钢铁冶炼高炉协同处置冶金尘泥固废的冷态流动数值模拟研究

本文根据“双碳”背景下发展循环经济的客观需求,针对目前工业固废处置能力差的问题,提出了开展工业窑炉协同处置固废的技术路线。利用流体仿真软件和双欧拉模型,重点研究在典型高温工业窑炉——炼铁高炉中协同处置冶金尘泥这种含铁固废的冷态气固两相流动场。建立了从固废颗粒入炉到充分流动的全过程冷态流动模拟,分别得到了气相侧和颗粒侧的速度分布及组分分布。结果表明:在采用20%固废原料掺混比的条件下,高炉冷态流动场在120 s全过程流动中在80 s内达到流动稳定,固废颗粒与铁矿石颗粒在流动场上具有高度一致性,验证了高炉协同处置冶金尘泥固废在冷态流场特性方面的合理性和可行性,对指导固废资源化以及高炉仿真模拟研究具有指导意义。

飞行器姿态角解算的全角度双欧法

为了实现飞行器超机动飞行情况下姿态角的连续解算,将传统双欧法进行了改进.通过引入判别函数使得数值模拟过程中正反欧拉角能一一对应,克服了欧拉方程的奇异性,消除了传统双欧法须限定俯仰为[-90,°+90°]的限制,从而将正反欧拉角取值范围扩展到了全角度,实现了飞行器的任意姿态角连续解算.采用改进的双欧法数值模拟了飞机斤斗飞行动作,时间积分采用了变步长龙格库塔方法,结果表明该方法简单有效,能得到连续的高精度解.

双欧法在克服伞-弹系统欧拉方程奇异性中的应用

文章针对伞弹系统欧拉方程奇异性 ,利用正、反欧拉方程精华区、奇异区呈倒挂的原理 ,建立了一套与飞机不同的反欧拉系统。将这套双欧系统应用在克服伞 -弹系统欧拉方程奇异性中 ,取得了满意的结果。同时对双欧法与四元数法计算结果进行了对比验证 ,从而更加清楚地看到了四元数法的方法缺陷和不足 ,为进一步能将双欧法应用于伞

双欧法与四元数法的应用比较

对解决欧拉方程奇异性的双欧法和四元数法进行了对比研究。四元数法从理论上讲比较完美，但实际应用中存在较大的累积计算误差，从而影响计算精度；双欧法利用正、反欧拉方程间精华区倒挂关系进行分区交替运算，把精华区扩展到全域，不仅根除了奇异性，而且计算误差小。因此，对于解决欧拉方程奇异性来讲，双欧法要优于四元数法。

基于欧拉方程的一种机翼气动弹性计算方法

利用一种双时间方法求解三维非定常欧拉方程,采用无限插值理论生成0-H型代数网格,考虑了机翼变形时的网格生成问题,通过与气动力方程的联立求解,在时间域内用二阶龙格一库塔方法求解机翼弹性运动方程。计算结果表明,本文计算方法具有较高的计算效率,所计算的颤振临界速度与风洞实验一致。

一个包含Smarandache Ceil函数的对偶函数及Euler函数的方程及其可解性

对于给定的自然数n,k,且k≥2,Smarandache Ceil函数的对偶函数珔Sk(n)定义为珔Sk(n)=max{x:x∈N:xk|n}。文中基于∑ d|n Sk(d)=φ(n)的可乘性并运用初等方法分类讨论研究了方程∑d|n Sk(d)=φ(n)的可解性,证明了该方程有仅有限个正整数解,并给出了该方程的所有正整数解。

基于Fluent废塑料薄膜旋风分离过程的研究

采用旋风法对不同密度的废旧塑料薄膜进行分选,运用Fluent流体仿真软件中的欧拉双流体模型,对废塑料薄膜颗粒在旋风分离器中的运动进行了模拟仿真。根据不同种类废塑料颗粒的密度不同,所受重力以及在旋风分离器中所受离心力不同,将会产生不同的运动轨迹,使用旋风分离器将其分离,得出不同风速大小、不同颗粒直径时的分选效率,找出最适合的风速和颗粒粒度大小,从而使不同种类塑料颗粒达到高效分离,为进一步处理塑料垃圾奠定基础。

基于惯性测量系统的人体运动捕捉技术

通过对人体运动捕捉技术的研究,引入对偶四元数姿态变换方法,利用惯性姿态测量系统捕捉手臂关节的运动角速度、运动加速度、运动轨迹等信息。结合惯性传感器捕捉的人体肢体段的运动学参数,建立虚拟人体棒状骨架模型,实时驱动虚拟人手臂运动。实验结果表明,对偶四元数变换的方法结合了四元数旋转和对偶数平移的特点,避免了在大角度下欧拉角产生的奇异现象;对比图像捕捉系统,惯性运动捕捉系统能够方便获得运动姿态数据,快速建立虚拟人体结构模型。

某自旋微小空间飞行器运动过程研究

为研究某自旋微小空间飞行器入轨运行一周的运动情况,建立各主要坐标系描述飞行器的运动状态。考虑较高轨道的空间环境因素对飞行器运行过程的影响,建立了飞行器轨道动力学模型和基于欧拉方程的姿态动力学模型。采用双欧法进行仿真计算,得到了飞行器入轨运行一周的轨道和姿态参数情况。结果表明:高轨道空间空气密度极低,飞行器主要受地球引力、太阳辐射压力及大气阻力的影响,靠自身旋转稳定,运动轨迹近似圆形,运行一周后轨道增高4.66 km,滚转角和偏航角产生波动,变化小于±0.04°;俯仰角随时间逐渐增大,变化幅度近似360°。

非结构运动网格下的三维机翼颤振数值分析

利用非结构运动网格技术,考虑三维机翼弹性变形求解三维跨音速非定常流场,同时耦合多自由度结构运动方程进行跨音速标模算例AGARD445.6机翼的颤振数值分析。采用的流动控制方程为三维非定常Euler方程。用中心有限体积法进行空间离散,用双时间隐式方法进行时间推进。数值分析获得的颤振临界速度与马赫数关系曲线明显反映了跨音速颤振临界速度随马赫数变化出现“凹坑”的物理特征。同时,数值分析结果与风洞实验结果一致性较好验证了所使用的方法。

克服欧拉方程奇异性的方法研究

通过一个具体算例对四元数法和双欧法进行了研究和比较，澄清了四元数法应用中的几个问题，并且发现双欧法比四元数法能更好地克服欧拉方程的奇异性。

基于扩展克雷洛夫角的全姿态导航解算方法

传统的克雷洛夫角法经过三次坐标轴旋转后得到姿态矩阵,此方法的缺点是当中间角接近±90°时,会出现退化现象,且姿态解算精度与三次旋转顺序相关联。针对以上克雷洛夫角法的不足,提出一种基于四次旋转的扩展克雷洛夫角的全姿态导航解算方法。首先,由计算得到的四次旋转下的克雷洛夫角坐标变换矩阵和角速度方程判断四个角度存在的冗余性,并进行约束。其次,为了得到导航姿态的唯一响应,提出一种因果约束策略,对四个角度进行约束,最终得出仅以外环轴角为因变量的控制策略,进而完成全姿态导航解算。结合试验数据和综合仿真结果表明:当外环轴角在不同区域内采取不同的控制策略时,导航解算在全范围内不存在奇异值问题,且最终导航解算得到的四个姿态角误差小于7.2″,具备较高的精度。

双欧控制法在运载器水弹道中的应用

潜射导弹运载器采用水平发射、垂直出水攻击方式时,常规的水弹道控制系统因欧拉姿态角奇异等问题难以正常工作。采用正反欧拉角2套姿态描述系统,利用各自的奇异特点,设计了在弹道初始阶段利用正欧拉角控制规避和爬升弹道、末期利用反欧拉角精确控制出水俯仰角至90的双欧拉控制法,并进行了仿真试验。仿真结果表明,利用双欧拉控制法既可以保证弹道数据的直观性,又可大幅提高运载器出水俯仰角的控制精度。该方法不但可以用于运载器水弹道控制方案设计,亦可用于同类别的涉及大姿态机动的控制系统设计。

双时间隐式方法求解非定常绕流的相关问题

空间采用三阶精度的WeightedNND(WNND)格式,时间方向则采用具有二阶精度的双时间步隐式方法求解二维非定常Euler方程,数值模拟了NACA0012翼型俯仰强迫振动流场,讨论了内迭代步数、内迭代收敛判据以及物理时间步长对计算结果、计算效率与计算CPU时间的影响,并将计算结果与实验值进行了比较。

空间五杆RRCCR机构的位移分析

为了对空间五杆RRCCR机构的位移分析进行研究,采用对偶四元数进行建模,根据矢量间的几何关系推导出只含有4个对偶角的封闭方程。展开封闭方程,寻找关系式,分解对偶数的初级部和对偶部,通过符号计算,消去两个对偶角,导出含有输入角和输出角的一元八次输入输出方程,最后求出其余变量。通过数字实例进行验证,表明了空间五杆RRCCR机构位移分析的解析解个数是8个。

角速率输入下两种姿态描述模型的讨论

由于捷联惯导中四元数模型会产生系数矩阵条件数不为1和弱的刚性问题导致求解发生错误,这时采用双欧模型描述会有更好的效果。双欧法利用正、反欧拉方程间精华区倒挂关系进行分区交替运算,把精华区扩展到全域,不仅根除了奇异性,而且计算误差小,误差没有增长趋势。文中从科学计算的角度,较为充分地分析了两种姿态描述模型的特点与不足,并做了圆锥运动环境下相关的数字仿真进行了验证,发现双欧法优于四元数模型。

Euler方程的分裂型通量分裂双时间步隐式方法

传统隐式方法有格式复杂、计算量大等缺点,在Euler方程的差分离散过程中,利用算子分裂思想,结合通量分裂法、双时间步法等隐式离散方法,构造了一种更简单的分裂型隐式计算方法.通过对典型空气动力学问题的计算,检验了该方法的有效性和可靠性,并对其性能做了具体讨论.该方法具有稳定性好、时间步长约束小等隐式格式的普遍优点,同时具有格式简单、程序易实现等优点;避免了传统隐式方法单步推进时的方程组常规求解及矩阵求逆过程,计算量小;比LU-SGS方法收敛速度快.

跨声速颤振计算方法研究

采用改进的弹簧近似方法,以ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)描述的Euler方程为控制方程,耦合结构运动方程,计算了Isogai机翼模型的颤振边界。气动力求解采用双时间推进,外时间为物理时间,与结构运动方程同步;结构运动方程求解采用Rayleigh-Ritz方法,时间推进也采用双时间法,节省了大量计算时间。研究表明,计算结果与参考文献提供的结果吻合良好,证明了所提出的跨声速颤振计算方法的准确性。

基于L1自适应方法的尾坐式无人机控制律设计

针对一种新型尾坐式无人机展开研究。在建模中为解决机身倾转过程中俯仰角奇异性的问题,结合其构型特点采取双欧法进行建模;对于其飞行过程中易受干扰的问题,采用L1自适应方法设计其控制律,以保证无人机在模态转换过程中具有良好的操稳特性。通过仿真实验验证了模型与控制律的有效性。仿真结果表明:该控制器能够克服飞行器在飞行过程中模型参数变动及其他不确定性干扰,为尾坐式无人机飞行控制律的设计与工程实现提供了一种新的方案。

对《离散数学》中三个公式、定义及定理的研究

本文对《离散数学》中三个公式、定义及定理进行了充分的研究及透彻的分析,分别给出了这三个公式、定义及定理的简化形式及其规律,使得它们变的浅显易懂。而这些无论对老师还是对学生都是十分重要的。