摘要：设计了一种模块化结构的无人机编队飞行仿真实验平台。根据阵形控制的模拟需求,将仿真平台进行功能化模块构建,并通过内集方式予以集成。仿真平台结合时序驱动机制、虚拟现实技术、记录与回放技术以及数据分析与重载软件,使得仿真数据具有时序性、可视性、可记录及重绘性,,操作人员具有高度的参与性,各模拟模块可以根据不同的研究成果进行更改、升级和替代。经过多次仿真实验,该仿真平台运行稳定可靠、占用系统资源小,为无人机编队飞行的研究提供了预验证性的工具,为今后的仿真系统设计提供了一个参考。

摘要：基于非线性屈曲有限元模型,该文结合正交试验和多因素方差分析方法研究了大型有面外支撑杆X撑结构的稳定性,并采用非线性曲面回归和BP神经网络机器学习对结构进行了优化设计,获得了临界屈曲系数预测模型,为复杂的高度非线性问题提供了一种解决思路。具体而言,搭建了支持表格形式自动化模拟的ANSYS和SOLIDWORKS联合仿真有限元模型,在充分考虑几何设计参数和边界条件的基础上进行了显著性正交试验和多因素方差分析,从中筛选出了主要影响因素并确定了优化设计自变量。然后,以显著性分析为指导进行了优化设计正交试验,利用非线性曲面回归方法和BP神经网络机器学习方法完成了结构优化设计。研究发现:面内支撑几何参数对结构稳定性的影响更为显著,其中临界屈曲载荷对面内支撑管径的变化最为敏感;另外,面外支撑会增加面内支撑的刚度,且节点位置会显著影响整体结构的稳定性;同时,载荷比的影响也很大,拉力会改善结构稳定性。针对新型复杂结构和初期优化设计,该文提供了一种基于数据驱动的高效优化设计方法。

摘要：针对吸气式电推进系统中的气体捕集系统,提出了一种能够准确计算气体捕集率的理论模型,并以此为基础开展了气体捕集系统的优化设计。首先,通过分析几类代表性气体捕集系统的捕集特点,提取了影响气体捕集率的关键参数。然后,通过分析进气道内气体分子的微观行为,推导得到了气体捕集率的理论公式,获得了无量纲管长、末端净透射率等关键参数对气体捕集率的影响规律。最后,利用理论模型,对实际飞行条件下的气体捕集系统开展了优化设计。结果表明,当末端净透射率给定时气体捕集率随无量纲管长先增后减,且最大捕集率与末端净透射率正相关。通过使用涡轮分子泵提升末端净透射率并对无量纲管长进行优化,实际飞行条件下的气体捕集率可以达到50%以上。

摘要：为了研究深开挖过程中渗流场与应力场的变化规律及其导致的基坑稳定问题，基于比奥固结理论，并将其扩展应用于弹塑性分析领域，将渗流场水力作用与应力场耦合，并通过有限单元法模拟，力求得到深基坑开挖及降水过程中，开挖范围及邻近区域地面沉降等环境效应的基本规律的认识，为深基坑开挖设计与信息化施工提供借鉴。

摘要：国际上公认盐岩体是地下能源(石油、天然气)储存最理想的介质,作为储气库的盐岩溶腔,一般都是根据设计要求通过水溶开采形成。目前,国内外鲜见利用地下废弃盐岩溶腔作为天然气储气库的先例。通过对ABAQUS有限元的二次开发,对某废弃盐岩溶腔的储气库围岩和岩柱的蠕变变形规律及腔顶蠕变损伤区的范围进行数值模拟,并对废弃溶腔作为储气库时的工作压力和储库套管鞋高度设计作了有益的探讨,这对指导工程实践具有一定的指导意义。

摘要：在空间引力波探测太极计划中,激光干涉测距系统是获取引力波信号的直接手段,为了消除激光频率不稳定性对其的影响,需利用时间延迟干涉技术降低噪声的干扰。时间延迟干涉是一种数据后处理方法,要实现该技术的数据构型,需对卫星臂长实现精确的绝对距离测量。本文从太极计划的需求分析出发,分别从信源编码设计、延迟环设计以及数据处理算法等方面介绍测距系统的设计方案。在信源编码中,文章通过分析m序列、gold序列、Weil码三种伪随机码的自、互相关性优劣以及长度选取上的灵活性,最终选择了Weil码并筛选出其自相关性最优的移位-截取组合,将其作为测距系统所用的伪随机码。同时,基于该测距系统,搭建了一套地面电子学验证实验装置,以模拟信号传输的物理过程并验证系统性能。实验主体装置采用一块基于Xilinx公司K7芯片的自研FPGA板卡用以模拟卫星通信测距过程以及实现锁相环、延迟环等功能。实验将24.4 kbps的16位信息码与1.5625 Mbps的1024位Weil码进行BPSK调制,采样频率为50 MHz,通过10~60 m的射频同轴电缆进行传输后,使用质心法对采集数据进行优化,随后测定该距离。实验结果表明:在60 m范围内,测距精度优于1.6 m。实验证明了测距系统原理及设计的可行性,为下一步的光学系统验证奠定了技术基础。

摘要：随着深部地下空间开发以及深部能源开采的发展,深部岩体地应力测试技术越来越受到重视,深部岩体高温高压的测试环境是制约该技术发展的关键。提出一种触头式显微光学孔径变形测量方法,并研制相应的测量装置。该装置采用多组刚性触针的结构设计,触头部位感知孔壁变形并通过触针尖端进行反映,利用显微光学成像技术,采集触针尖端变化影像并识别变化量值,通过多组对称布设的触针实现孔径变形测量,避免了应变片式传感器易受高温影响的问题,变形感知部件与数据采集部件独立封装,既保护了核心元件,又有利于系统耐温耐压的设计。进一步利用该系统的功能特点,实现了钻孔形态测量,突破了长期以来仅能测量孔径变形的固定思维模式,为基于钻孔形态的地应力测量方法奠定了基础。通过室内试验,验证了系统原理的可行性、结构设计的合理性和测量结果的准确性。该系统研制为深孔地应力测量提供了新的思路和方法。

摘要：针对巨型星座设计及建设过程中的覆盖性分析问题,提出了一种高效覆盖性分析新方法:并行墨卡托投影图叠加法(PMPS)。该算法通过对墨卡托投影图的图像叠加处理,进行覆盖域计算,突破了传统网格法(GPA)中网格数量与星座卫星数量的关联约束,降低了计算消耗对卫星数量增长的敏感度。给定计算精度下,随着卫星数量的增加,GPA与PMPS计算消耗比值逐渐提高,并最终趋于极限值,该极限值和GPA选取网格量呈正相关。仿真结果表明;全球覆盖分析中GPA网格数为10;量级、满足指定计算误差时,未引入并行计算的PMPS效率相对GPA最大可提高1~2个量级,当GPA网格量更大时,如10;量级时,未引入并行计算的PMPS效率相对GPA预计最大可提高2~3个量级。

摘要：不确定性因素会导致飞行器偏离预先设计的气动性能,造成气动性能下降甚至产生严重的后果。针对工程中无法给出准确的几何不确定性概率分布以及跨声速条件下非线性气动问题,对几何不确定性的非概率参数化建模进行了研究,并结合Kriging模型及最优化方法建立了快速非线性区间分析方法。采用该方法对对称翼型进行不确定性分析,获得了气动性能参数的定量变化区间。在区间不确定性分析基础上建立了鲁棒优化设计流程。基于区间序关系及区间可能度转换模型将单目标区间不确定性优化问题转化为多目标确定性优化问题,并采用基于Pareto熵的自适应多目标粒子群算法对优化问题进行寻优。考虑几何不确定性以及升力、力矩、面积约束,以阻力性能为目标对超临界翼型进行了鲁棒优化设计。与确定性优化设计结果对比表明,确定性优化设计在不确定性因素的影响下易失效,而鲁棒设计可得到更安全可靠的结果。

摘要：高速列车尾流场是复杂的湍流区域,强度不同的旋涡迅速地生成和脱落,对乘客乘坐舒适性和列车运行稳定性、安全性造成重大影响。以CRH380A三编组列车为研究对象,采用IDDES方法对200~450 km/h速度范围内高速列车尾涡的动力学特性进行了研究;通过POD方法对尾流区的强非定常流动进行了降阶分析,基于能量排序得到了流场演化过程中的重要相干结构和主要规律,并分析了各阶POD模态在尾流场演化中的物理内涵。通过对不同速度下的模态结构数量、模态频率等特性的对比分析发现,尾涡脱落的无量纲频率St≈0.15,这确立了高速列车尾涡脱落频率与运行速度的线性关系。研究结果证明了POD方法在列车复杂尾流场研究中的有效性,并为尾车气动外形优化设计提供了参考依据。