高空强爆炸X射线辐照铝靶板动响应的数值模拟

高空强爆炸所产生的X射线辐照至导弹壳体结构时产生的汽化反冲冲量(blow-off impulse,BOI)及热激波,能够引起目标的动响应破坏。现有的Whitener、BBAY和MBBAY理论模型仅能给出一维近似BOI值,无法处理复杂三维情况并给出对应的热激波峰值压力p,因此,对该问题的研究非常依赖数值计算。利用X射线热激波数值计算程序TSHOCK3D对矩形铝靶板在0.1~3.0 keV范围的普朗克黑体温度和220~400 J/cm^(2)辐射能通量下的汽化反冲冲量及峰值压力进行计算,并与理论模型作了对比分析。结果表明,TSHOCK3D程序可以得到可靠的结果,正辐照靶板中心处近似一维工况下的BOI与Whitener、BBAY和MBBAY三个理论模型下的BOI基本相符。通过单变量分析可得,靶板中BOI和峰值压力p均与入射能通量呈近似线性关系;而对于不同的黑体温度,BOI和峰值压力则在1.5~2.0 keV处存在极大值。

仅线圈式电磁超声检测方法与提离特性研究

针对传统永磁体式或脉冲电磁铁式电磁超声换能器(Electromagnetic Acoustic Transducer,EMAT)易吸附铁磁性颗粒导致换能效率下降甚至功能性损坏、难与铁磁性金属材料实现快速分离或移动、探头体积大、难以实现狭小区域等探头不可达区域的检测等难题,提出了一种仅线圈式电磁超声检测的技术实现与建模方法。建立了集仅线圈式EMAT的激励等效电路和检测过程的场路耦合分析有限元模型,分析了仅线圈式EMAT的纵波激励和接收机理,研究了提离对EMAT线圈的等效阻抗、放电电流的高频成分和类直流成分、检测回波的幅值和中心频率的影响。研制了仅线圈式EMAT检测电路,验证了提离的影响规律。研究结果表明:所研制的仅线圈式电磁超声检测系统可以在80 mm厚的铝合金试样中激励和接收纵波,且在0.1 mm提离时,一次底波的信噪比为28.10 dB。当提离由0.1 mm增加至1.0 mm时,二次底波的信噪比由22.21 dB减小至8.01 dB,其中心频率由1.35 MHz下降为1.27 MHz。

一种可调焦离轴两反光学系统精密调校工艺技术研究

针对可调焦离轴两反光学系统的精密装调,提出了一种共基准调校方法,使导轨导向与主镜和次镜光轴均以同一基准进行精确调校,实现导轨运动轴线与主镜和次镜光轴平行。主镜、次镜系统光轴一致性调试采用初调整和精调整两步完成,初调整实现主镜和次镜基本位于理论安装位置,降低装调误差,然后进行计算机辅助装调,实现主镜和次镜光轴一致性精调整,使系统波像差满足要求。实验结果表明:无穷远处系统波像差RMS达到(1/15)λ(λ=632.8 nm),系统衍射分辨率达到0.64″,系统调焦至10 mm处,实测主镜、次镜系统所成焦距为1608 mm,系统分辨率为2.6″,达到设计要求。

高倍率低波前畸变引力波探测望远镜的光学设计

基于离轴四反的方案设计,从同轴反射系统的理论出发,结合高倍率,低波前畸变,以及高杂散光抑制比等特点对天琴望远镜的原理系统进行了优化设计。实现了在捕获±200μrad视场内系统百倍的压缩倍率,其入瞳直径300 mm,波前误差优于λ/80。提高三四镜之间光线转折角度进行杂散光抑制,在保证高质量波前的条件下,其三镜的偏角优化结果为5.5°,且三镜为平面镜的引入,降低了后期加工装调的难度。为了对原理系统的加工装调以及杂散光抑制能力进行验证,建立了该系统下0.5倍的缩比系统,实现了缩比系统的波前误差优于λ/175。经公差分析,原理系统有90%的累积概率其波前误差优于λ/40,满足引力波望远镜的指标要求。

波能装置库仑阻尼力的模拟方法研究

针对振荡浮子式波能装置动力输出系统库仑阻尼力的突变特性导致的计算不稳定问题,本文提出了一种模拟库仑阻尼力的方法。该方法通过以下步骤确保计算过程稳定:当波能装置速度接近0时,采用线性阻尼力代替库仑阻尼力;在每一迭代步内对施加在波能装置上的阻尼力进行松弛。然后,将这一方法植入开源计算流体力学程序DXFlow中,对一种新型波能装置-开孔防波堤集成系统进行数值模拟研究。研究结果表明,该方法可解决库仑阻尼力导致的计算不稳定问题,其中推荐使用的松弛因子范围为0.2~0.3。

离轴反射系统的像差失调量计算方法

基于矢量像差理论,推导了离轴反射系统的失调像差表达式,提出一种高效的离轴反射系统装调方法。通过分析发现失调离轴系统不会引入新形式的像差,只是由于光瞳缩放因子的原因,相较于同轴母系统,其几项初级像差会进行缩放,且高级孔径像差会部分转化为低阶孔径像差;利用Zemax软件对离轴双反系统进行仿真,验证了失调像差表达式,模拟装调的失调量达到了10^(-4)mm数量级。最后,利用该计算方法指导了实际Φ150mm口径离轴双反扩束系统的装调,各初级像差达到10^(-5)(λ=632.8nm)数量级,系统的RMS值达到0.04λ,验证了该像差失调量计算方法的准确性。

特低频电磁波吸收与银河系自由电子气分布

电磁环境中双黑洞并合可辐射与引力波同频率的电磁信号,但低频电磁波有可能被星系介质吸收。电磁波在穿越大气过程中会被吸收,某些频率的电磁波被吸收得多,某些频率的电磁波被吸收得少,被吸收得少的那些频率窗口被称为电磁波的大气窗口。类似地,电磁波在宇宙空间中传播会被星系介质吸收。着重探讨电磁波在银河系空间中传播的吸收问题。研究发现,电磁波穿越银河系空间到达地球存在下限截止频率。天球上不同方向上对应的下限截止频率不同,存在一个分布,该分布与银河系自由电子气的分布密切相关。该文通过对该截止频率分布进行测定从而确定银河系自由电子气的分布。

刮削层内低杂波波散射全波解数值模拟研究

低杂波电流驱动(Lower Hybrid Current Drive,LHCD)是托卡马克的主要辅助加热与电流驱动方式之一,研究表明,低杂波在刮削层内的边界寄生效应会显著降低低杂波电流驱动效率。其中,边界密度涨落引起的波散射会导致刮削层内的低杂波波谱变化,从而改变低杂波功率沉积位置和电流驱动效率。本文使用全波解方法研究全超导托卡马克(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)装置上刮削层内密度涨落导致的低杂波波散射,重点分析不同特征的低频电子密度涨落对波散射的影响。模拟结果表明:密度波包(blob)引起的散射导致低杂波功率流的空间结构的改变,blob造成的背向散射比前向散射更明显;blob内的密度涨落大小主要影响波场扰动幅度,blob的半径主要影响波散射的空间范围,多个blob造成的全场扰动显著增加。

基于VOF方法的规则波下破舱进水数值模拟

文中以某理想客滚船舱段模型为研究对象,基于VOF方法建立两相流体积模型,采用重叠网格和交界面网格技术,分析规则波下不同破口形状舱室模型破舱进水下的运动响应.结果表明:不同破口形状对破舱进水过程的影响主要表现为横摇时域的高频成分,且不同破口形状导致的流量不同.

基于两种波浪数据的施工船舶可作业预报对比

通过对基于全球海浪预报数据和全球海浪再分析数据的施工船舶可作业预报对比,探讨基于全球海浪预报数据的施工船舶可作业预报的可靠性。针对我国未来海上风电场规划,对2种波浪数据的波浪要素以及采用两种波浪数据的起重船大直径单桩可作业性进行对比,选择具有代表性的17个波浪数据点,在船舶可作业性计算中采用基于时-频域联合计算的方法。结果表明,两种波浪数据中对海上风电施工船舶作业影响较大的波高和波周期的均值和方差误差均较小,总体在10%以内。采用两种波浪数据的可作业性的预报误差不超过15%,大部分可控制在5%以内。表明,海浪预报数据进行施工船舶可作业性的预报依然具有较高的可靠性,可以作为海上风电场整体施工难度评价的依据。

不同动力输出系统下多浮体波浪能转换装置性能研究

[目的]旨在对一种兼具防波效果的多浮体波浪能转换装置(MBFWEC)进行动力输出系统控制优化。[方法]应用OpenFOAM程序构建数值波浪水槽,模拟5种不同PTO阻尼(线性阻尼、定常阻尼、线性弹簧阻尼、速度平方阻尼、跳跃阻尼)作用下多浮体波浪能转换装置与波浪的相互作用。同时,比较不同PTO阻尼作用下波能转换装置的能量俘获效率和消波性能。[结果]结果表明,多浮体波浪能转换装置的波浪能俘获效率最高可达52.6%,线性弹簧阻尼和跳跃阻尼作为基于线性阻尼的优化,对波浪能装置的波浪能俘获和防浪消波效果有一定程度的影响。综合考虑波浪能俘获和防浪消波作用,线性阻尼相比线性弹簧阻尼和跳跃阻尼更有优势。[结论]通过研究,找到了定常阻尼、速度平方阻尼等PTO的优势波浪区间,对多浮体的PTO阻尼设置优化有一定参考意义。

GPS授时系统在中波转播台站的应用

中波转播台站使用的各发射机和报警系统,因时间设置不同,在长期运行下容易产生误开、误关、误报的情况。引入全球定位系统(GPS)授时系统使各设备时间上同步,可以很好地解决这一问题。GPS授时系统辅助新型定时控制器由GPS模块、时钟模块、控制模块和触摸显示屏4个模块构成,使用GPS授时保证各设备时间统一精确,并采用DS12C887芯片确保断电存储。GPS授时系统操作便捷,可人为校验及定时操作,且自动授时精准,极大程度地避免了时间误差对设备造成的影响。

长线缆传输对冲击波超压信号影响分析及调理电路设计

引线测试法是将长线缆与待测装置传感器连接进行冲击波超压测试的主要方法,测试过程中需多次检查线缆状态,导致测试准备时间过长,且待测装置内部通常采用单一恒流源,难以适应多场景下不同长度线缆的测试需求。针对上述问题,设计了一种适用于长线缆传输的调理电路,该电路不仅能够检测传输线缆的通断状态,还可根据现场传输线长度的变化,改变传感器的驱动电流,从而保证信号准确性。测试表明,设计电路能够准确判断电缆线通断状态,并可通过上位机进行可视化显示,在确保信号调理准确性的基础上实现了0~20 mA范围内恒流源可调,有效地提高了仪器在不同环境下的测试效率及通用性。

一种新颖的基于偏振调制器的无码元走离效应的倍频毫米波光载无线系统

为了克服基于马赫-曾德尔调制器(MZM)的倍频毫米波光载无线系统(Radio Over Fiber,ROF)中的MZM存在的直流偏置漂移问题和ROF中的码元走离效应,本文提出了一种基于偏振调制器(Polarization Modulator,PolM)的无码元走离效应的倍频ROF系统。在中心站,利用PolM产生±1阶边带信号,利用复合射频(Radio Frequency,RF)信号来驱动PolM,实现将下行数据信号仅调制在+1阶边带上。复合RF驱动信号由两路信号合成,其中一路信号由数据信号通过相位调制器调制RF驱动信号形成,另一路信号是由数据信号经电放大器进行放大形成。在基站,利用光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)反射出部分-1阶边带做上行链路的光载波,实现载波重用;利用透过FBG的±1阶边带在光检测器(Photo Detector,PD)中的拍频产生倍频毫米波信号。在误码率为10-9情况下,经20、40和60公里的传输后,下行链路功率代价分别为1dB、1.2dB和1.22dB,上行链路的功率代价分别为0.5 dB、0.8 dB和1 dB。本文设计的方案能有效地克服光纤色散导致的码元走离效应,极大地提高了系统的传输距离,在ROF系统中具有重要的应用前景。

NCEP/NOAA全球预报产品在江苏近岸及长江口外的精度评估

利用2021年1—7月江苏近岸和长江口外13个测风站、3个波浪浮标的观测数据,与美国国家环境预报中心/美国国家海洋和大气管理局(NCEP/NOAA)全球预报系统的风场、波浪预报数据进行对比。结果表明:与上一代预报产品相比,目前全球业务预报产品在风场预报方面的准确度明显提高,江苏近岸地区的风速预报误差明显小于长江口外地区,24 h风速和风向预报的均方根误差分别为2 m/s和45°。对大风天、大浪天环境下全球预报产品精度的评估表明:大风天风速预报精度在长江口外降低,在江苏近岸无明显变化,风向预报精度在长江口外无明显变化,在江苏近岸提高;大浪天波高、浪向的预报精度分别降低、提高。在台风极端天气条件下,全球预报产品对长江口的风场仍有一定的预报能力,但预报的最大风速的出现时间滞后6~9 h,且无法预报出风速剧烈变化的情况。尝试基于长短期记忆网络方法利用NCEP/NOAA预报及观测改进业务预报,可以改善短期单站预报水平。

飞机对中和偏心拦阻钩索动力学分析

研究装有尾钩飞机对中或偏心拦阻着陆后,计及弯折波在索中的传播情况下拦阻索的动力响应。计算作用在拦阻钩上的冲击载荷和飞机的减速过程。文中以美国BAK-13和E-28拦阻机为例进行计算分析,并用BAK-13拦阻机和各种机型,比较模拟计算和实测值的拦阻最大钩载。结果表明,文中建立的模型和分析结果具有良好的精度,可为飞机—拦阻机相容性及舰载机的拦阻提供参考。

舰载飞机复飞决策技术研究与实时可视化仿真

以准确进行舰载飞机复飞决策为目标 ,开发了基于飞机小扰动动力学模型及简化的终端飞行状态预估方程的两种复飞决策系统 ,并对两种复飞决策系统进行了性能比较。仿真结果表明 ,所研究的复飞决策系统可及时提供指令 ,有效地引导飞机复飞 ,保障了着舰导引的安全。此外 ,还从工程应用的角度出发 ,开发了具有复飞决策功能的自动航母着舰系统的实时可视化仿真平台。

舰载机复飞决策方法仿真研究

在舰载机着舰复飞过程安全性问题的研究中,由于舰载机是在复杂的环境下着舰,会偏离理想下滑轨迹。为保证着舰的安全性,提出了一种安全飞行区域和安全复飞区域相对位置关系的复飞决策方法以提高复飞安全性。建立驾驶员-舰载机系统模型,在定义安全飞行准则的基础上,依据尾钩落点分布和舰尾净高指标,采用仿真手段确定纵向回路安全飞行区域;分析不同距舰距离复飞风险特异性,定义甲板净高和海面净高的概念,制定多因素综合安全复飞区域。明确上述两区域相对位置关系,建立着舰指挥官复飞辅助决策系统。仿真结果表明,提出的复飞决策方法切实可行,设计的复飞决策系统实用可靠,为舰载机着舰安全性的提高奠定了理论基础。

紧凑型自由曲面离轴三反系统设计

针对小型化反射式光学系统的设计要求,采用新型的离轴三反光路形式和自由曲面,实现了F#为1.8,对角线视场角7.5°的紧凑型自由曲面离轴三反系统,光线在系统内多次重叠,系统波像差全视场平均值为0.017λ(λ=10μm)。相比非球面离轴三反系统,该系统具有体积小、透过率高、大视场、无中心遮拦、多波段成像等优点。

基于小扰动动力学模型的舰载机复飞决策系统研究

从提高舰载机着舰安全性出发,提出了满足着舰安全要求的复飞准则,对基于飞机小扰动动力学模型复飞决策系统的实现技术以及复飞边界计算方法进行了研究,并以国外某型飞机为例,利用matlab软件对复飞边界进行了计算,并对复飞过程进行了仿真验证,结果表明基于小扰动动力学模型的复飞决策方法切实可行。