流模型对物面压力分布影响较大,靠近壁面的二次分离涡的模拟精度和湍流模型密切相关。不同站位截面分离流线表明,空间主体涡结构受湍流模型影响不明显。     

弹用涡轮喷气发动机离心压气机数值研究

以数值模拟的方式对某高转速弹用涡喷发动机离心压气机改型后内部三维流场进行了详细的数值模拟，得到相应的特性曲线与主要的参数分布。计算结果的分析表明，在设计点其结果与设计值基本吻合；在堵塞状态时径向扩压器和轴向扩压器中都存在不同程度的分离，尤其是轴向扩压器中分离现象更为严重，这些都造成了不同程度的气流损失，导致了效率的降低；数值计算结果对进一步改进设计此类压气机有一定参考价值。     

含适配器的潜射导弹运载器跨介质发射分离建模与仿真

以含弹性适配器导弹运载器的跨介质弹射分离问题为对象,基于分数容积障碍法,采用流体体积多相流理论和RNG k-ε湍流模式建立导弹运载器水面分离多物理场耦合模型。以圆柱体入水为仿真算例进行数值模拟,计算值与实验结果吻合良好,验证了数值模型的精度和有效性。分别对导弹在波谷、波峰环境下的弹射出水,以及在不同初始俯仰角和出水初速度下的弹射分离过程进行数值模拟,得出初始俯仰角、出水速度、出水位置对运载器式导弹水面分离的影响。综合考虑波峰、波谷位置出水筒-弹分离时刻导弹的俯仰角并以波谷位置出水筒-弹分离时刻导弹俯仰角达到0°为准则,得到最佳初始俯仰角为3.24°。仿真方法和结果对工程应用具有重要参考价值。     

重叠网格法在横喷干扰流场数值模拟中的应用

文中利用对称TVD格式和重叠网格技术数值模拟了尖拱头部-圆柱弹身的横向喷流层流干扰流场,并利用计算结果初步研究了喷口附近流场波系结构、涡系结构及流动分离等特性,还比较了计算和实验得到的物面压力分布,两者基本吻合.     

多级火箭级间热分离流场的数值预测

针对多级火箭级间热分离这一复杂环境条件,用数值模拟的方法对级间段流场进行预测.计算采用有限体积法,对非定常三维雷诺平均的NS方程进行求解.结果为级间分离流场分析以及分离的设计提供了理论参考.     

一种适用于鱼雷变舵角的结构网格处理方法

针对鱼雷变舵角工况计算流体力学（CFD）流场计算中网格划分环节,以＂十＂字形全动舵、＂十＂字形翼端舵两类鳍/舵布局为对象,提出了一种快捷高效的多结构化网格处理方法。结合结构网格有利于对近壁面网格精细控制、保证其求解精度高的特点,采用多块结构化网格划分思路,把鳍/舵局部流场区域从全雷整体域中分离出来,形成多块计算域,在各自独立坐标系下划分结构化网格,通过多块耦合方法形成全流场计算域网格。减小了网格划分工作难度,避免了重复性,提高了设计计算效率和精度。经计算结果验证,本文方法有效可行,可推广适用于绕定轴旋转等局部小范围变化的几何构型。     

基于图像匹配的无损变形测量

在传统网格法的基础上,给出一种基于图像匹配的无损变形测量新方法。该方法以图像的亚像素匹配为关键技术并采用虚拟网格的思想。在测量时,不用在待测物体表面预制任何标志,而是利用试件表面的数字图像的灰度特征形成虚拟网格,利用区域匹配算法完成全场的位移测量;再按照网格法中的应变计算方法得到位移转变成应变。典型拉伸实验证实,该方法与传统网格法的测量结果一致。     

基于计算流体力学的旋转自洁式空气预滤器数值模拟研究

为了实现空气预滤器瞬态内流场的数值模拟,为新型高效空气预滤器的设计和性能优化提供一种有效的计算方法。运用FARO-LDI三维激光扫描测量系统对旋转自洁式空气预滤器进行逆向建模,建立了其全流道三维几何模型;利用ANSYS ICEM CFD对内流道模型进行混合网格划分;采用Fluent中用户自定义函数和多流动区域耦合算法中的滑移网格模型实现了旋转器叶轮的被动旋转。湍流模型选为RNG k-ε模型,压力速度耦合算法采用SIMPLE算法,压力离散格式采用PRESTO格式,动量方程的扩散项和压力项采用中心差分格式,对流项采用一阶迎风格式。研究结果表明,运用该方法能够准确计算空气预滤器内部流场和模拟旋转器叶轮的被动旋转状态。     

反导作战效能仿真实验寻需策略

针对反导作战效能仿真实验寻需问题,为了减少实验次数和节省实验时间,提出一种基于贪婪算法的寻需策略。给出反导作战效能仿真实验寻需策略的具体算例步骤。实验结果表明:该寻需策略可快速实现对有效组合点的优化探索,最终获取能力需求空间,验证其有效性和优越性,为反导作战仿真实验的理论与方法的丰富与发展提供参考。     

基于约束多目标优化算法的夹具定位方案稳健性优化设计

设计人员通常根据自身经验或某些特定的优化方法获得稳健的夹具定位方案.由于设计人员的经验水平及使用条件等方面的限制,导致该类方法缺乏通用性,为此提出了一种约束多目标优化算法确定夹具定位方案.该算法由稳态演化的可行解搜索阶段和双种群优化阶段构成,将网格约束分解的方法和基于可行性准则的方法结合,以合作的方式求解约束多目标优化...     

虚拟场景中路径自动选择算法

针对传统路径规划方法存在的问题,对机器人全局路径规划中的栅格建模方法进行改进。从场景建模描述、邻域查找以及路径搜索策略3个方面进行深入研究,采用线性八叉树法对场景进行建模,给出基于线性八叉树的层次编码体系,引入路径搜索因子对启发式函数进行重构。通过基于八叉树的场景分解,基于线性八叉树编码特性的邻域查找,以及改进的A＊算法路径搜索,实现了三维场景路径规划和自动漫游。实验结果表明：该算法的时间和空间效率较好。     

反舰导弹维修性试验样本量确定方法改进

针对反舰导弹系统设备价格昂贵、模块化程度高,在维修性试验中不宜设置过多故障样本的特点,对G JB2072—94《维修性试验与评定》附录A中试验样本量的确定方法提出了改进意见,使维修性试验方案更具可操作性,降低了试验成本,缩短了试验周期.     

基于二维的地面点云数据组织研究

点云数据的海量性一直是制约点云数据处理方法的重要因素。为了寻找一种高效空间索引方法来管理海量地面点云数据,笔者通过分析LiDAR地面点云的特点,提出了一种基于平面直角坐标网和四叉树的二维点云数据组织方法——坐标网-四叉树联合准则法。实验结果证明：将规则网格与四叉树的方法相结合,较大程度地提高了点云数据组织与索引的效率。但是,格网间距大小的设定还没有定量的标准,需要在以后实践中进一步进行研究总结。     

复杂不规则海域下固定翼无人机覆盖搜潜路径规划

针对使用固定翼无人机（F-W UAV）进行大范围海域潜艇快速检查覆盖搜索的问题,提出复杂不规则凹多边形区域凹点选择性移除方法的Dubins曲线搜索策略。建立UAV搜索探测代价的数学模型,结合F-W UAV的转弯特性,在传统UAV对凸多边形区域进行覆盖检查搜索的方法基础上引入Dubins曲线轨迹法。针对不规则凹多边形区域,为避免对所有凹点的“暴力”移除,提出改进的凹点移除法,将不规则凹多边形区域处理成规则的凸多边形区域。设计了复杂边界区域中UAV覆盖搜索策略对比验证实验。仿真结果表明,对多边形区域边界进行凹点处理和沿跨度搜索方向进行Dubins曲线搜索的方法可使检查覆盖搜索的无效航行代价大幅降低,可为高效搜潜提供理论支撑。     

基于类间距的径向基函数-支持向量机核参数评价方法分析

分析了径向基函数（RBF）核参数γ对空间映射结果的影响，得出3条结论。在此基础上，找到了1种新的核参数评价方法，该方法通过计算特征空间中两类之间的平均距离（ICMD）来评价γ的优劣。文章分别从理论和实验两方面证明了ICMD最大值的存在性。为验证该方法的有效性，文中对7个样本集进行了两组参数选择实验：第一组实验通过ICMD找到最优核参数γ，再由10-折交叉验证得到最优惩罚因子C，称为“两步法”；第二组实验采用基于10-折交叉验证的网格搜索法进行参数选择。结果显示两种方法均选择出了适当的参数，但前者花费的时间比后者大大缩短，验证了ICMD方法的有效性。