舰船尾流中气泡的结构静力分析

舰船尾流具有独特的声学特性,气泡是产生其声学特性的主要原因.气泡对入射声波的散射/反射作用与谐振频率有关,表现在声波压力作用下气泡的变形和表面位移随声波频率的变化.为分析尾流中气泡的主动声学特性,建立尾流中气泡的主动声特性模型,计算气泡属性材料参数,建立尾流中单气泡的有限元结构模型,分析气泡在结构静力作用下的变形,可得出模型表面节点位移变化与载荷频率之间的关系,为有限元方法在分析舰船尾流中气泡声学特性的可行性提供了依据.     

舰船尾流回波信号建模与仿真

关于舰船尾流信号准确性估计可以实现对跟踪目标的确认.针对舰船尾流回波信号是分布在尾流中大量气泡散射入射波而产生的体积混响,提出用舰船尾流回波信号声物理模型,实现了对舰船尾流回波信号的数学建模.根据气泡的声学特性和在尾流中的分布规律,分析了尾流回波信号的声学模型,并利用声学模型、FOM混响理论模型和尾流回波信号统计建模方法,建立了尾流回波信号的数学模型.通过Matlab仿真,结果的功率谱与概率密度的分布情况,以及仿真结果与实航尾流回波信号的比较,验证了尾流回波信号模型的有效性和准确性.为研究尾流回波信号处理和检测提供了科学依据.     

飞行员着舰纵向控制研究

为了对飞行员准确着舰操控特性进行深入研究,在F/A-18A纵向着舰飞机模型的基础上,运用经典飞行员建模理论建立了跟踪飞行状态下的飞行员着舰纵向控制模型,对操纵系统的跟踪能力进行了验证.运用MATLAB/Simulink仿真程序研究了飞行员的着舰纵向控制规律,着重研究了在舰尾流干扰和航母运动情况下的飞行员操控特性,总结了在扰动下的控制规律.仿真结果显示设计的控制系统有良好的跟踪控制能力,可以有效的抑制舰尾气流影响,抗干扰能力强,满足安全着舰要求.     

舰船尾流偏振激光探测方法研究

基于偏振效应光尾流探测方法是利用偏振激光对含不同尺度气泡尾流及其与海水介质散射后的偏振差异来实现对尾流的有效检测和跟踪.在分析尾流几何模型及其气泡分布的规律的基础上,建立了舰船尾流偏振光检测模型,提出了一种偏振激光尾流检测方法,并利用偏振光特点对探测器进出入远、近距离尾流的舷别信息进行了分析,对此方法进行了可行性试验研究.试验结果表明:该方法可行,特别是能精确对远距离尾流进行探测,对远、近距离尾流都适用.     

配对进近尾流安全间隔优化研究

针对技术发展使得配对进近模式下的尾流间隔显得保守的问题,提出了在侧风条件下对尾流间隔进行优化.通过综合考虑配对飞机最后进近航迹、尾流强度耗散、尾流侧向扩散以及后机对尾涡强度的承受能力,建立了配对进近模式下尾流间隔优化模型.采用江北国际机场数据对不同侧风分量下尾流侧向运动轨迹进行仿真分析.结果表明,当有利侧风分量大于某特定值时,配对后机无需保持尾流安全间隔.结果证明所提方法可以优化飞机间尾流安全间隔.     

基于粒子系统的舰船尾流建模与仿真

在尾流自导鱼雷弹道设计与作战使用研究中,需要建立逼真的水面舰船尾流模型,用以进行鱼雷进出尾流的判断。舰船尾流是1种具有较好统计特征的随机物理场,与舰船速度、航向、位置等机动轨迹与海况存在内在的关联。而粒子系统正是解决这种随机物理场的最有效方法。根据舰船尾流的外在特征,采用粒子系统研究建立了舰船尾流模型,实现了舰船各种机动条件下尾流的模拟和鱼雷尾流探测的仿真,为尾流自导鱼雷的弹道研究提供了很好的技术支撑。     

基于非独立模型的相邻树干散射特性分析

由于树干是有耗媒质, 所以其散射特性极为复杂, 而在较为稠密的丛林中, 相邻树干之间更会产生二次散射, 这时研究相邻树干的散射特性对目标的识别与跟踪有重要意义, 因此本文构建非独立模型以研究树干的散射特性. 即用有限长介质圆柱模拟实际树干, 建立相邻两树干的散射模型, 通过计算其电磁散射特性研究两树干之间的二次散射; 文中介绍了仿真时的激励源, 边界条件的选取及建模和仿真过程; 给出了两树干不同距离下散射波幅值的变化, 入射波不同角度入射引起的RCS起伏, 并跟独立树干的幅值及RCS变化进行对比, 得到感     

某型太阳能飞机电磁散射特性仿真研究

太阳能飞机是清洁能源飞机的重要形式,为研究其电磁散射特性,以典型布局太阳能飞机为基础,建立某型双尾撑布局(模型A)和常规布局(模型B)电磁散射模型,采用物理光学法,计算不同状态的RCS曲线,研究RCS散射曲线的分布特点、俯仰角和频率的影响规律.结果 表明,模型A的RCS曲线呈"十"字型,模型B的RCS曲线分布规律较为复杂,与飞机结构外形设计特点密切相关.俯仰角会引起散射曲线向内收敛,俯仰角增大时,模型A的前向角域RCS均值先不变后增加,而模型A的其余角域及模型B的RCS均值呈倒"V"型;频率增加时,RCS散射曲线有较小变化,频率增加时,模型A前向角域RCS均值减小,最大减小8.5026dB,模型A前向隐身性能较好.基于结果提出了两模型的隐身改进措施.     

S波段超宽带地面电磁散射特性的仿真研究

为了得到超宽带信号的后向电磁散射特性,提出利用计算电磁学中的色散介质FDTD方法解决该问题.首先利用Diamond-Square分形算法生成随机粗糙面,容易控制地形高程差和起伏程度,然后采用类似MIMICS森林散射模型的介质分层方法模拟小麦植被,从而模拟了三维平原小麦地场景,最后对截取的二维场景进行了S波段后向散射特性电磁仿真.仿真结果和参考文献的实验结果基本吻合,接近实际情况,证明了所提算法的有效性.     

飞行性能仿真中风场模型的研究

为提高飞机飞行动力学系统的仿真逼真度,本文根据实际飞行中的风场类型.重点对影响飞行性能的微下冲气流及大气紊流进行深入研究,提出两种风场的数学模型.其中重点介绍了时不能直接用于仿真模拟的von Kaman大气紊流模型进行有理化处理,改变了以前基于Dryden模型的建模方法.得出逼近于Von Karman模型的新的紊流模型.确定新的滤波器参数,从而在时域内实时生成大气紊流.通过频域上的分析比较和时域的仿真计算.结果表明该模型生成的紊流比以往的Dryden模型更好地符合了大气数理统计特性,并解决了von Karnlan的仿真实现问题.该文的数值模拟算法可直接应用于模拟器的空气动力学运动方程,从而使飞机在风场中的模拟更加真实,对模拟器的研制具有实际意义.     

利用管壁差压检测涡街流量信号的研究

现有涡街流量计传感器系统结构复杂,容易干扰旋涡尾流,需要离线维修和更换,对连续生产过程十分不利.根据涡街流量计的基本原理,提出了在管壁上安装差压传感器,通过检测旋涡发生体后管壁处的差压信号的频率来检测涡街流量信号的新方法.实验结果表明,这种方法不仅具有原理简单,准确度较高,工作可靠,成本低,抗干扰性较强,在一般工业测量中易实现等特点,而且能够简化涡街流量计传感器系统,消除传感器对尾流的影响,实现传感器在线维修和更换.     

基于改进直线涡元诱导速度模型的旋翼自由尾迹计算方法

通过设置涡核模型的角度条件,使涡核模型在极限状态下仍保持收敛,进而改进了利用Biot-Savart定律计算直线涡元对空间任意一点诱导速度的模型;桨叶气动模型采用Weissinger-L升力面理论模拟;自由尾迹的求解采用PIPC松弛迭代算法结合具有二阶精度的CB2D时间步进算法.利用上述模型和算法对某型号旋翼的尾迹进行数值计算,结果显示:利用改进涡核模型计算的桨尖涡径向位移收缩更加明显,这与实际情况更加接近;利用改进涡核模型得到的自由尾迹结果与实验数据吻合的更好.上述结论可以证明,新建立的旋翼自由尾迹模型提高了原有模型的准确性.     

舰船热尾流的测试技术研究

舰艇螺旋桨的扰动和船体引起的船壳涡等将破坏尾流区中原有的温度梯度结构,形成明显的冷的或热的温度变化,称为热尾流.本文介绍了舰船热尾流的主要特征,研制了舰船热尾流和电导尾流实验测量系统,在海上试验测量了水面舰艇热尾流和电导尾流信号.研究结果表明舰艇存在明显的温度和电导信号,海洋表层温度梯度越大,热尾流信号就越强;目标船的吨位和吃水深度越大,热尾流的信号也越强.利用高灵敏度和高分辨率的温度和电导率传感器能可靠的将舰艇热尾流识别出来,有希望作为鱼雷攻击舰艇的一种新的尾流自导手段.     

Compressible laminar flow around a wall-mounted cubic obstacle

The fully-compressible, viscous and non-stationary Navier-Stokes equations are solved for the subsonic flow over a block placed on the floor of a channel. The Reynolds number is varied from 50 to 250. The Mach number is varied between 0.1 and 0.6. In all cases studied the flow field proves to be steady. Several distinct flow features are identified: a horseshoe vortex system, inward bending flow at the side walls of the obstacle, a horizontal vortex at the downstream upper-half of the obstacle and a downstream wake containing two counter-rotating vortices. The shape and size of these flow features are mainly dominated by the Reynolds number. For higher Reynolds numbers, both the horseshoe vortex and the wake region extend over a significantly larger area. The correlation of the position of the separation and attachment point with the Reynolds number has been calculated. Increasing the Mach number (at a fixed Reynolds number of 150) shows its influence in the reduced size, due to compression, of both the wake region and the horseshoe vortex.     

Upstream wake-secondary flow interactions in the endwall region of high-loaded turbines

A detailed experimental and numerical investigation of the unsteady interaction of secondary flow vortices in turbine endwall region was performed with the effect of upstream periodic wakes. The flow field was investigated respectively in a linear turbine cascade and a turbine rotor. The study revealed the physical mechanisms of unsteady interaction between upstream wake and secondary vortices. The influence of the upstream wake on the performance of turbine endwall region was also discussed.The flow field at the exit of the turbine blade row showed a decrease in passage vortex strength and loss due to the upstream wake transport. Two interaction mechanisms are proposed whereby passage vortex loss decreases. They are the upstream wake-pressure side leg of the horseshoe vortex interaction and the upstream wake-passage vortex interaction. The transport of upstream wake can suppress the development of pressure side leg of the horseshoe vortex and passage vortex because of the “negative jet” influence of the wake.     

基于双调制随机共振的涡街信号检测方法

研究一种用于涡街流量计涡街频率测量的随机共振信号处理方法.探讨了信号与双稳系统的阈值和克莱默斯逃逸率之间的关系,通过外加幅值和频率可调的信号进行双重调制,实现信号与双稳系统的匹配,数值仿真表明该匹配方式是可行和有效的.针对涡街信号,提出基于标准差的调制参数选取方法,该方法利用涡街信号特征,通过信号标准差估计管道内流速,缩小了调制参数的选取范围,提高了信号与双稳系统匹配的效率.实验结果表明,利用标准差选取调制参数对涡街信号进行调制,可以有效地使涡街信号,特别是弱涡街信号产生随机共振,进而检测到涡街频率,实现流量测量.     

The hydraulic vortex - an autocatakinetic system

Experiments were performed to provide a phenomenological explanation of how a hydraulic (water) vortex forms. Experimental observation and results gathered from this work also provided a possible explanation as to why such a vortex forms. The data and interpretations presented are intended to support the classification of the hydraulic vortex as a self-organizing, autocatakinetic system; establishing the hydraulic vortex as a member of a broader class of general systems. Two apparatuses were constructed to study hydraulic vortex formation. Each apparatus was also modeled using a commercial computational program. Results have shown that the formation and persistence of a hydraulic vortex rapidly minimizes potentials generated by a circulation source and sink. Other self-organizing characteristics of the flow were revealed including, the arrival of global order in the flow from local interactions, and the bolstering of the vortical system robustness through an interactive feedback stretching force. Finally, the process of vortex formation and persistence were shown to fit well into generalized autocatakinetic systems presented by others.     

软式空中加油半实物仿真系统研究

为模拟软式空中加油相对运动过程,研究加油机和受油机在近距离时的气动影响和飞行接近策略,提出了一种考虑尾涡流、头波效应影响的软管-加油伞运动模型,仿真实验表明该模型能够准确模拟软式空中加油相对运动过程,在某型飞机大型球幕飞行训练模拟器的基础上,开发了一套基于该运动模型的软式空中加油半实物仿真模拟训练系统,对加油伞组件控制...     

HART协议在多变量涡街流量计中的实现

在传统涡街流量计的基础上，设计出带有HART通讯协议的多变量涡街流量计。介绍了HART协议规范，详细阐述HART协议在多变量涡街流量计中的软硬件实现方法，并给出系统设计结构和部分硬件电路组成。     

一种新型涡街发生体的设计与数值仿真

涡街发生体是涡街流量计的关键部件之一,其流体力学外形决定了涡街流量计的量程、精度。设计了一种新型的涡街发生体,并通过CFD软件FLUENT对新型涡街发生体和目前常用的涡街发生体进行数值仿真、理论分析和比较。结果表明:在实际应用中,新型涡街发生体的流体力学性能优于其他涡街发生体,适合高、低流速下产生强度大且稳定的涡街。