简介：临近空间位于航天器人轨与返回的必经区域,也是临近空间髙超声速飞行器长航时飞行空域,空间环境的特殊性决定了飞行器在穿越时必须考虑稀薄大气环境对飞行器气动力防隔热通讯及控制的影响.Boltzmann方程作为描述气体分子速度分布函数演化规律的微分一积分形式,在一定条件下能够描述从自由分子流到连续流全流域流动现象.作为Boltzmann方程的宏观表达形式,矩方程这一经典流体力学方程形式涵盖了Euler方程N-S方程Burnett方程SuperBumett方程及近年来发展的广义流体力学方程一非线性本构关系模型等.由于成熟的CFD数值计算理论及有限矩方程较髙的计算效率,滑移过渡流矩方法相比粒子仿真与Boltzmann模型方程方法具有十分显著的优势和巨大的工程应用潜力.因此,对近年来传统及新型矩方法研究所取得的进展进行归纳总结,并针对关键科学问题开展理论与数值计算方法研究,具有十分重要的理论与工程应用价值.

简介：在外挂物投放过程中,载机对外挂物具有气动干扰效应,产生附加气动力.对于弹性机翼,在外挂物分离投放时,相当于给机翼一个初始扰动,机翼将发生弹性振动,该振动也会对外挂物带来气动干扰效应.通过耦合求解非定常N-S方程刚体六自由度方程和基于模态法的结构动力学方程,对考虑弹性变形的载机外挂物分离投放过程进行模拟,研究了弹性机翼对外挂物的气动干扰效应.研究结果表明：在外挂物分离初期,弹性机翼的干扰对外挂物气动力响应产生显著影响,机翼的主要结构模态频率决定了外挂物气动力的变化频率,并且由载机机翼动弹性变形引起的干扰气动力能占到外挂物总气动力的一半左右.

简介：谐振子弹性系数和阻尼系数的不对称是引起半球谐振陀螺漂移的主要原因。根据半球谐振陀螺的动力学模型,用轨迹图法对谐振子的振动特性进行了研究。轨迹图直观地反映了谐振子的振动特性。当谐振子处于理想状态并且有角速率输入时,谐振子的轨迹图是以一定的角速率进动的标准椭圆。谐振子的非理想性严重影响陀螺的正常工作。当谐振子弹性系数不对称时,谐振子的轨迹图会发生明显变形。阻尼系数的不对称会导致振动平面向最低阻尼轴漂移。因此,消除弹性系数和阻尼系数不对称的影响对提高半球谐振陀螺的精度有重要意义。

简介：本文对三轴转台框架间的动力学耦合问题进行了分析和计算，并给出了三轴转台动力学一般方程。针对某型号转台，给出了它的动力学方程。根据逆系统理论证明了转台模型的可解耦性，并给出了解耦后的线性模型方程。

简介：纳米孔隙内气体流动的理论预测对气体微流控器件的设计和制造具有重要的理论指导作用,文章采用分子动力学方法研究了氮气、氧气和二氧化碳混合气体在平行壁纳米孔隙内的剪切流动特性和边界滑移特性.研究结果表明:随着加入二氧化碳比例的不断增加,混合气体滑移速度不断增大,并且当二氧化碳的比例低于20%时,混合气体流动速度沿孔隙宽度方向呈线性分布;而当比例达到40%后,其速度轮廓将呈现非线性趋势.当二氧化碳所占比例为20%时,随着孔隙宽度的增加,混合气体的整体边界滑移随之减小.探究了混合气体密度和气-固耦合强度对混合气体流动及边界滑移的影响机理.发现随着混合气体密度的减小,气流边界滑移增大;随着气-固界面耦合强度的增强,边界气体分子易被吸附而出现黏滑运动,气体分子在边界处的积聚现象增强,剪切应变率增大,边界滑移减小.

简介：由于激光陀螺固有机抖频率的存在,以及导弹运输、装卸、发射与飞行过程经历的动态环境中振动、冲击、过载等激励,导致激光陀螺在导弹上使用输出精度差。应用多体系统传递矩阵法,建立了激光陀螺捷联惯性测量组合减振多体系统动力学模型,分析激光陀螺固有抖动和导弹振动冲击对激光陀螺输出精度的影响。通过对减振系统动力学模型进行仿真,获得了激光陀螺抖动和导弹冲击环境下激光陀螺捷联惯性测量组合减振系统动态响应。该仿真结果为激光陀螺捷联惯性测量组合减振设计提供理论依据,该分析方法为激光陀螺捷联惯组在导弹上应用提供理论基础。

简介：带宽的保证是三轴陀螺漂移测试转台(以下简称三轴转台)伺服系统设计的主要困难,从使用的角度出发,要求转台伺服系统有较大的带宽,以使三轴转台有较快的响应速度,对干扰有较强的抑制能力,提高三轴转台的跟踪精度,但一些客观因素使带宽指标受到限制,其中机械台体的谐振对带宽的影响是决定性的,本文所讨论的三轴转台动力学模型,是三轴转台控制系统设计的依据.

简介：介绍了在中国科学院力学研究所JF12长实验时间激波风洞上开展的10°尖锥标模的天平测力实验研究结果.JF12激波风洞的实验时间为100～130ms,名义Mach数为7.0,喷管出口直径为2.5m,总焓为2.5MJ/kg,复现了35km高空的飞行条件.采用六分量应变天平,攻角分别为-5,0,5,10和14°,模型长度为1.5m,质量为50kg.实验结果表明,在100～130ms的实验时间里,应变天平的输出信号含有3～4个完整周期,可以通过对天平的输出信号进行平均直接获得气动力/矩测量结果,而不再需要进行加速度补偿,且气动力系数重复测量的不确定度小于2%.JF12激波风洞气动力系数的测量结果与传统高超声速风洞的结果符合得较好,表明在2.5MJ/kg的总焓下,真实气体效应对该模型气动力特性的影响不明显.

简介：激波作为气体动力学最具特色的基本物理现象之一。表现出强间断与非线性的物理特征.激波能够在超/高超声速气流内部诱导漩涡,生产复杂的气体物理过程;激波能够诱导热化学反应,构成了高温气体力学和凝聚态爆轰动力学的学科基础;激波还能够压缩可燃气体实现其自点火,形成能够以超声速自持传播的燃烧反应带;而激波管则是一种广泛应用的实验技术,发展前途是无限的.

简介：普通活塞在管道中运动，不论活塞速度高低都能驱动产生激波．空心活塞在管道中运动与普通活塞不同，当其运动Mach数低于壅塞Mach数，活塞前不会形成运动激波；只有活塞运动Mach数超出壅塞Mach数，才能驱动产生激波．壅塞Mach数由空心活塞中心孔直径、长度和内壁面摩擦系数以及外直径横截面积决定．火车通过隧道类似空心活塞在管道中运动．将火车车箱与隧道间的空隙换算成有效水力直径后，可利用空心活塞在管道中运动计算壅塞Mach数的方法，求出火车通过隧道出现激波的条件．文章提出一种新颖的间接测量列车平均摩擦系数新方案．

简介：文章提出了一种采用圆柱形汇聚激波实现可燃气体点火特性研究的新方法．通过采用激波动力学理论合理地设计壁面型线，将激波管中产生的平面运动激波近乎连续地转变为扇形区内圆柱形汇聚激波．以氢氧预混气体为考察对象，开展了相关激波管实验，实现了可控圆柱面激波汇聚诱导点火．实验发现两种点火现象：强点火和弱点火．在强点火过程中，点火由入射激波直接诱导产生；而在弱点火过程中，点火则是在波后气流经历热压缩过程后发生．

简介：准确地给出激波位置信息对于激波装配极为重要.但是,在使用计算流体力学（computationalfluiddynamics,CFD）方法模拟复杂流动时很难准确地给出激波的位置.根据激波捕捉得到的流场信息确定的激波位置往往带有极大误差,在定常问题的模拟中,这种误差可以随着迭代逐渐消除,然而在非定常问题的模拟中,这种误差往往会积累甚至导致计算崩溃.文章将基于特征线理论的激波辨识技术应用到激波装配中,根据已有流场信息准确判断激波的位置.对于定常问题,该方法的应用加速了收敛速度;对于非定常问题,该方法的应用可以极大地避免初始误差的产生.

简介：为研究转捩与湍流对激波边界层干扰及底部流动结构的影响,文章选取了二维与三维高超声速双斜面进气道模型与大钝头着陆器模型,并使用γ-Reθ转捩模型开展数值模拟研究.研究表明,对于二维进气道模型,随着前缘钝度的增加,激波边界层干扰位置前移,分离区变大,与层流流动情况相比,有转捩流动发生时,激波边界层干扰位置后移,同时分离流动强度变弱,分离区缩小;对于三维进气道模型,其拐角附近的分离流动呈现明显的三维特征,转捩流动也存在三维流动结构,与静风洞状态相比,噪音风洞状态下,有转捩流动发生,对壁面热流影响较大,对激波系影响很小.对于着陆器模型,底部流动发生转捩,使得底部流动由不稳定非定常的流动结构变为稳定定常的流动结构,这有益于姿态控制设计.

简介：流体力学界面不稳定性及其后期的界面混合现象,是一种十分复杂的多尺度非线性物理问题,在惯性约束聚变、天体物理以及水中爆炸等领域有着广泛的应用前景,对该问题的研究不仅具有很高的学术价值,而且对促进相关领域的发展具有重要意义.中国工程物理研究院流体物理研究所基于Euler有限体积方法,发展了适用于可压缩多介质黏性流动具有多亚格子尺度模型的大涡模拟程序MVFT,并评估分析了不同亚格子尺度模型对界面不稳定性及界面混合的模拟能力;提出了流场非均匀性对R-M不稳定性影响的问题,并在激波驱动轻重气体双模扰动R-M界面不稳定性实验中成功应用并解读了新的实验现象和规律,在此基础上进而开展了反射激波作用下两种初始非均匀流场界面不稳定性引起的界面混合数值模拟研究,探讨了流场非均匀性对激波反射后强非线性阶段界面不稳定性发展、演化规律的影响,近期还对非均匀流场R-M不稳定性的演化规律、初始流场非均匀性和初始扰动效应及其影响的物理机制进行了分析和研究.

简介：针对甲酸乙酯(H(CO)OCH2CH3)与羟基自由基(OH)的反应动力学展开了理论与实验研究.在理论方面,首先通过量化计算得到了在M06-2x/ma-TZVP水平下准确的反应势能面,随后利用多结构-扭转(multi-stucturetorsionMS-T)方法对转动非谐效应进行了研究,获得了非谐校正系数,最后基于传统过渡态理论并考虑Eckart隧穿效应获得了200~2000K温度范围的反应速率常数.在实验方面,开展了激波管实验来测定H(CO)OCH2CH3与OH的反应速率常数,基于激光吸收光谱技术探测OH自由基306.7nm的吸收线,并对反射激波后高温反应过程的OH浓度变化进行测量,从而获得了900~1321K温度范围的反应速率常数,并论证了理论计算结果的合理性与准确性.

简介：随着深海技术的不断发展，动力定位系统的在海洋工程上得到广泛应用。动力定位系统通过其控制系统驱动船舶推进器来抵消风、浪、流等作用于船上的环境外力，从而使船舶保持在确定的位置上或沿预期的航迹航行。本文在分析了国际海事组织和国际海洋工程承包商协会对动力定位系统定义及分级要求的基础上，阐述了国外船舶动力定位系统的发展及其应用状况，分析了动力定位系统的组成和工作原理，研究了动力定位系统的各种约束、控制策略、控制技术、推力分配等关键技术，指出动力定位系统精度取决于控制系统和测量系统性能，并提出了发展国产动力定位系统应采用的途径。

简介：经过亿万年自然选择,鱼类进化出非凡高效的游动能力,研究其游动机理,对改善现有潜水器的性能具有重要指导意义.针对类鳗鱼游动问题,采用浸入边界法-格子Boltzmann方法（immersedboundary-latticeBoltzmann,IB-LBM）对三维波动翼进行1×10~8网格大规模数值模拟.在广州超算中心天河-2上模拟了不同振动幅度下正弦波动翼的非定常运动,给出了流场涡系结构及其产生的非定常力,清晰捕捉了仿生翼非定常涡系演化过程.仿真结果表明IB-LBM方法能在较大运动边界情况下保持算法稳定性,也能在较大网格下高效运行.同时精细捕捉不可压非定常流场涡系结构细节,是一种较为理想的仿生运动数值模拟方法.

简介：开展了机器学习在翼型气动力计算和反设计方法中的应用研究,实现了在更大翼型空间范围内,人工神经网络的训练和优化,建立了翼型气动力计算模型,和给定目标压力分布的翼型反设计优化模型.作为机器学习领域兴起的研究热点,人工神经网络的研究工作不断深入,有研究者尝试将其应用于流体力学的学科范畴内.文章实现人工神经网络在翼型计算领域中应用的方法如下:首先通过Parsec参数化方法,围绕基准翼型构造了一定翼型空间范围的翼型库,利用XFOIL进行数值模拟,搭建了和翼型库具有一一映射关系的流场信息库.通过训练和优化神经网络,实现了基于此模型的快速、高可信度的翼型气动力预测,以及新型的翼型优化设计方法.通过自动化编程实现样本库的批量生成,实现了不同翼型空间的样本量下,神经网络的训练和优化过程.实验结果表明,在机器学习领域中,基于神经网络的翼型反设计模型的精确性高度依赖于训练样本量的大小和覆盖范围.

简介：应用流体力学是钱学森提出的工程科学思想在流体力学领域中的体现,倡导从流动特征出发,建立相应的理论模型,然后运用数学方法求解得出理论结果,从而深入分析流动物理.文章以两个方向的研究实例来阐述应用流体力学的具体实践.

简介：气动弹性能量采集旨在将结构气动弹性振动机械能转化为可利用的电能,近年来引起了国内外学者的关注.在气动弹性能量采集系统理论建模的过程中,空气动力建模至关重要,显著影响系统的动力学响应和能量输出分析结果.文章针对当前各类气动弹性能量采集系统的气动建模,对其研究现状进行了综述.首先介绍气动弹性能量采集的研究背景;随后,分别针对基于翼段非流线体平板和机翼结构气动弹性振动的能量采集系统,对相关气动模型进行了总结和讨论;最后,结合现有气动建模的待完善之处,给出了未来可能的发展方向.