多策略改进的蜣螂搜索算法优化3DDV-Hop节点定位

为了提升传统3DDV-Hop算法的定位精度和稳定性,提出了MIDBO-3DDV-Hop算法。该算法利用多策略改进蜣螂搜索算法(multi strategy improvement dung beetle optimizer, MIDBO)来提高3DDV-Hop算法的定位精度。该算法通过通信半径分级方法细化跳数,使用加权平均跳距来修正节点之间的跳距误差。MIDBO算法引入立方混沌初始化和反向折射机制来初始化算法种群,采用变螺旋策略增强全局搜索能力。算法还融入Levy飞行策略和自适应权重因子,以避免陷入局部最优,并平衡算法的收敛性和搜索多样性。通过MIDBO算法对3DDV-Hop算法中未知节点位置进行优化。仿真结果显示,与传统的3DDV-Hop、IPSO-3DDV-Hop和IGA-3DDV-Hop算法相比,MIDBO-3DDV-Hop算法在定位精度、稳定性和收敛速度方面均达到最优水平。

基于多策略改进海鸥算法求解机器人路径规划

针对海鸥优化(SOA)算法在进行机器人路径规划时,存在求解效率慢,局部停滞和寻优精度低等问题,提出了一种多策略改进的海鸥优化(MSOA)算法。首先,该算法引入Circle混沌映射对种群进行初始化,保证了寻优效率;其次,提出了多方向翻筋斗和翻筋斗式跳跃螺旋搜索策略,分别嵌入到算法的迁徙行为和捕食行为中,提高了算法的寻优能力;最后,引入了混合波动非线性碰撞控制因子,能够动态地权衡了算法的局部搜索和全局开发能力。实验结果表明,MSOA算法在测试函数和路径规划上的性能均优于其他算法,对机器人路径规划问题,所提出的算法能够快速准确地避开障碍物,规划的路径长度最小,具有较好的优越性、可行性和稳定性,适用于求解移动机器人路径规划问题。

受堆积体影响的河道3维水流结构试验研究

在河道中存在堆积体大尺度堆积物时,其对水流结构的影响会较丁坝等小尺度岸边结构物发生明显变化。为更深入地认识堆积体对河道水流结构、河床演变等的影响,通过系列水槽试验研究在堆积体影响下的河道3维水流结构,采用ADV测量堆积体影响河段的3维水流流速。通过分析水位及流速在横向、纵向、垂向上的分布得出:在堆积体作用下,堆积体上游段发生壅水,堆积体段水面降低,下游逐渐恢复天然状态;断面纵向最大流速从堆积体段逐渐偏向右岸,且逐渐向河床底部移动,往下游又逐渐上升并恢复至天然状态。主流受收缩加速影响,越过堆积体后,呈水跃流态。受堆积体挤压流路和水流惯性的影响,主流流速在靠近堆积体略下游位置出现最大值,中层和表层的横向流速亦在堆积体下游出现最大值,底层的横向流速在堆积体中心断面出现最大值。横向流速在堆积体段出现了正负值交替,某一水深处的流速为0,在该水深的上层,水流偏向堆积体岸流动,在该水深的下层,水流偏向右岸流动,上下层水流出现了反向流动,同时垂向流速在堆积体段也出现了正负值交替,表明在试验段水流呈类螺旋流流态。受堆积体作用,水流从表层到床面不等宽收缩,在堆积体段水流呈逆时针螺旋流与纵向水跃交互作用,水流呈复杂的3维状态。

某液体火箭发动机燃气路异常压力脉动分析

针对某液体火箭发动机燃气路内出现的异常压力脉动现象,通过数值仿真获得了螺旋流和分叉流两种流型,提出了两种流型相互切换引起的流动不稳定解释。燃气三通内的螺旋大涡及氢/氧燃气导管内的螺旋流动会引起流阻增大,导致燃气路局部压力跳变。数值仿真、气流试验均复现了燃气路热试过程中的压力跳变现象,获得了燃气路流动稳定性边界。热试结果表明当分流比大于0.5时,燃气路出现异常压力跳变的概率明显增大。数值仿真和气流试验分别表明分流比在0.49~0.58、0.5~0.65范围内会出现两种流型的相互切换,出现异常压力跳变。燃气路的异常压力跳变与燃烧过程及燃烧室压力无关,只与分流比相关。在氢/氧燃气导管内设置十字形挡板不能抑制燃气路的压力跳动现象。经冷态气流试验及热试车验证,整流栅可有效抑制燃气路压力跳变现象。

三维螺旋主缆悬索桥总体构思

构思了由平行多主缆悬索桥扭转而成的三维螺旋主缆悬索桥结构,并建立了数值模型验证其结构可行性。通过多个数值模型模拟了不同扭转角下的结构竖向刚度、横向刚度和抗扭刚度的变化规律。分析表明,随着扭转角的增加,结构的横向和竖向刚度均先明显变大后稍有降低。抗扭刚度随扭转角有降低的趋势,但变化不明显。三维螺旋主缆悬索桥主缆处于全受拉状态,传力途径明确,结构稳定,可以在人行桥和景观桥上应用。主缆会在节间片上产生径向压力,大扭角的三维螺旋主缆悬索桥存在发生弹性突跳破坏的风险。

复杂管路内压力跳变的螺旋流解释

针对液体运载火箭五通出口分支管压力下跳、一级燃增压管入口压力鼓包问题,提出了复杂管路内压力跳变的强螺旋流解释,通过仿真分析获得了两种典型流型,从机理上复现了复杂管路的压力跳变现象。研究结果表明:螺旋流通常产生于带多通的复杂管路中,由Coanda效应与流动不稳定性引起,并伴随着大涡的形成,导致管路流动阻力显著增加,管路局部压力发生跳变。

7.5～18GHz宽带大功率脉冲行波管关键技术研究

本文利用双跳变螺距和双锥形螺旋线结构和合理布置切断和衰减器的方法,并用MTSS软件对高频特性进行模拟计算,研制出一种大功率的宽带脉冲螺旋线行波管。该样管全频带(7.5~18GHz)峰值输出功率大于900W,工作比5%,尺寸310mm×39mm×36mm。

运载火箭增压管路随机性压力跳变机理及试验验证

针对常规在役液体运载火箭一级燃增压路入口的随机性压力跳变现象,通过理论分析、数值仿真及试验验证,提出了燃增压路内存在的两种稳定流型:正常流型和螺旋流型。在随机性扰动的激励下,管路内两种流型发生突变,局部流阻增加,增压管路入口压力产生跳变现象,从机理上复现了燃增压路的随机性压力跳变现象。在此基础上,提出了增加隔板结构抑制燃增压路压力跳变现象的改进方案,试验结果表明,该隔板方案可有效消除燃增压路中的压力跳变现象,也从侧面验证了螺旋流流型的存在。

Super-Compressibility Phenomenon

Super-compressibility and density jump of high-energy field in gases and in condensed matters are established as source of high density energy field in the nozzle with central cone. The nozzle is resonator and dynamic emitter of the fields in spiraled subsonic and supersonic jets. The values of super-accelerations are estimated as result of internal energy changing and decreasing during adiabatic expansion of the gas. Super accelerations in this field provide high energy radiation in continuous media. These phenomena can serve as basis for creation of new sources of energy.

基于曲线特征识别的分区填充算法的研究

路径填充是3D打印切片处理的关键步骤之一,合理的路径规划是保证成型质量及成型效率的基础。针对传统熔融沉积(Fused Deposition Modeling,FDM)成型工艺三维模型切片处理的直线填充和偏置填充存在较多跳转点而影响打印速度的问题,提出基于轮廓曲线特征识别的等距螺旋偏置填充与直角填充相结合的分区填充算法。在等距偏置填充算法的基础上,对同区域偏置填充路径进行螺旋处理,实现同区域无跳转填充;同时对由多条小线段拟合而成的曲线轮廓线在填充前对填充层面进行基于长方形包围盒的曲线特征识别与区域划分,曲线区域用直角填充,直线区域用螺旋偏置填充。通过对含直线孔及曲线孔的实例模型测试与算法对比表明该算法切片处理生成的文件占用空间减小57.71%、切片时间缩短42.59%、打印时间缩短15.67%,进一步提升了3D打印的效率。

运载火箭复杂管路随机性压力跳变机理及抑制

针对3种典型的管路随机性压力跳变现象,通过仿真分析,提出管路中的直角多通结构使管内流动具有非线性的流动多解特性,在特定扰动条件下,会产生多通内的大涡结构及沿分支管的螺旋流动,引起额外的流阻,并导致管路局部压力发生跳变,从机理上复现了复杂管路内的随机性压力跳变现象;在此基础上,提出了增加导流结构/隔板结构抑制多通内大涡流动的改进方案,并针对真实管路结构,开展了管路压力跳变现象的地面复现及抑制改进试验,试验结果表明:3种直角多通结构均存在流动多解特性,增加导流结构可有效消除管路中的随机性压力跳变现象。