基于速度矢量场的无人机实时动态航路规划

针对局域动态环境中无人机实时航路规划展开研究,提出了一种基于速度矢量场的二维动态实时航路规划方法。通过建立不同空间特征区域速度场模型,实现了速度场驱动下的无人机航路规划。文中采用虚拟目标点法解决了速度矢量场航路规划局部陷阱问题;采用探测步长法,实现了无人机机动约束的融合,解决了航路可飞性问题;在动态实时规划应用中,确立了环境信息更新方法,实现了对动态环境的描述。通过仿真验证,表明速度矢量场法能够根据动态环境信息及时规避威胁到达目标点,算法具有良好的完备性和实时性,适用于局域动态环境中的快速航迹规划。

现今全球岩石圈水平速度矢量场及其在地史时期的代表性

空间测量与地球物理资料分别揭示出十年尺度与百万年尺度的全球岩石圈现今绝对水平速度矢量场的基本特征,说明现今全球岩石圈存在显著的总体西向圈层运动。北半球岩石圈现今绝对水平速度矢量以西向为主。南半球岩石圈现今水平运动方向呈现规律性变化,南美大陆一西大西洋岩石圈速度矢量以西向为主,形成西向流;而东大西洋岩石圈速度矢量以东向为主,形成东向流;西向流与东向流在东经45°～160°的澳大利亚一北印度洋区域汇聚,形成全球唯一的强大岩石圈北向流。将全球主要岩石圈块体的现今速度矢量与依据海底磁条带、热点迁移及大陆古地磁资料所确定的一定地质历史时期内的古速度矢量进行综合对比分析与一定的统计分析,发现岩石圈古、今速度矢量场高度相似。主要岩石圈块体的古、今速度矢量,无论其速率大小、还是矢量方向,都非常相近。说明全球岩石圈现今速度矢量场在一定地质历史时期内有其代表性,基本反映了白垩纪以来全球岩石圈的稳态水平运动规律,可能适用于整个中生代。

多无人机编队协同保持的速度矢量场算法

主要对基于速度矢量场的无人机编队协同保持问题进行研究。首先以Leader-follower编队为研究对象,建立了无人机数学模型。在此基础上,借鉴人工势场法,引入相对速度矢量,给出无人机间的引力函数和斥力函数,完成了速度矢量场建模。在速度矢量场作用下,无人机编队能够实现队形保持,并保证无人机之间不会相互碰撞。最后搭建仿真验证平台,验证了该算法的可行性和有效性。

基于速度矢量场的无人机编队防碰撞控制方法

多无人机编队飞行过程中,无人机既要跟随领航者飞行,又要能够避免无人机的机间碰撞。以leader-follower编队和速度矢量场为基础,采用双向通信的信息交互拓扑结构,设计了无人机编队的自主防碰撞控制方法。设计了系统牵引速度和规避威胁速度,依照编队系统中每架无人机的优先级引入速度分量可调参数,动态调整合速度中每个分速度的比例,以保证编队中每架无人机能够躲避其他无人机,同时按照正确的航迹运动。完成了速度矢量场建模,搭建仿真验证平台,验证该方法的可行性。

用PIV技术研究汽油机的缸内气体流场

在一台四气门光学汽油机上,应用激光粒子速度法(PIV)研究了单、双进气门工作时缸内横截面速度矢量场的变化规律,对其空间速度场的平均速度和湍流强度进行了统计分析.结果表明,双气门进气时,缸内不存在明显的大尺度涡流结构,平均速度和湍流强度基本保持稳定;单气门进气时,涡流运动显著加强,进气上止点后150° CA时,速度矢最图上出现明显的大尺度涡流结构,进气上止点后260°CA时大尺度涡流结构边缘出现尺度相对较小的涡旋,平均速度和湍流强度大大加强.

Crookes辐射计内最佳真空度的实验和仿真研究

应用实验和蒙特卡罗(DSMC)方法,研究了Crookes辐射计工作的最佳真空条件。在辐射计内转子可以自由转动的条件下,测量了辐射计转子的转速与腔内真空度的关系,实验表明,转子的转速与腔内的真空度、转子叶片的边长有关。在叶片边长分别为20mm和10mm的情况下,最大转速分别出现在0.1Pa和3Pa。应用DSMC方法,仿真得到了在不同真空度条件下,作用在转子叶片两边的压力差分布,结果表明,在叶片边长分别为20mm和10mm的情况下,最大压力差分别出现在0.1～0.5Pa和2～5Pa。文中给出了腔内稀薄气体的速度矢量图。

有限深两层流体中振荡球形潜体的水动力特性

研究了有限深两层流体中潜浮式球形结构物的辐射问题．在势流理论框架内,基于多极展开理论,提出了两层流体中振荡球形潜体的附加质量和阻尼系数的计算方法,进行了数值计算分析,并且与均匀流中的情况进行比较．结果表明在球形潜体的某个振荡频率范围内,流体的分层效应对球形潜体的附加质量和阻尼系数有重要的影响．同时,对球形潜体振荡产生的自由面和内界面位移场及流域内速度矢量场进行了数值分析．

有限深两层流体中水波与水平圆柱潜体的相互作用

研究了有限深两层流体中表面波模态和内波模态的水波与水平圆柱潜体的相互作用问题。在线性势流理论框架内,建立了两种模态入射波作用下,水平圆柱体绕射势的多极展开求解理论。基于所建立的求解模型,对作用在圆柱体上的波浪力进行了数值计算分析,并且与均匀流中情况进行了比较。结果表明了,在入射波的某个频率范围内,流体的分层效应对圆柱体波浪力的影响是不可忽略的。同时,对流域内的绕射速度矢量场进行了数值分析。

基于离散元模拟的砂土三维临界状态特征研究

对于在室内土工试验很难得到土体临界状态下的颗粒运动、局部孔隙比变化等特征的问题,基于离散元平台,构建了柔性边界条件下的不同初始物理状态的砂土试样的常规三轴数值模型,对不同初始孔隙比的砂土试样的剪切带的演化形成、试样的整体孔隙比和局部孔隙比的变化规律等细观特征进行对比.数值计算结果表明:相对密实的砂土在剪切过程中更容易形成剪切带;剪切带内部颗粒随着加载发生剧烈转动现象,局部颗粒的流动呈现紊流特征;非剪切带上颗粒转动不明显,流动呈现定向特性;不同初始孔隙比的砂土试样,其剪切带上的临界状态孔隙比和偏应力比与初始孔隙比无关,临界状态特征的组构张量不变量的稳定特性,说明其临界状态存在且唯一.