发汗冷却系统的控制及其特性

本文给出热层三维发汗冷却控制系统的数学模型.在一般情形下,它是一个可变域上分布参数和集中参数混合的非线性控制系统.本文指出:在冷却剂渗流是一维不可压缩的(或一维定常的)条件下,热层的传热和烧蚀问题可以单独求解.针对热防护层的表面烧蚀问题,本文讨论了系统控制方案,阐明简化的条件,研究了一维发汗冷却系统点控制的特性,给出了冷却剂无相变和有相变两种情形的平衡状态解.

一类活动边界域上分布参数的非线性控制系统

本文导出一类活动边界域上分布参数的非线性控制系统，其背景是热防护中的发汗冷却系统．这类系统有第三类边界条件；有活动的外边界，在域内还可以有活动的弱间断面；控制变量一般出现在边界条件中，在特殊条件下还同时出现在方程中．本文从理论上分析了系统的基本特征，提出系统控制的两类模式，研究其数值模拟方法，讨论了系统的开环控制和闭环反馈控制，给出数值结果，并从计算机仿真证明了一维系统的适定性、稳定性、可测性和可控性．

尾迹和地磁效应对航天器表面充电影响的研究

研究尾迹效应和地磁场效应对中低轨道航天器表面充电的影响。根据航天器表面充电机制，采用薄鞘模型；根据电流收集和轨道反演方法进行了数值模拟，给出航天器表面为导体和非导体的平衡电位，并进行了分析研究。数值结果观测和理论分析相符。

有烧蚀的发汗冷却控制系统动态性能的分析和数值模拟

一维有烧蚀的发汗冷却系统是一个可变域上的分布参数控制系统,本文将其转化为固定域上的定解问题。采用二阶精度无条件稳定的Crank—Nicholson隐式差分格式进行动态性能的数值模拟,给出热层温升分布、烧蚀量和烧蚀速度三者随时间的变化规律,以及烧蚀开始时间、结束时间和最大烧蚀速度三者与发汗量的关系等。这一数值模拟方法成功地克服了可变域给数值计算带来的困难。本文还通过理论分析,给出热层表面是否出现烧蚀的临界发汗量、表面烧蚀的终止时间和最大烧蚀速度。

再入等离子体鞘层中斜入射平面电磁波的传播特性

本文研究再入等离子体鞘层中斜入射平面电磁波的传播。采用不变量镶嵌原理,导出了功率反射系数和功率透射系数的计算公式;利用数值计算,讨论了沿程的传播特性,详细分析了入射角、电磁波频率以及烧蚀的影响。本文方法简明,适合于工程计算。

发汗冷却系统的非线性性质

本文研究冷却剂渗流的可压缩住及热层导热系数是温度的函数给发汗冷却系统带来的非线性影响,进行了数值摸拟。并将其和线性结果作了比较。当热层表面控制在不出现烧蚀时,本文给出热层稳态温升分布和压比分布的解析式。

航天飞行器与空间等离子体环境的相互作用

本文阐述了航天飞行器与空间等离子体环境相互作用研究的背景和意义,评论了这一研究的历史与现状,并着重介绍了空间环境对航天飞行器作用的三种不同类型(辐射、充电、耦合电流)及其机制。

采用局部电流平衡模型计算同步轨道航天飞行器上界负电位

本文采用局部电流平衡模型,在无光照条件下,对不同表面材料、不同几何形体的航天器充电情况进行了计算.计算得到的最大负电位代表在同步轨道上飞行的航天器充电时可能达到的最坏情况.计算还得到某些航天材料可能出现多重带电的现象.

河外射电双源中相对论激波和热斑的计算分析

本文用两种介质以相对论的速度相互碰撞的模式,根据相对论理想流体的激波理论,详细计算了射电子源形成初期的主要参数,包括分离速度和激波传播速度.对热斑从星系内过渡到星系际空间准稳定状态的演化过程作了定性的一般讨论.然后用强激波关系对准稳态子源的有关参数进行了近似计算.所得结果与观测数据大体相符.

计入带电粒子入射角度对次级电子效应影响时航天飞行器的带电特性

本文采用由实验得到的带电粒子入射角度对次级电子的影响关系,根据轨道限制电流收集理论,导出了不同几何形体航天器的次级电子数通量表达式;并按局部电流平衡模型,计算了航天器背阴面的带电电位。结果表明,计入带电粒子入射角的影响后,航天器表面负电位的数值有一定减少。因此,在计算航天器表面带电时,应当考虑这种影响。

粉尘气体中激波绕射的数值研究

本文针对稀相气固两相体系，选取双流体耦合模型，综合运用算子分裂技术和高精度高分辨率数值方法，研究了激波在粉尘气体中沿９０°拐角的绕射特性，揭示了固相颗粒及其物性改变对激波绕射特征和波后流场结构的影响。

阈值温度、临界能量与航天器带电特性

采用加权求和方法确定不同能量入射电子对应不同次级(二次发射和反向散射)电子产率公式,用来计算航天材料高压带电的阈值温度T~* 和临界能量E~*,得到了与观测数据较为接近的临界带电特性。文中进一步阐明运用T~* 和E~* 两个概念,可以定性解释航天器带电的复杂特性。

轴对称管口激波绕射诱导的复杂两相流动的数值分析

基于稀颗粒群假定下的双流体简化模型,采用具有高精度、高分辨率的数值方法,研究了粉尘气体中轴对称管口激波绕射诱导的复杂两相流动。得到非平衡两相流动不同于纯气体流动的一些基本物理特征,以及粒子物性参数改变对这些特性的影响。

一类非线性抛物型分布参数控制系统的研究

对一类有广泛应用的活动边界域上非线性抛物型分布参数系统进行建模· 采用将系统转化为固定域系统或转化为集中参数系统的方法 ,从理论上分析了系统的基本特征 ,得出控制变量存在两个临界值 ,大者区分边界活动与否 ,小者区分边界活动后会自动停止与否· 将平面、柱面和球面的一维系统表述成统一形式 ,通过计算机仿真研究了系统开环控制和闭环反馈控制的动态特性 ,数值结果与理论结果一致· 计算机仿真表明系统是适定的、稳定的 。

激波在Laval喷管中传播特性的数值研究

采用高解GRP有限差分方法求解了激波在Laval喷管中的传播特性.按照不同喷管截面形状及入射激波Mach数,得到七种可能的波谱结构。

发汗冷却控制系统的参数辨识

本文针对飞行器再入全程热环境的地面模拟试验和飞行实测研究，应用发汗冷却控制技术，通过热层内点温度测量，引入敏感系数，给出热层加热面表面热流的参数辨识方法，解决了这一参数辨识定解问题的不适定性。由于应用了发汗冷却控制技术，避免了热层表面出现烧蚀，内点测温可以获得全程信息，因此为再入热环境的全程实验研究提供了实现的途径。本文参数辨识的计算结果与正问题的数值模拟结果吻合得很好。

发汗冷却系统的第二类Volterra型积分方程组及其数值解

热防护层表面有烧蚀的发汗冷却控制是一个活动边界域上分布参数的非线性控制系统。在一维问题中,当冷却剂渗流是不可压缩的情形时,本文将热层发汗冷却控制的定解问题表述为第二类Volterra型积分方程组,直接用于计算热层的烧蚀规律,即热层的烧蚀量和烧蚀速度随时间的变化规律,并给出热层烧蚀的开始时间和终止时间与发汗量的关系等。这一方法避免了活动边界给差分格式带来的困难,从而大大地简化了计算,减少了工作量。

树冠火蔓延模型和数值分析

本文计及森林多孔性燃烧床含水量和有机物含量，以及渗流气体的受热膨胀和质量源，建立了树冠火蔓延的一维物理模型，给出火蔓延的控制方程组和定解条件。通过数值分析，得到树冠火蔓延速度特性曲线，研究水份蒸发和有机物热解对树冠火蔓延速度的影响。

中低轨道航天器表面充电中地磁场的影响及其数值模拟

本文研究地磁场对中低轨道航天器表面充电现象的影响．根据航天飞行器带电机制，选用粒子模型，在粒子轨道跟踪的基础上，建立了时间依赖的粒子推进的计算模型，计算了飞行器表面充电的平衡电位，计算结果与观测吻合．

二维动边界发汗控制数学仿真研究

本文给出二维加热且具有表面烧蚀的发汗控制数学模型。采用时间跨半步的交替方法,将二维活动边界分布参数控制方程差分化,得到三对角方程组。对电磁炮弹飞行进行数学仿真后表明:控制参数对温度场和活动边界的控制是有效的;该数学模型符合实际物理过程。从数值角度提供了数学理论问题解析性质的依据,给出了二维温度场特点并讨论了同步烧蚀问题。