摘要：针对高超声速飞行器严重气动非线性特性给控制系统设计提出的高要求,基于推广的随控布局思想,从控制系统设计角度对高超声速飞行器总体提出气动非线性程度低的优化设计指标。引入高超声速飞行器气动非线性特性度量——非线性度的定义,通过气动工程估算建立非线性度与飞行器总体外形参数关系的表征模型,将非线性度表示为总体外形参数的函数;采用遗传算法求解以总体外形参数为决策变量和以非线性度最小为目标函数的优化问题;最终确定随控优化思想下的高超声速飞行器总体优化策略。算例分析表明,本文提出的总体随控优化方法对于改善高超声速飞行器的气动非线性特性简单有效。

摘要：激波后高温、高速流场中的热力学与传热特性分析是直接涉及到飞行器热防护设计与传热分析的关键问题之一,借助于多组分、考虑非平衡态气体的振动以及激波与热化学非平衡态效应的守恒积分型Navier-Stokes方程组,并用高分辨率总变差减小(TVD)格式进行求解,计算与研究了Apollo工程AS-202返回舱再入地球大气层的6个飞行工况(飞行马赫数15.52～22.63)以及Huygens飞行器再入土卫六大气层的6个工况(飞行马赫数17.29～24.47),分析了不同工况下弓形脱体激波后高温高速流场的热力学与传热特性,计算得到了沿壁面的热流密度分布、温度分布以及Stanton数分布,并与国外相关飞行数据进行了比较,两者吻合较好.相关计算可以指导有关飞行器的热防护设计.

摘要：提出一种基于小波神经网络(简称WNN)与Pareto遗传算法相结合的优化方法,并用于内流的数值流场优化计算.小波神经网络由输入层、隐含层和输出层组成.在隐含层用Morlet小波母函数取代了误差反向传播(BP)神经网络中常用的Sigmoid激励函数.Pareto遗传算法具有很好的全局寻优能力和良好的优化效率,在通常情况下它总可以得到均匀分布的Pareto最优解集.典型算例表明:该算法快速、高效,能高精度的完成非线性函数的逼近与映射,其泛化能力很强.

摘要：针对多目标、多设计变量的优化问题,提出了两种优化的新算法:一种是将多目标问题转化为单目标时,对目标权重的确定提出了新的途径;另一种是直接对多目标问题进行优化,并对Pareto遗传优化技术作了改进,以得到均匀分布的Pareto最优解集.两种新算法都是建立在Nash的系统分解与Pareto遗传算法的基础上,因此称这类算法为Nash-Pareto策略.借助于这类算法,文中以跨声速压气机双圆弧类叶型的气动优化为例,给出了气动优化的全过程.数值优化的实验表明所给出的改进算法是可行的、有效的.

摘要：在多因素多水平试验设计方法建立数据库的基础上,提出了预测流场特性的两类高效方法:一类是响应面方法;一类是小波神经网络方法.典型算例表明,两类方法都可以高效率的获取流场特性参数,而且在预测的精度与计算的效率上,小波神经网络方法较响应面方法更具有优势.

摘要：在地球大气层与火星大气层中,使用自己编制的DSMC(direct si mulation Monte Carlo)源程序完成了四种飞行器(即Apollo,Orion,Mars Pathfinder以及Mars Microprobe)高超声速穿越稀薄气体时的三维绕流计算,给出了上述飞行器42个典型飞行工况(其中包括在地球大气层中,飞行高度从250 km变到90km,飞行攻角从45°变到-45°,Knudsen数从111.0变到0.0057,飞行速度从7.6km/s变到9.6km/s;在火星大气层中,飞行高度从141.8km变到80.28km,飞行攻角从45°变到0°,Knudsen数从100.0变到0.0546,飞行速度从7.47km/s变到6.908km/s)时详细气动力与气动热的数值结果,并与国外的飞行数据以及美国NASA(National Aeronautics and Space Administration)Langley研究中心发表的计算结果进行了比较,所得结果令人满意.文中采用了三种无量纲参数分别刻画这四种典型飞行器绕流流动的热力学非平衡、化学反应非平衡以及壁面热流分布的特征,这些结果对于指导空间飞行器的热防护气动设计十分有益.

摘要：在非结构网格下,研究了热力学碰撞传能的6种方式和化学反应的8种类型,详细给出了上述碰撞传能和化学反应碰撞类型的子程序计算框图.在可变硬球(VHS)分子模型、Borgnakke-Larsen唯象模型、Bird的化学反应几率模型以及壁面CLL(Cercignani-Lampis-Lord)反射模型的基础上,用Fortran语言编制了能够模拟内能松弛、热力学非平衡和化学非平衡的稀薄气体DSMC(direct si mulation Monte-Carlo)源程序,在地球大气层和火星大气层中完成了Ballute减速装置的8个工况计算(其中Knudsen数从0.05变到30.0,飞行Mach数从26.3变到11.2),并与NASA Langley研究中心2007年发表的计算结果作了比较,本文的结果令人满意.另外,这里用|T-Tv|/T去分析热力学非平衡,用Damk hler数去分析化学反应非平衡,用Stan-ton数去分析飞行器壁面的传热效果,所有这些分析对高温部件的热防护设计十分有益.

摘要：为了分析锚泊起重船吊臂柔性对系统动力学特性的影响,采用有限元法对吊臂进行离散,选取包含船舶运动、吊重摆动以及吊臂弹性变形的广义坐标,通过拉格朗日方程建立锚泊起重船的刚柔耦合动力学模型。通过数值方法对系统的动力学特性进行研究,结果表明,波浪激励频率和臂架柔性是影响系统动态特性的重要因素,与刚体模型相比,刚柔耦合模型能够更好地描述锚泊起重船的动力学特性。得到的结论可用于起重船振动的预测与控制,并为后续控制系统的设计提供设计模型。

摘要：基于OFDMA(OrthogonalFrequency-DivisionMultipleAccess)中不同用户的子载波选择矩阵相互正交,提出了频率选择性衰落信道下分层结构的空时分组编码LSTBC(LayeredSpace-TimeBlockCode)的一种改进的分层方法。发射端采用分层结构的空时分组编码结合OFDM技术,在接收端提出了利用OFDM中子载波选择矩阵进行分组干扰抑制,然后对LSTBC的每层进行空时分组码的传统解码。相对于基于奇异值分解的分组干扰抑制方法,该方法只需要一根接收天线,降低了系统接收机设计的复杂度。仿真结果验证该方法的有效性。

摘要：针对射流控制元件的流场存在复杂激波与涡系时的特点,采用一种新的强紧致-ENO三点加权格式求解这类复杂的流场。该格式用于雷诺平均Navier-Stokes方程组,其对流项与粘性项分别采用三阶与四阶精度,湍流模式采用Realizableκ–ε模型,同时计算了7种工况。数值计算结果表明:使用该格式可以成功地捕捉到Coanda效应,即在无控制流条件下,当喉部总压低于临界值时,出现流动偏离现象。从计算结果中可看出回流区以及边界层的分离,而且可以高分辨率地捕捉到复杂的激波结构与涡系结构。计算得到的数值结果与试验值符合较好,显示了该格式的可行性与有效性,对指导射流元件的气动设计具有重要的意义。