摘要：针对变体飞行器实时控制翼型形状的需求,提出了基于深度学习的翼型反设计方法,利用多层感知机搭建了由生成器与判别器组成的条件生成对抗网络。生成器从带有随机噪声的气动参数中提取内在特征,习得特征到翼型的映射关系;判别器则将生成器产生的翼型或真实翼型与前述气动参数混合作为输入,输出该翼型为符合指定气动条件的真实翼型的概率。为了优化网络模型,研究并分析了噪声尺寸、超参数及网络结构对模型收敛性能的影响。训练好的网络模型即可根据给定的期望气动参数,快速生成配套的翼型。测试结果表明预测翼型与真实翼型的均方根误差的平均值为0.17%,耗时仅为23 ms,大大提高了设计精度与效率;并且在有噪声干扰情况下依旧保持良好的设计性能,增强了翼型设计模型的鲁棒性。研究成果可以应用于变体飞行器自适应在线最优气动构型控制。

摘要：为提升第四代弹射座椅低空不利姿态下的救生性能,本文建立了弹射座椅在自由飞阶段的动力学模型和中低速弹射状态的双通道姿态控制模型,提出了一种基于反向传播(back-propogation,BP)神经网络的PID(proportion integration differentiation)控制器的弹射座椅姿态控制方案,以实现对弹射座椅俯仰和横滚姿态的控制。该方案利用遗传算法设计了弹射座椅姿态控制参数寻优模型,获得部分弹射状态对应的最优PID控制参数映射数据集;基于此数据集,采用BP神经网络建立预测模型,直接预测弹射座椅在中低速弹射状态下所对应的姿态控制PID参数;随后,PID控制器根据这些参数输出燃气舵推力矢量喷管的两组舵偏角数值,燃气舵舵片偏转产生的升力和阻力作用于弹射座椅动力学模型,从而调整弹射座椅在自由飞阶段的姿态。为验证控制效果,采用MATLAB/Simulink仿真软件对所提控制方案在不同初始速度、俯仰角以及滚转角弹射状态下的表现进行仿真测试,通过观察弹射座椅在自由飞阶段的姿态角及角速度变化情况,发现弹射座椅的俯仰和滚转姿态均能在火箭包工作时间内调整回正。结果表明,本文设计的基于BP神经网络的PID控制器可以实现中低速弹射状态下弹射座椅的姿态控制。

摘要：针对传统巡航导弹只有固定的气动外形,无法根据不同的弹道段飞行任务保持最佳气动性能的问题,设计了一种“剪切式掠翼”巡航导弹构型的变体飞行器。在亚声速和低超声速飞行时的外流场进行数值计算,得到变掠翼巡航导弹的气动特性参数;为获取巡航导弹在各速域下的最优掠角,采用遗传算法对变掠翼巡航导弹气动力系数进行全局寻优。结果表明:结合遗传算法可以合理得出变掠翼巡航导弹在各速域下的最优掠角;在亚声速阶段,掠翼完全展开时可以获取较高的升阻比,完全展开掠翼的升力系数比完全收缩时高76%;在低超声速阶段,最优掠角迅速增大,选用较大的掠角可以有效减少飞行阻力,弹翼完全收缩的阻力系数比弹翼完全展开时低53%。结合变掠翼可以有效帮助巡航导弹在亚声速和低超声速均具有良好的气动特性,变掠翼巡航导弹有着广阔的应用前景。

摘要：隧道围岩垮塌灾害防控技术对隧道安全建设具有重要意义,监测预警技术是隧道灾害主动防控的重要手段。针对传统位移、应力等监测指标对隧道围岩突发块体灾害难以有效响应的难题,从块体垮塌灾变机制出发,分析灾变过程的声发射和自振频率演化规律。首先基于理论推导,从简化二维应力状态的角度对块体失稳过程进行简化分析,建立了隧道围岩块体振动模型,分析了不同失稳模式下规则方形块体自振频率与应力、接触面积、摩擦力等要素的对应关系。同时基于自研的新型块体垮塌过程模拟试验系统,设计开展了室内块体失稳大尺度物理模拟试验,研究了应力状态、接触面积等因素对块体失稳过程自振频率的影响,进一步研究了块体失稳过程滑移面摩擦声发射信号的演化规律。研究成果表明:滑动型块体自振频率随着侧压力的增加而增大,当侧压力由0.1 MPa增加至0.5 MPa和1 MPa时,自振频率分别增加了16.18 Hz和25.79 Hz。接触面积减小,自振频率随之减小,块体自振频率可以有效反映滑动面对关键块体的约束作用;岩块滑动过程声发射主频分布带宽相对较小,但集中分布的频段较多,绝大部分声发射信号集中于0、20、40、50、150 kHz频带附近,与侧压力大小无关。该研究成果可为隧道围岩块体垮塌灾害的“声-振”联合监测预警方法提供必要的理论支撑。

摘要：系统综述了国内外三维点阵结构拓扑开发的研究现状,分别在等流量、等压降和等泵功条件下对比了其总体传热与散热性能.在模型验证的基础上,针对12种具有相同特征尺寸和孔隙率的点阵结构,分别在6种不同点阵材质、两种不同取向下开展了数值模拟与性能对比.结果表明:点阵拓扑、点阵材质及运行工况对其传热和散热性能优劣具有显著影响;不同条件下,性能最优的点阵不尽相同.在等流量下,A向节点偏移X点阵和A向八叉树点阵的传热性能最优,A向节点偏移X点阵的散热性能最优.在等压降下,A向节点偏移X点阵和B向节点偏移X点阵的传热性能最优,B向立方点阵和B向节点偏移X点阵的散热性能最优.在等泵功下,A向节点偏移X点阵和B向矩形杆金字塔点阵的传热性能最优,B向节点偏移X点阵和B向矩形杆金字塔点阵的散热性能最优.在固定孔隙率和特征尺寸下构建了现有点阵结构的传热与散热性能数据库,可作为新型点阵拓扑开发的比较基准,同时,可为不同工程设计中点阵结构的选型提供指导.

摘要：温压炸药在高爆炸药爆炸后,内含的金属粉末在爆轰产物作用下发生后燃反应并持续释热,同时产生压力效应和热效应对目标造成毁伤,对周围人员和设备构成严重威胁。基于可压缩Navier-Stokes方程、欧拉-拉格朗日颗粒多相流模型、气相物质组分运输与化学反应动力学模型,建立了综合描述温压炸药高速可压流动、金属粉末抛洒、金属粉末爆燃等复杂作用过程的理论模型与数值计算方法。在此基础上,利用Jones-Wilkins-Lee(JWL)能量释放模型计算原理,分别建立了20L爆炸球内金属粉末爆燃,以及自由场、坑道内温压炸药爆炸的数值计算模型,通过数值模拟结果与试验结果数据比较,验证了所构建的理论和数值模型的准确性。利用数值模拟的计算结果,分析了温压炸药爆炸冲击波特性及其后燃效应。最后应用该模型进行了超大当量温压炸药爆炸实例数值模拟,为温压爆炸冲击波的传播规律研究和对应的防护设计提供了一定参考。

摘要：目的迄今为止,雷诺平均方法(Reynols-average Navier-Stokes,RANS)是血泵内主流的淄流模拟方法与RANS方法相比,大涡模拟(larg-eddy simulation,LES)能更好的预测湍流流场的复杂结构。但是受限于巨大的计算成本,到目前为止,LES还没有被广泛用于辅助血泵的设计和优化。探索LES技术作为一种快速准确的工程方法来模拟旋转式血泵的潜力。