简介：文章通过对EFM（effectivefieldmodeling）模型进行简化,消除了原模型的非守恒性项和非双曲性特性项,发展了一种基于密度的气液两相流模拟方法：ρ-VOF方法.利用体积分数信息对控制单元内的自由界面进行重构,得到了控制单元内流体的空间分布,并采用AUSM^＋-up格式获得考虑气液流体接触间断信息的对流通量.新方法可统一处理激波间断和接触间断的相互作用,保持自由界面的尖锐性,并且其计算量与自由界面的空间复杂度无关.最后,数值模拟了液体激波管气液激波管和气体激波跨二维液滴传播等问题,并与文献结果进行对比,验证了本方法在气液两相流模拟中的准确性.

简介：主要研究导弹高超声速飞行时弹头流场对自身红外导引头的辐射照度影响问题．建立导弹弹头及气动流场模型，划分计算流场网格、红外导引头镜面网格和辐射场计算网格.从辐射照度和亮度的理论公式开始，推导出适用于辐射网格的气体辐射积分式，并将流场网格数值插值到辐射场网格，求出各节点辐射值得到由导弹飞行状态确定的导弹头部流场气体辐射，积分到红外导引头的光学系统镜面处，求出对其红外导引头的光学系统镜面处的辐射照度．得出流场气体对导引头主镜面的辐射照度值的分布规律：主镜面中心最大，围绕主镜面中心成环形分布，沿着半径方向逐渐减小，随着Math数增大影响增加．

简介：在低Reynolds数条件下,翼型绕流的上表面边界层由于抗逆压梯度能力变差容易发生流动分离,从而形成长层流分离泡.分离泡通常是非定常的,会诱发边界层的转捩、再附并形成湍流边界层.这个过程会使翼型的气动性能急剧下降,并伴随着强非线性效应.转捩后形成的湍流边界层也会产生高摩擦阻力.针对这种现象,文章以NACA0012翼型为例,通过隐式大涡模拟研究了有效的主动控制方案.为了统一分离控制技术和湍流边界层减阻技术,研究了在平板或槽道湍流中取得较好控制效果的壁面垂向反向控制方案.首先利用隐式大涡模拟研究了低Reynolds数条件下NACA0012翼型绕流的流场特征.其次分析并验证了反向控制方案在分离区控制流场的可行性,发现反向控制在分离区的作用相当于基于流场信息的壁面抽吸控制,且控制具有实时性和高效性,控制抽吸了前缘的低能流体,使得翼型前缘附面层变薄,并增强了其抗逆压梯度的能力,较大程度提高了翼型的气动性能.最后在湍流边界层验证了其减阻控制效果,发现反向控制阻断了流向涡的法向输运,抑制了涡结构的发展,并减弱了猝发过程,使得湍流的高摩阻力得到了有效降低.

简介：本项高超声速流绕平板的边界层特性实验研究在中国航天空气动力技术研究院（CAAA）的炮风洞中完成．为了研究分离流动特性，选择了一项实验研究，通过实验分别提供绕模型的附着流动与分离流动实验结果．其中第1个模型为顺流平板，第2个模型为平板上安装突起物，它们分别对应附着流与分离流动．文章专题研究平板绕流，为附着流，它是分离流动的基础．

简介：在对后向台阶流场进行合成射流激励并研究不同激励频率对流场发展影响的过程中,发现流场在低频激励条件下与中高频条件下表现完全不同.为了详细分析这一现象,使用本征正交分解法（properorthogonaldecom-position,POD）将由PIV方法测得的流速分布数据进行分解,采用相位平均手段对含湍流动能较大的主要模态间的关系进行分析,并使用主要模态对流场的主要运动形式进行还原.结果表明,流场在各条件下的主要运动形式均可用少量低阶模态加以基本概括,低频激励下低阶模态相图近似于Lissajous图形,并描述了剪切层在激励作用下的摆动过程.

简介：经过亿万年自然选择,鱼类进化出非凡高效的游动能力,研究其游动机理,对改善现有潜水器的性能具有重要指导意义.针对类鳗鱼游动问题,采用浸入边界法-格子Boltzmann方法（immersedboundary-latticeBoltzmann,IB-LBM）对三维波动翼进行1×10~8网格大规模数值模拟.在广州超算中心天河-2上模拟了不同振动幅度下正弦波动翼的非定常运动,给出了流场涡系结构及其产生的非定常力,清晰捕捉了仿生翼非定常涡系演化过程.仿真结果表明IB-LBM方法能在较大运动边界情况下保持算法稳定性,也能在较大网格下高效运行.同时精细捕捉不可压非定常流场涡系结构细节,是一种较为理想的仿生运动数值模拟方法.

简介：方柱绕流是典型的钝体绕流问题,蕴含了丰富的流体力学现象,对这类流动的准确预测面临着诸多挑战.采用自主发展的大涡模拟程序,对来流Mach数M=0.3,Reynolds数尺eD=22000的绕孤立方柱流动进行了细致模拟,亚格子模型使用动力涡黏模型.对计算结果的分析表明,大涡模拟所得的平均流场及Reynolds应力分布与已有实验数据和直接数值模拟结果均吻合较好,验证了预测结果的可靠性;在此基础上对瞬态流场进行了研究,展示了计算条件下方柱绕流分离转捩及尾迹区旋涡交替脱落形成Karman涡街的全过程,为更细致的流动机理探索奠定了基础.

简介：流体力学界面不稳定性及其后期的界面混合现象,是一种十分复杂的多尺度非线性物理问题,在惯性约束聚变、天体物理以及水中爆炸等领域有着广泛的应用前景,对该问题的研究不仅具有很高的学术价值,而且对促进相关领域的发展具有重要意义.中国工程物理研究院流体物理研究所基于Euler有限体积方法,发展了适用于可压缩多介质黏性流动具有多亚格子尺度模型的大涡模拟程序MVFT,并评估分析了不同亚格子尺度模型对界面不稳定性及界面混合的模拟能力;提出了流场非均匀性对R-M不稳定性影响的问题,并在激波驱动轻重气体双模扰动R-M界面不稳定性实验中成功应用并解读了新的实验现象和规律,在此基础上进而开展了反射激波作用下两种初始非均匀流场界面不稳定性引起的界面混合数值模拟研究,探讨了流场非均匀性对激波反射后强非线性阶段界面不稳定性发展、演化规律的影响,近期还对非均匀流场R-M不稳定性的演化规律、初始流场非均匀性和初始扰动效应及其影响的物理机制进行了分析和研究.

简介：对不同进口条件下的超燃冲压发动机燃烧室内氢气喷流超声速燃烧流动特性进行了数值模拟与分析．宽范围超燃冲压发动机是吸气式高超声速飞行器推进系统设计中的热点问题之一，受实验设备硬件条件及实验技术限制，数值模拟技术仍然是超燃冲压发动机燃烧室内燃气燃烧特性及流场特性的主要研究手段．采用基于混合网格技术的多组元N-S方程有限体积方法求解器，在不同进口Maeh数及压强条件下，对带楔板／凹腔结构的燃烧室模型氢气喷流燃烧流场进行了数值模拟，对比分析了氢气喷流穿透深度、喷口前后回流区结构、掺混效率及燃烧效率等流场结构与典型流场参数的变化特性及影响规律．研究成果可为宽范围超燃冲压发动机喷流燃烧流动特性分析提供参考．

简介：文章以飞行器巡航外形为设计对象，构建了一种新的飞行器的气动和结构特性评估方法，即结构模型反迭代方法．该方法较传统的松耦合静气动弹性方法效率提高了4倍以上．以此为基础建立了一种新的飞行器气动／结构耦合多学科优化设计框架，将优化效率提高4倍以上．采用数值求解N—S方程和结构有限元方程方法作为气动和结构学科的分析工具，保证了设计结果的可信性．算例表明以巡航外形作为设计对象能够获得与传统方法一致的飞行器气动与结构特性，以此为基础开展的无人机气动外形优化设计也获得了良好的设计结果．

简介：在研究环形激光陀螺的漂移时，许多文献仅采用Allan方差方法进行误差分析。Allan方差没有包含导航用的“零偏不稳定性”项，而实际导航受此项的影响很大，因此只能以经典方差来衡量陀螺的性能，而把Allan方差仅作为一种辅助手段。通常文献采用Allan方差方法分析时，其噪声在频域的表达式（功率谱密度）是建立在频率的不同幂次的基础上，变换成时域表达式得到各项方差。由于此功率谱密度存在不合理，导致诸多矛盾。文中指出这些矛盾，并以实验数据为证，说明这一分析方法不论是逻辑还是在讨论实验数据时都会产生不合理的结果。彻底的解决办法将见续文，它提出用各种阻尼振荡的频带之和作为噪声的功率谱密度。

简介：基于传统小卫星对轨道和姿态参数确定采用分别计算的复杂模式,提出了一种利用地磁场和天文信息同时确定卫星轨道和姿态参数的新方法.首先通过分析小卫星轨道动力学J2模型和卫星姿态动力学模型,建立系统状态方程.其次将三轴磁强计与地磁场模型参考值的矢量作差,分析微分差值与状态变量的数学关系,建立定位/定姿观测方程.利用星敏感器提供的高精度姿态信息,建立定姿观测方程,同时利用星敏感器间接敏感地平观测折射恒星,建立定位观测方程.最后提出基于信息融合的先进滤波算法,并通过对多种导航模式进行数值仿真及结果分析,论证所设计一体化方法提高了系统定轨/定姿的精度和可靠性.

简介：分布式联邦滤波器在多传感器信息融合领域得到广泛的重视，联邦滤波中的信息分配原则直接影响滤波器的精度和容错性，而常规的标量形式联邦滤波信息分配方法无法满足高动态环境下状态的动态变化特性。信息分配是设计和实现联邦滤波器的关键环节，基于系统误差协方差阵和可观测阵。文中考虑系统状态估计精度和系统的可观测性，提出了一种新的联邦滤波信息分配方案和算法。新的联邦滤波算法允许每一个系统状态变量具有不同的动态信息分配因子，从而改进了联邦滤波信息融合的精度。仿真结果表明，与传统联邦滤波算法比较，改进的信息融合算法精度能提高30％以上。

简介：为了加快全球定位系统（GPS）的捕获速度，提高系统的捕获灵敏度，对GPS系统捕获策略进行了深入地研究。在对其捕获的基本原理和传统的最大值捕获系统进行分析的基础上，提出了一种新颖的GPS多峰值捕获策略。该策略通过多峰值选择减少了系统搜索单元数目，通过增加进入唐检测器的峰值个数来提高捕获灵敏度。利用蒙特卡洛方法进行了仿真分析，仿真结果表明：该新颖策略的捕获时间更短，同时捕获灵敏度比传统的最大值捕获系统要高2.8dB。总体来说，该新颖策略算法更适用于对GPS弱信号的捕获，也可应用于其他卫星导航系统。

简介：基于GPS测姿技术的发展,研究了以位置、速度和姿态信息作为观测量的INS/GPS组合导航系统的卡尔曼滤波算法.详细推导了这种组合方式的观测方程,并将该组合技术应用于某飞行器.仿真表明,增加姿态信息作为观测量可有效地提高系统导航参数的估计精度和速度.

简介：为了实现光纤陀螺组合小型化、低成本和高精度,进行了三轴一体化光纤陀螺样机的研制。该样机包括光学表头和陀螺解算电路两部分,其中,三个安装在三维空间正交支架上的敏感线圈共用一个光源,并且和其它独立的光学器件组成光学表头。陀螺解算电路由一块FPGA芯片处理三路探测器输出信号,输出与角速度成正比的数字信号。与传统光纤陀螺组合相比,三轴一体化光纤陀螺的组合结构缩小60%,成本降低20%,功耗降低一倍,但制作工艺较复杂。经过测试,其性能和单轴陀螺相当。此项研究技术可广泛应用于对体积要求严格的战术型号上。

简介：文章给出了一种真正多维的HLLRiemann解算器．采用AUSM分裂将通量分解成为对流通量和压力通量，其中对流通量的计算采用迎风格式，压力通量的计算采用HLL格式，且将HLL格式的耗散项中的密度差用压力差代替，从而使得格式能够分辨接触间断．为了实现数值格式真正多维的特性，分别计算了网格界面中点和角点上的数值通量，并且采用Simpson公式加权组合中点和角点上的数值通量得到网格界面的数值通量．为了减少重构角点处状态时的模板宽度，计算中采用基于SDWLS梯度的线性重构获得2阶空间精度，而时间离散采用2阶保强稳Runge—Kutta方法．数值实验表明，相比于传统的一维HLL格式，文章的真正多维HLL格式具有能够分辨接触间断，以及更大的时间步长等优点．与其他能够分辨接触间断的格式（例如HLLC格式）不同，真正多维的HLL格式在计算二维问题时不会出现激波不稳定现象．

简介：针对惯性器件输出噪声引起高精度机载POS（PositionandOrientationSystem）地面双位置对准精度较差的问题，提出基于小波滤波和隐马尔科夫建模的数据预处理方法结合自适应卡尔曼滤波的双位置对准方法。首先分析惯性敏感器原始信息的频率特性，利用小波滤波算法，消除惯性器件测量中的高频噪声；综合分析器件的随机游走特性，通过建立隐马尔科夫模型削弱惯性敏感器输出随机游走的影响；并针对降噪处理、电源波动及环境因素等引起的系统噪声统计规律不确定性问题，提出利用自适应卡尔曼滤波的方法实现POS高精度初始对准。试验结果表明，采用本文所提方法的对准结果，可使对准结束后600s纯捷联解算的水平速度误差由1.278m/s减小至0.6061m/s，水平位置误差由274.6m减小至128.2m，水平速度和位置误差均减小了50%左右。

简介：本文所述的分析校准技术，可将测角装置校准到很高精度。校准时，使用了两台测角装置。并且利用该分析校准技术，分离了各误差曲线，采用该分析校准方法，无需预先知道任何一台测角装置的误差，而且测角装置可以是，也可以不是两台相同的装置。文中还确定了可以校准到高精度的测角装置的类型和校准配置。所采用的校准分析技术，可将角位置测试台和角度分解器校准到０．１角秒的精度。此方法已经用于校准轴角读出的双感应同步器系统。本文还提供了利用该分析校准方法获取的数据。

简介：针对在振动和高速自旋条件下使用MIMU的问题,提出了一种具备高动态环境适应能力的MIMU设计。采用国产微加速度计和微陀螺作为微惯性传感器,由HoneywellHMC2003完成地磁场测量。采用力学仿真方法分析了随机振动对MIMU本体结构的影响,优化设计后,加速度功率谱密度抑制比达到98.9%;在高速自旋状态下,采用地磁场组合解算方法弥补轴向微陀螺量程饱和所产生的失效数据,300（°）/s以上角速率误差小于1（°）/s。经飞行试验验证,该设计保证了微惯性传感器在高动态环境下的正常工作。