类THAAD导引头气动光学效应计算研究

针对类美国末段高空域防御(Terminal High Altitude Area Defense,THAAD)系统的红外导引头外形,开展了气动光学效应计算分析,并将其用于飞行器设计。利用国家数值风洞工程高速流场计算软件NNW-HyFLOW,考虑热化学非平衡效应和材料传热耦合效应,对导引头典型状态的流场进行了模拟,获得了流场的密度、温度、压力等参数和窗口的温度场参数。基于流场参数,利用HyFLOW气动光学传输效应计算功能,开展了红外光学传输成像计算;利用HyFLOW气动光学辐射效应计算模块,开展了流场和光学窗口的热辐射计算。计算结果表明,类THAAD导引头在30 km以上飞行时,流场和光学窗口基本不会影响目标信号的光学传输成像,但流场和窗口的热辐射效应会对导引头识别目标造成影响。不过随着飞行高度的升高,这种影响会减小。

不同尺度飞行器周围等离子体分布及电磁波传输效应

研究气动电磁波传输效应对于评估和解决黑障问题具有重要意义。基于求解三维N-S方程及波动方程的数值方法,分析了天线位置、电磁波频率、飞行器特征尺度等因素对飞行器周围等离子体分布和电磁波传输的影响。研究结果表明:在同一再入条件下,随着球头半径增加,飞行器周围电子数密度、等离子体鞘套厚度以及对电磁波的衰减也随之增大,影响天线附近等离子体分布的主要机制是NO电离反应;轴向天线位置和频率对电磁波衰减具有重要影响,可以通过提高电磁波频率和合理选择天线位置降低等离子体对通信影响;飞行器沿弹道再入过程中,等离子对电磁波的衰减出现峰值,高频电磁波的通信中断区间缩小;典型条件下等离子体分布及通信中断的预测与测量结果一致,该预测手段可为飞行器电磁通信系统设计提供技术支持。

高超声速再入体表面热解烧蚀效应数值模拟

表面防热材料热解与烧蚀效应研究在高超声速飞行器总体设计中具有重要应用价值。以热解烧蚀效应对飞行器目标特性及通信性能影响的预测评估为背景,从化学非平衡气体动力学方程及固体热传导方程出发,建立了气-固交界面上热解烧蚀壁面边界条件的一般形式及热物理化学模型,发展了高超声速再入体绕流流场与表面材料内部温度场耦合求解的数值模拟方法,并对计算模型和数值方法的可靠性进行了验证分析。在此基础上针对复杂外形再入体及表面硅基防热材料,开展了典型再入条件下再入体绕流及尾流流场的数值模拟,重点分析了表面材料热解烧蚀效应对流场等离子体分布的影响。研究表明:在表面材料中不含碱金属杂质的情况下,热解与烧蚀效应对流场中等离子体分布影响较小,而在含有微量碱金属杂质的情况下,热解与烧蚀效应对流场中等离子体分布及化学组分分布具有很大影响,由此对再入目标特性与电磁通信性能带来的影响不容忽视。

再入体碳基防热材料烧蚀流场红外辐射模拟

烧蚀效应是高超声速飞行器目标特性分析评估中的重要问题之一。基于高温反应气体动力学方程与辐射输运方程,建立了飞行器表面防热材料热化学烧蚀流场及其红外辐射特性的计算模型和方法。以钝锥体弹头外形及其表面防热材料碳-碳为对象,研究了材料烧蚀效应对再入目标流场红外辐射特性的影响,分析了再入体烧蚀流场及尾流在不同波段红外辐射的分布特征和变化规律。研究发现:典型状态计算结果与试验测量及文献预测结果一致,表明烧蚀流场及红外辐射模型和方法的可行性;材料热化学烧蚀现象对再入流场红外辐射特性产生严重影响,使3~8μm波段尾流积分辐射强度增加一个量级以上,并随着尾流长度增加而增大;烧蚀流场红外辐射主要来自CO、NO和CO_(2)等化学组分,烧蚀对1~3μm波段流场红外辐射影响相对较弱;再入速度不变情况下,烧蚀流场在3~8μm波段红外辐射强度随再入高度降低而增强;再入高度不变情况下,烧蚀流场在同样波段红外辐射强度随着再入速度减小而减弱。

化学模型对数值模拟等离子体流动的影响研究

针对典型再入飞行试验条件,基于求解化学非平衡N-S方程的数值方法,对再入体非平衡等离子体绕流进行数值模拟,比较分析了两种典型化学模型对电子数密度数值模拟结果的影响。研究发现,7组分化学模型的电子数密度模拟结果具有较好的一致性,而11组分化学模型的数值模拟结果则存在较大差异,产生差异的主要机制在于不同模型中氧原子的电离效应,总体上Park模型的数值模拟结果与飞行测量结果具有较好的一致性。

再入等离子体流动及其电磁波传输效应研究

基于求解N-S方程的数值方法和求解波动方程的WKB方法,建立了高超声速再入等离子体流场及其对电磁波传输影响的计算分析手段。通过比较分析飞行条件下再入体周围等离子体分布及其对通信的影响,初步验证了计算分析方法的可行性。在对再入等离子体流场数值模拟的基础上,计算了不同频率电磁波在等离子体介质中的传输特性,分析了再入体壁面催化条件及等离子体碰撞频率等因素对不同频率电磁波传输特性的影响。研究表明:再入高度越高,壁面催化对等离子体分布及其电磁波传输的影响越大;当电磁波频率低于特征碰撞频率时,碰撞频率可对电磁波传输特性产生显著影响。

火星探测器气动热环境和气动力特性的数值模拟研究

针对探测器进入火星大气过程中的高温气体非平衡效应及其气动热环境和气动力特性的精确预测问题,考虑火星大气高温混合气体的化学反应、束缚电子能激发效应、分子振动能激发效应和非平衡效应,以及不同表面催化特性和表面温度条件的影响,建立了数值模拟热化学非平衡流场的计算方法,并通过与平头圆柱试验模型和MESUR火星探测器的试验与计算数据对比分析,验证了计算方法的可行性与有效性,然后对典型火星探测器的气动热环境和气动力特性进行了数值模拟分析。研究结果表明:1)对于本文的计算状态情况,火星探测器流场中化学非平衡效应非常严重,存在一定的热力学非平衡效应;2)热力学模型、化学反应模型和表面催化特性对气动热计算有着重要影响;3)气体模型对气动力特性的预测影响较大,表面温度条件和表面催化特性对气动力系数的计算影响较小。

印度烈火-Ⅱ导弹助推段和再入段红外辐射特性计算研究

弹道导弹发射阶段发动机尾焰中的H2O、CO2等大量高温气体组分和弹头再入段高温气体流场以及受气动加热的本体均产生强烈的红外辐射,是红外预警、跟踪、制导的重要信号。针对印度烈火-Ⅱ导弹,开展其助推段和再入段的辐射特性计算分析。从窄带辐射模型出发,考虑流场中重要气体组分的红外辐射机制,建立高温气体组分光谱参数的计算方法,发展了目标红外辐射特性计算软件。根据助推段火箭发动机尾焰流场和再入段流场的数值模拟的物理化学参数,利用所发展的辐射计算软件,计算分析了烈火-Ⅱ导弹助推段和再入段典型状态的红外辐射特性,可以为针对烈火导弹的预警、反导提供参考。

热化学模型对高超声速磁流体控制数值模拟影响分析

针对等离子体流场的模拟准确性问题及其对高超声速磁流体控制的影响,通过数值求解三维非平衡Navier-Stokes流场控制方程和Maxwell电磁场控制方程,建立了三维低磁雷诺数磁流体数值模拟方法及程序,分析了不同空气组分化学反应模型和壁面有限催化效率等因素对高超声速磁流体控制的影响.研究表明:不同空气组分化学反应模型对高超声速磁流体流场结构、气动力/热特性控制的影响不容忽视;对于本文计算条件,Park化学反应模型在组分模型一致性、等离子体模拟准确性等方面具有一定优势;磁控热防护效果,受壁面有限催化复合系数影响较大,两者呈非线性关系,不同表面区域差异较大;磁场对磁阻力伞及其磁阻力特性影响,受壁面催化效应的影响相对较小.

高超声速拦截弹绕流红外辐射特性数值模拟

研究拦截弹绕流红外辐射特性对红外导引头设计具有重要意义。基于求解化学非平衡Navier-Stokes方程的方法,对高超声速拦截弹化学反应绕流进行数值模拟。在此基础上,基于谱带辐射模型,对拦截弹侧面的光学窗口附近流场在0.8~20μm波段的光谱辐射特性进行数值计算,分析窗口附近流场红外光谱辐射随飞行参数的变化特征和规律。研究表明:拦截弹窗口流场光谱辐射主要来源于CO_2和NO分子的振动-转动谱带;飞行马赫数一定,窗口流场光谱辐射沿飞行高度的变化规律主要由流场中气体分子的数密度分布主导;飞行高度一定,窗口流场光谱辐射随飞行马赫数的变化规律主要由流场温度控制,随着飞行马赫数增大,流场中NO分子的光谱辐射效应增强。

传感器催化特性差异对气动热影响的计算分析

针对高温气体效应及壁面催化效应对气动热环境影响,考虑高温空气各种化学反应、分子振动激发、流动中的非平衡效应以及壁面催化复合反应,通过数值求解热化学非平衡N-S方程和壁面能量、质量平衡方程,完善了有限催化条件下高温热化学非平衡流场气动热环境数值模拟方法和程序。在此基础上,针对廉金属热电偶传感器热流测量问题,开展了不同条件下高超声速热化学非平衡流场气动热环境数值模拟,分析了催化特性差异对局部气动热环境（传感器表面热流）的影响规律,为试验数据的误差带分析、修正处理和使用提供参考。研究表明：1）催化特性差异会给局部区域带来很强质量扩散热流,使总热流发生跳变,给传感器热流测量带来不可忽视的误差;2）材料催化特性差异越大,热流跳变量越大,某些条件下时,局部热流值将远远高于全表面FCW模拟的结果,其影响量可达100%以上;3）本文计算条件下,飞行马赫数越大、飞行高度越低,催化特性差异的影响越大;4）催化特性差异带来的影响还与飞行攻角、飞行器表面温度等因素存在一定关联,在催化复合系数相同情况下,表面温度越高,影响量越大。

高超声速磁流体力学控制霍尔效应影响

针对霍尔效应对高超声速磁流体力学控制的影响问题,考虑高超声速流动过程中高温化学反应、气体分子热力学温度激发(即平动、转动、振动以及电子温度能量模态之间的激发与松弛过程)及多电离组分等离子体霍尔系数分布,通过耦合求解各向异性霍尔电场泊松方程和带电磁源项的高温热化学非平衡流动控制方程组,建立了高超声速流动磁流体力学控制霍尔效应数值模拟方法,开展了多种条件下高超声速流动磁流体力学控制数值模拟,分析了霍尔效应"漏电"与"聚集"现象原理及其对气动力/热特性的影响机制,详细探讨了不同空域、速域和飞行器特征尺度条件下霍尔效应的作用机理和影响规律.研究表明:1)霍尔效应改变了流场等离子体洛伦兹力分布,削弱了整体的力学效果,使整体的磁阻特性降低;2)霍尔效应对高超声速磁流体力学控制的影响,与壁面导电性和壁面附近漏电层的"漏电"现象紧密相关,要增强磁控效果,必须抑制壁面附近的"漏电"现象;3)霍尔效应对磁控热防护效果的影响较为复杂,受"漏电"现象和电流"聚集"现象共同作用;4)基于本文基准状态,当高度高于67 km或速度高于5.7 km/s或特征尺度大于0.5 m时,霍尔效应使磁控热防护效果增强,电流"聚集"现象对气动热环境的影响占主导;反之,则霍尔效应使磁控热防护效果减弱,"漏电"现象对气动热环境的影响占主导.

火星探测器表面材料催化特性数值模拟研究

针对火星探测器高超声速进入过程中的表面材料催化作用及其对气动热环境影响这一问题,建立了变壁面温度的火星大气表面材料催化作用模型,并基于火星大气物理化学模型和求解三维热化学非平衡N-S方程的数值方法,对典型火星探测器防热大底进行了数值模拟,获得了不同催化特性下的高超声速非平衡流场和气动热数据,分析了表面材料催化特性对气动热环境影响的规律性。研究结果表明:表面催化特性对壁面附近组分分布影响很大,催化反应进程主要受O原子浓度限制;有限催化热流随催化效率增大而增大,完全催化峰值热流比催化效率为1的有限催化峰值热流高25%~64%;表面温度随催化特性的变化规律与热流变化规律类似。有限催化模型能根据表面材料的催化特性精细化预测表面热流和温度,为防热设计提供更精确合理的参考标准。

基于电流积分计算磁矢量势修正的低磁雷诺数方法

针对低磁雷诺数方法的适用性问题,分析了当前低磁雷诺数条件应用上存在分歧以及全磁流体力学方法在高超声速领域局限性产生的原理.在低磁雷诺磁流体力学控制数值模拟方法的基础上,基于感应电流积分计算磁矢量势,考虑截断因子对计算域的缩减,提出了一种考虑感应磁场修正的低磁雷诺数磁流体力学计算方法,并加以验证.结合RAM-C钝锥体试验飞行状态数值模拟,分析了“忽略感应磁场”造成的计算偏差,探讨了“低磁雷诺数假设”在高超声速领域的使用原则.研究表明:1)本文建立的修正计算方法,突破低磁雷诺数条件的限制,拓展了低磁雷诺数方法在高超声速领域的适用性和应用范围,数值模拟结果可信度高,同时通过积分区域限制等方法使计算效率得到了较大的提升;2)高超声速流动过程中感应磁场的影响,在宏观上表现为对外加磁场的削弱和扭曲,一定程度上降低了磁控效果;本文计算条件下,“Rem<0.1”的低磁雷诺数条件可能过于保守,建议取为Rem<1.0,同时其特征电导率和特征尺度应综合考虑实际的等离子体分布.

热喷干扰气体模型对飞行器气动特性影响分析

针对不同气体模型对高超声速飞行器喷流反作用控制系统(RCS)热喷干扰流场模拟的计算效率和准确性问题,基于喷流燃气物理化学模型,通过数值求解含化学反应源项的三维N-S方程,建立了飞行器RCS热喷干扰流场数值模拟方法,分别采用化学反应流、反应冻结流、二元异质流以及空气喷流四种气体模型开展了典型外形热喷干扰流场的数值模拟,研究了不同气体模型对热喷干扰流场结构、飞行器气动力热特性的影响,分析了不同马赫数、飞行高度下的变化规律.研究表明:化学反应流模型计算精度较高,计算与风洞试验数据的吻合程度优于其他三种简化模型;在本文的低空条件下,采用简化模型进行热喷干扰流场数值模拟,会低估分离区大小,使飞行器气动力特性预测出现偏差,同时也会低估表面热环境,对防热系统设计不利,随着马赫数增加,简化模型对气动力热特性预估的误差进一步增大,同时不同简化模型之间的差异也进一步增大;飞行高度较高时,模型之间的差异减小,此时可采用简化模型进行计算以提高计算效率.本文的研究结果可为飞行器热喷干扰流场数值模拟及喷流反作用控制系统设计提供参考.

高超声速飞行器热喷高温燃气红外辐射特性数值模拟

喷流反作用控制系统(Reaction Control System,RCS)热喷高温燃气辐射效应对飞行器光学探测跟踪具有重要影响。基于谱带辐射模型,通过求解带化学反应源项的三维Navier-Stokes方程和辐射传输方程,对高超声速飞行器喷流反作用控制系统热喷干扰流场及其红外辐射特性进行了数值模拟,分析了二次燃烧效应、不同飞行条件以及不同观测角度对流场红外辐射特性的影响。研究表明:典型状态喷流辐射计算与实验测量结果一致,流场与红外辐射数值方法具有较好的适应性;飞行器RCS工作所形成热喷干扰流场的红外辐射,主要由喷流燃气中的CO_(2)和H_(2)O组分贡献,其中CO_(2)对辐射的贡献更大,流场中二次燃烧效应对流场辐射强度有显著影响,在20 km高度下可使流场辐射强度提高一倍以上;随着马赫数/高度的增加,流场辐射强度均呈现先略有减小,后增大的趋势,随着高度增加,二次燃烧效应对流场辐射强度的影响明显减弱;由飞行器RCS工作引起的辐射增量十分显著,俯视观测以及3~5μm波段的目标辐射强度最大。文中的研究结果可为飞行器探测跟踪提供参考。

高焓电弧风洞试验热化学非平衡流场数值模拟

针对高焓电弧风洞内部流动的热化学非平衡效应及气体组分和振动能量冻结效应导致的试验数据外推困难问题,基于高焓风洞喷管/试验段/试验模型一体化数值模拟的思路,通过数值求解三维热化学非平衡NavierStokes方程,开展了FD-15高焓电弧风洞典型运行状态下流场的数值模拟,与典型试验状态的气动热数据进行了对比验证,研究了试验数据外推飞行条件的方法及有效性问题,分析了提高驻室总压对试验数据外推的影响。研究表明:(1)风洞试验段来流离解度高,热化学非平衡效应及其冻结现象严重;(2)热流校核试验测量数据位于一体化数值模拟的完全催化热流和非催化热流之间,分布合理,验证了计算方法和程序的正确性;(3)试验模型安放位置对模型表面压力和热流存在影响,模型与喷管出口的距离越大,模型表面压力和热流越低;(4)当驻室总压较低时,通过双尺度模拟准则(模拟飞行条件总焓和双尺度参数ρ∞L)外推热流失效,使用部分模拟准则(模拟飞行条件总焓和驻点压力)外推热流也会出现较大差异,在非催化条件下这一现象更加明显;(5)当驻室总压较高时,使用双尺度模拟准则或部分模拟准则外推飞行条件,产生的热流差异明显减小。

美国人力资源管理及对我国央行机构改革的启示

美国人力资源管理及对我国央行机构改革的启示●刘庆宗一、美国人力资源管理的主要特点美国的人力资源管理在本世纪经历了三个发展阶段：一是１９３５年至１９７０年人事管理维持性功能阶段，这个阶段企业之间竞争比较激烈，失业人员增多，劳动力便宜，以工种和资历确定劳...

浅议银行思想政治工作的特点

银行既是国民经济的管理、调控部门,又是窗口行业和经营单位,加强和改进思想政治工作有着特别重要的意义。本文试就银行思想政治工作的特点谈点粗浅的认识。一、原则性。这是思想政治工作本身所要求的,是金融工作在国民经济中的地位和作用所决定的,也是必须在金融工作中具体体现的。它包含三个内容:一是遵循什么原则,二是怎样体现。

谈谈激发银行干部潜能问题

近年来,银行干部队伍扩大较快,外来成份较多,业务骨干较缺,青年比例较大,整体素质较低,管理水平较差,与银行业务发展不相适应。但另一方面,干部思想较活跃,文化水平较高,知识面较宽,利于促进能力的发展。许多心理学家和社会科学家认为,大多数人只发挥了十分之一的潜能。就我省银行干部队伍及其工作现状看,更有潜力可挖。从宏观上讲,发挥潜能是一项系统工程,需要制度、体制、环境、条件等外在因素和人的内在动力。但从古今中外无数成功者的实例看,起主导作用的还是内因。