指向精度对光学姿态测量精度的影响分析

为验证光轴指向误差对光学姿态测量精度的影响程度,并为后续实况类设备实现姿态测量提供理论依据,以中轴线法为依据,对算法步骤进行拆分,并对光轴指向误差的影响进行溯源,得出指向误差影响姿态处理结果可从两个方面进行分析。同时对模型内交会算法的直接影响和模型外动态基准的间接影响进行推导分析,将仿真计算和实测数据进行结合验证,获取了在典型中长远光学姿态测量中指向误差200″对姿态角误差不超过0.1°的结论,为现有姿态测量可靠性分析以及后续靶场设备能力拓展奠定了理论基础。

γ-Re_θ转捩模型的标定研究

介绍了γ-Reθ转捩模型,补充了相应的关联函数。基于平板的试验数据在中国空气动力研究与发展中心(CARDC)的trip软件平台上对该关联函数进行了标定,并研究了关联函数的变化对转捩结果的影响规律。通过修正与SST湍流模型的结合,改进了转捩位置后壁面摩擦阻力系数偏低的状况。

实用外形亚跨超流场数值模拟研究

本文给出了实用外形亚跨超流场数值模拟若干新研究成果，包括实用的表面及空间网格生成技术，高效快速、稳定的流场求解方法，即ＬＵ分解方法、利用这套方法研制了实用程序，并对前机身、全机、前机身／进气道等实际问题，进行了较大规模的试算。试算结果与实验数据进行了比较，符合良好，为进一步开发工程上实用的软件打下了良好的基础。

基于磁控管的S波段大功率窄带随机信号源研究

磁控管具有功率大,效率高,体积小,成本低等特点,且输出频谱也与其阳极电压和阴极电流密切相关,据此特性研制了基于磁控管的S波段大功率窄带随机信号源。通过实验探究不同阴极电流和阳极电压下磁控管的输出频谱,并利用微控芯片控制磁控管的阴极电流和阳极电压产生随机变化,实现了大功率窄带随机信号的产生。结果表明,窄带随机信号的中心频率为2.46 GHz,平均输出功率达到1.4 kW,直流到微波的转换效率超过70%。本文研制的大功率窄带随机信号源在通信干扰与抗干扰等领域有潜在的应用价值。

飞机亚跨超绕流的数值模拟研究

本文以Euler方程为数学模型,采用一种高精度的TVD(Total Variation Dimishing)离散格式及一种含近似因式分解的推进迭代方法,求解亚跨超绕流’流场。通过若干算例的试算,证明方法是可行的,可以用来模拟飞机的复杂流场。

螺旋桨非定常滑流的高效数值模拟研究

基于自主研发的大型"亚跨超CFD软件平台"(TRIP3.0),开发了针对螺旋桨飞机的旋转机械非定常求解模块。控制方程采用曲线坐标系下的非定常Euler方程,综合运用动态拼接结构网格技术和双时间步推进方法,重点模拟了双发螺旋桨飞机在螺旋桨转动时的非定常滑流效应。为了保证计算模拟的高效性,引入多重网格技术和大规模并行计算技术。通过模拟某单独螺旋桨验证算例,验证了该方法的可行性。模拟了不同迎角和螺旋桨转速下全机的气动特性,分析了滑流对流场的影响情况,结果表明:螺旋桨滑流对全机流场和气动特性影响明显,并使得升力系数增大。

TRIP2.0软件的确认:DPWⅡ复杂组合体的数值模拟

采用"亚跨超声速计算流体力学软件平台"(TRIP2.0)数值模拟了阻力预测小组(AIAA CFD Drag Prediction Workshop Ⅱ,DPWⅡ)翼/身/架/舱复杂组合体运输机构型,数值模拟采用的多块对接网格、测压和测力的试验结果均来自DPWⅡ,对比计算采用了CFL3D的结果。重点针对DLR-F6翼/身/架/舱复杂组合体构型,详细研究了网格密度和湍流模型对总体气动特性和压力分布的影响,计算结果与相应的试验结果取得了较好的一致。采用SA一方程和SST两方程模型均得到了网格收敛结果;不同的湍流模型对压差阻力影响较小,对摩擦阻力影响较大;不同的网格密度和湍流模型对压力分布有一定的影响。

主动流动控制技术的初步数值研究

利用亚跨超CFD软件平台2.0版本(trip2.0)对几种常见的流动主动控制技术进行了数值模拟,对包括进气道和襟翼等几个算例的流场进行了定常和非定常求解,获得了合理的计算结果,为今后的进一步深入研究打下了良好基础。

用双时间法数值模拟悬停旋翼流场(英文)

本文用改进的双时间法和重叠网格通过求解可压缩的欧拉和Ｎ－Ｓ方程计算了悬停旋翼流场。在双时间法中，我们采用牛顿松弛以加速每个真实时间步中的子迭代。高效的双时间法加上重叠网格使在微机上计算复杂的悬停旋翼流场成为可能，计算结果和实验符合得很好，计算得到的下洗流和载荷证明了我们的方法是可行的。

采用TRIP2.0软件计算DLR-F6构型的阻力

采用"亚跨超CFD软件平台"(TRIP2.0)数值模拟了DLR-F6构型,主要目的是通过计算DLR-F6构型的安装阻力考察TRIP2.0软件的数值模拟精度,并为运输机构型的气动特性计算积累经验。本文数值模拟采用的多块对接网格,测压和测力的试验结果均来自AIAA CFD Drag Prediction Workshop Ⅱ(DPWⅡ),对比计算结果采用了CFL3D的结果。本文详细研究了网格密度、湍流模型对DLR-F6翼身组合体和翼/身/架/舱复杂组合体两种构型的的总体气动特性和压力分布的影响,计算结果与相应的试验结果取得了较好的一致。本文采用SST两方程模型计算两种构型均得到了网格收敛结果;不同的湍流模型对压差阻力影响较小,对摩擦阻力影响较大;不同的网格密度和湍流模型对压力分布影响较小。

30P-30N多段翼型复杂流场数值模拟技术研究

采用"亚跨超CFD软件平台"(TRIP2.0)数值模拟了30P-30N多段翼型的复杂流场,主要目的是考核湍流模型、转捩位置对多段翼型压力分布和典型站位速度型的影响。本文通过求解任意坐标系下的雷诺平均的N-S方程,采用多块对接结构网格技术,在与相应试验结果对比的基础上,详细研究了SA一方程湍流模型、SST两方程湍流模型、不同的转捩位置对该翼型压力分布和典型站位速度型的影响。本文的研究结果表明,采用全湍流模拟方式可以较好地模拟该多段翼型的压力分布,但对速度型的模拟精度较差;模拟试验的转捩位置可以改善主翼附面层与前缘缝翼边界层尾迹区的模拟精度;采用微吸气技术推迟前缘缝翼的转捩位置,可以进一步提高缝翼尾迹区的数值模拟精度。

TRIP2.0_SOLVER的开发与应用

本文介绍了“亚跨超CFD软件平台”2.0版本流场解算器部分(TRIP2.0_SOLVER)的开发工作和应用情况,重点是结构网格部分的开发工作,包括对接网格、拼接网格、重叠网格等多种网格拓扑结构。TRIP2.0_SOLVER采用有限体积法离散雷诺平均的N-S方程,数值模拟绕流飞行器的空间流场和飞行器的气动特性,本文从软件已经具备的基本功能,用户界面的开发、软件测试和和多种网格拓扑结构的应用等四个方面总结了亚跨超CFD软件平台流场解算器(TRIP2.0_SOLVER)的工作进展情况。

WCNS格式在梯形翼高升力构型模拟中的应用研究

采用5阶精度的有限差分格式WCNS-E-5,对梯形翼高升力构型进行了数值模拟。研究了网格收敛性,WCNS格式对网格的依赖性更小。得到了与实验结果相一致的气动特性和压力分布。通过与一些著名CFD软件的计算结果比较表明,相比二阶格式,WCNS格式模拟高升力构型有明显优势,特别在失速迎角附近对流动结构的刻画更准确。同时,验证了程序对复杂外形的模拟能力和鲁棒性。

BLU-SGS方法在WCNS高阶精度格式上的数值分析

高阶精度计算方法的收敛效率是目前CFD重要的研究内容之一。应用多块对接结构网格技术,基于雷诺平均的Navier-Stokes方程(RANS)和五阶空间离散精度的显式加权紧致非线性格式(WCNS-E),针对NLR7301两段翼型和Trap Wing梯形翼两个低速算例,重点研究了BLU-SGS迭代方法应用于WCNS-E高阶精度格式上的收敛效率问题。通过与LU-SGS迭代方法收敛效率和计算结果的比较,研究结果表明:BLU-SGS迭代方法的收敛效率明显优于LU-SGS迭代方法;对于收敛的流场,BLU-SGS迭代方法的计算结果与LU-SGS方法的结果基本相同。

亚跨超 CFD 软件平台研制

亚跨超ＣＦＤ软件平台研制课题的宗旨是综合国内外计算流体动力学的最新研究成果，用计算机软件技术的新发展，建立一个面向对象的计算流体动力学的研究开发环境，加快计算流体动力学最新成果向工程应用的转换速度。本文介绍初级版本的研究进展和研究成果，主要由数值网格生成技术、流场解算器、面向对象的界面设计等三部分组成。

三角翼布局气动特性及流动机理研究

采用流场解算器TRIP2.0(Trisonic Platform version 2.0),在与风洞测力试验比较的基础上,研究了多种跨超声速来流状态下某三角翼布局基本外形气动特性以及前缘涡的产生和发展。数值模拟结果揭示了在不同马赫数、攻角、侧滑角条件下,前缘涡的产生、发展和破裂过程及其对气动特性的影响。在背风区旋涡结构随马赫数的变化关系上,数值模拟结果显示,亚声速旋涡破裂发生在逆压区,破裂从涡轴上开始,超声速旋涡不易破裂,除非在激波的作用下变为亚声速旋涡,该结果在定性上与理论分析结果取得来了较好的一致。对有侧滑角状态下,背风区旋涡的流动特性进行了研究,得到一些有价值的结论。

一种压缩比自适应的快速矢量量化算法

提出了一种压缩比自适应的矢量量化(VQ)编解码算法,将图像预先分为16×16的分块,根据图像块的平滑程度,减少重复搜索的运算量,大幅提高压缩比和编码速度,而解码图像的峰值信噪比(PSNR)只有很少下降。对于10幅标准图像的测试结果表明,与普通VQ相比,该文算法的压缩比平均提高54%,PSNR平均仅降低0.86%。对于单纯背景的图像,压缩比可达到200∶1左右。算法简单,适合硬件实现。

DPWⅢ机翼和翼身组合体构型数值模拟

采用"亚跨超CFD软件平台("TRIP)数值模拟了DPW Ⅲ提供的DPW_W1/W2两种机翼构型和DPW-F6/F6_FX2B两种翼身组合体构型,主要目的是通过两种机翼构型和两种翼身组合体构型的数值模拟,研究网格密度对运输机构型气动特性计算结果的影响。数值模拟采用的多块对接网格来自AIAA CFD Drag Prediction Workshop Ⅲ(DPW Ⅲ),采用National Transonic Facility(NTF)的试验结果和CFL3D的计算结果作对比。详细研究了网格密度对两种机翼构型和翼身组合体的总体气动特性和压力分布的影响。采用SST两方程模型计算两种构型均得到了网格收敛结果,网格密度主要影响压差阻力而对摩擦阻力影响较小,计算结果较好地预测了机翼和翼身组合体外形优化前后总体气动特性的变化量。

跨音速飞机模型试验洞壁干扰数值模拟的初步研究

分别以固壁条件和洞壁附近实测的压力分布，模拟各类实壁和透气壁试验段的洞壁边界条件，利用Ｎ－Ｓ方程数值求解模型在风洞中的绕流场，得出洞壁干扰对跨音速模型绕流的影响和气动力修正结果。初步研究结果表明，该方法能较有效地模拟模型在跨音速风洞中的绕流场，ＧＢＭ０４Ａ模型在０．

跨声速三维非线性洞壁干扰的数值计算

分别以固壁条件和洞壁附近的压力分布模拟各类实壁和透气壁试验段的洞壁边界条件，利用Euler方程和N－S方程数值求解模型在风洞中的绕流场，得出洞壁干扰对跨声速模型统流和气动力的影响。初步的研究结果表明，该方法能较有效地模拟模型在跨声速风洞中的绕流场，经洞壁干扰修正后的GBM－04A模型在0．6m风洞中的试验结果与无干扰参考结果吻合较好。