稀薄气体自由分子流到连续流跨流域气动力热绕流统一算法研究 被引量：5

1

作者 李志辉 彭傲平 +1 位作者 吴俊林 张涵信 《载人航天》 CSCD 2013年第2期81-91,共11页

研究描述各流域气体流动输运现象统一的Boltzmann模型方程及数值求解方法,发展气体分子运动论离散速度坐标法,建立直接求解分子速度分布函数耦合迭代数值格式;研究可用于高、低不同马赫数绕流问题的Gauss型离散速度数值积分法,建立模拟... 研究描述各流域气体流动输运现象统一的Boltzmann模型方程及数值求解方法,发展气体分子运动论离散速度坐标法,建立直接求解分子速度分布函数耦合迭代数值格式;研究可用于高、低不同马赫数绕流问题的Gauss型离散速度数值积分法,建立模拟各流域高超声速气动力、热绕流问题气体运动论统一算法与并行计算技术。对稀薄气体自由分子流到连续流不同Knudsen数、高低不同马赫数球体、钝锥外形、飞船返回舱再入飞行环境等绕流问题并行计算与算法验证分析,证实统一算法用于高稀薄自由分子流到连续流高超声速飞行器气动力、热绕流问题求解的可靠性,揭示飞行器跨流区不同高度高超声速绕流现象与变化规律。 展开更多

关键词 BOLTZMANN模型方程 速度分布函数 离散速度坐标法 并行计算 跨流域高超 声速绕流 统一算法 航天再入飞行器

在线阅读 下载PDF 职称材料

超高速碰撞碎片云的激光阴影照相技术 被引量：18

2

作者 柳森 谢爱民 +3 位作者 黄洁 李毅 罗锦阳 石安华 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期35-39,共5页

为研究超高速碰撞过程中所产生碎片云的特性,在中国空气动力研究与发展中心超高速碰撞靶上建立了激光阴影照相系统。该系统由YAG激光光源、阴影仪和成像系统组成,在采用补偿式滤光[1]等技术后,获得了撞击速度v≈6km/s时清晰的碎片云图... 为研究超高速碰撞过程中所产生碎片云的特性,在中国空气动力研究与发展中心超高速碰撞靶上建立了激光阴影照相系统。该系统由YAG激光光源、阴影仪和成像系统组成,在采用补偿式滤光[1]等技术后,获得了撞击速度v≈6km/s时清晰的碎片云图像。本文对该系统的工作原理、系统构成以及调试情况进行了介绍。试验结果表明:(1)该系统可以获得清晰的超高速碰撞碎片云图像;(2)扩束镜、成像物镜质量本身是影响碎片云激光阴影成像质量的主要因素;(3)各光学元件的不同结构及不同放置也会严重影响阴影成像质量。 展开更多

关键词 超高速碰撞 碎片云 阴影 照相技术 空气动力研究 成像质量 碰撞过程 照相系统 发展中心 激光光源 成像系统 撞击速度 工作原理 系统构成 试验结果 光学元件 YAG 补偿式 扩束镜 图像 清晰

在线阅读 下载PDF 职称材料

超高速撞击混凝土冲击压力测量与分析 被引量：9

3

作者 牛雯霞 黄洁 +4 位作者 罗锦阳 简和祥 郑蕾 罗庆 柳森 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期242-246,共5页

通过试验和仿真手段初步获得混凝土靶体内部冲击压力的测量方法。依据冲击波理论和混凝土材料的应力-应变特性,分析了混凝土超高速撞击过程中的冲击波传播规律。采用高速圆柱弹丸直接撞击混凝土靶体进行载荷加载和靶内预埋锰铜传感器进... 通过试验和仿真手段初步获得混凝土靶体内部冲击压力的测量方法。依据冲击波理论和混凝土材料的应力-应变特性,分析了混凝土超高速撞击过程中的冲击波传播规律。采用高速圆柱弹丸直接撞击混凝土靶体进行载荷加载和靶内预埋锰铜传感器进行冲击压力测量的方法进行了试验,获得了靶体内不同位置冲击压力随时间的变化曲线(混凝土靶抗压强度32.5 MPa,弹丸质量30 g,材料为LC4,撞击速度4.25 km/s);采用AUTODYN软件对撞击过程进行了仿真。结果显示:在相同的条件下,试验与仿真的冲击压力峰值、变化趋势基本一致。 展开更多

关键词 超高速碰撞 混凝土靶 压力传感器 信号分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

树脂基防隔热复合材料高温响应分析方法研究进展 被引量：6

4

作者 张军 李伟 +2 位作者 方国东 梁军 孟松鹤 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期739-748,共10页

针对树脂基防隔热复合材料高温条件下复杂的热/力/化学的多场耦合问题,从高温性能预报模型、高温响应求解方法和高温试验测试三方面进行了论述。详细介绍了研究树脂基防隔热复合材料高温响应相关的热解动力学模型、材料高温热物性及力... 针对树脂基防隔热复合材料高温条件下复杂的热/力/化学的多场耦合问题,从高温性能预报模型、高温响应求解方法和高温试验测试三方面进行了论述。详细介绍了研究树脂基防隔热复合材料高温响应相关的热解动力学模型、材料高温热物性及力学性能演化表征方法、材料高温响应模型的求解方法以及表征材料高温响应的多种高温试验测试手段。对上述研究方法的发展进行了评述,并对未来发展趋势进行了展望。本文有助于相关研究人员认识和发展树脂基复合材料在高温下的热力响应分析方法,也可供工程技术人员对这类材料的防隔热性能和高温承载性能进行研究。 展开更多

关键词 树脂基复合材料 高温响应 试验方法 热解 多场耦合

在线阅读 下载PDF 职称材料

稀薄流到连续流的气体运动论模型方程算法研究 被引量：21

5

作者 李志辉 张涵信 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第2期145-155,共11页

通过引入碰撞松弛参数和当地平衡态分布函数对ＢＧＫ模型方程进行修正，确定含流态控制参数可描述不同流域气体流动特性的气体分子速度分布函数的简化控制方程．发展和应用离散速度坐标法于气体分子速度空间，利用一套在物理空间和时间... 通过引入碰撞松弛参数和当地平衡态分布函数对ＢＧＫ模型方程进行修正，确定含流态控制参数可描述不同流域气体流动特性的气体分子速度分布函数的简化控制方程．发展和应用离散速度坐标法于气体分子速度空间，利用一套在物理空间和时间上连续而速度空间离散的分布函数来代替原分布函数对速度空间的连续依赖性．基于非定常时间分裂数值计算方法和无波动、无自由参数的ＮＮＤ耗散差分格式，建立直接求解气体分子速度分布函数的气体运动论有限差分数值方法．推广应用改进的 Ｇａｕｓｓ－Ｈｅｒｍｉｔｅ无穷积分法和华罗庚－王元提出的以单和逼近重积分的黄金分割数论积分方法等，对离散速度空间进行宏观取矩获取物理空间各点的气体流动参数，由此发展一套从稀薄流到连续流各流域统一的气体运动论数值算法．通过对不同Ｋｎｕｄｓｅｎ数下一维激波管问题、二维圆柱绕流和三维球体绕流的初步数值实验表明文中发展的数值算法是可行的． 展开更多

关键词 稀薄流 连续流 气体运动论 BOLTZMANN模型方程 离散速度坐标法 NND有限差分格式 BGK模型方程

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Boltzmann模型方程的气体运动论统一算法研究 被引量：18

6

作者 李志辉 张涵信 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2005年第4期559-576,共18页

从Boltzmann-Shakhov模型方程出发，研究确立含流态控制参数可描述不同流域气体流动特征的气体分子速度分布函数方程；研究发展气体运动论离散速度坐标法，借助非定常时间分裂数值计算方法和NND差分格式，结合DSMC方法关于分子运动与碰... 从Boltzmann-Shakhov模型方程出发，研究确立含流态控制参数可描述不同流域气体流动特征的气体分子速度分布函数方程；研究发展气体运动论离散速度坐标法，借助非定常时间分裂数值计算方法和NND差分格式，结合DSMC方法关于分子运动与碰撞去耦技术，发展直接求解速度分布函数的气体运动论耦合迭代数值格式；研制可用于物理空间各点宏观流动取矩的离散速度数值积分方法，由此提出一套能有效模拟稀薄流到连续流不同流域气体流动问题统一算法。通过对不同Knudsen数下一维激波内流动、二维圆柱、三维球体绕流数值计算表明，计算结果与有关实验数据及其它途径研究结果(如DSMC模拟值、N-S数值解)吻合较好，证实气体运动论统一算法求解各流域气体流动问题的可行性。尝试将统一算法进行HPF并行化程序设计，基于对球体绕流及类“神舟”返回舱外形绕流问题进行HPF初步并行试算，显示出统一算法具有很好的并行可扩展性，可望建立起新型的能有效模拟各流域飞行器绕流HPF并行算法研究方向。通过将气体运动论统一算法推广应用于微槽道流动计算研究，已初步发展起可靠模拟二维短微槽道流动数值算法；通过对Couette流、Poiseuille流、压力驱动的二维短槽道流数值模拟，证实该算法对微槽道气体流动问题具有较强的模拟能力，可望发展起基于Boltzmann模型方程能可靠模拟MEMS微流动问题气体运动论数值计算方法研究途径。 展开更多

关键词 稀薄气体动力学 计算流体力学 BOLTZMANN模型方程 离散速度坐标法 有限差分方法

在线阅读 下载PDF 职称材料

箔条云整体运动性能建模研究 被引量：13

7

作者 李志辉 王鹿受 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期928-931,935,共5页

研究随机动力学理论和统计散布取样技术,建立了对飞行器抛撒"海量"箔条及形成箔条云随机统计模拟方法;使用箔条个体跨流区空气动力特性计算技术,发展飞行力学数值方法计算确定任意时刻箔条个体团飞行的空间位置、速度;研究应... 研究随机动力学理论和统计散布取样技术,建立了对飞行器抛撒"海量"箔条及形成箔条云随机统计模拟方法;使用箔条个体跨流区空气动力特性计算技术,发展飞行力学数值方法计算确定任意时刻箔条个体团飞行的空间位置、速度;研究应用随机动力学加权技术及概率统计分布原理,对箔条云整体性能进行数学建模与仿真分析。研究表明模拟仿真结果与理论预测、实验测试相吻合,提供了一条新的模拟箔条云飘落飞行覆盖范围与整体运动性能及任意时刻箔条个体空间位置、姿态、速度等联合分布技术研究途径。 展开更多

关键词 箔条云 随机动力学 空气动力学 飞行力学 统计计算 建模与仿真

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于气体运动论的差分算法对管道流动数值研究 被引量：1

8

作者 李志辉 毕林 唐志共 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2009年第7期833-846,共14页

从分析研究求解Boltzmann模型方程的气体运动论数值计算方法特点出发,设计了几种求解离散速度分布函数不同精度的差分显式与隐式气体运动论数值格式.通过对不同Knudsen数下一维非定常激波管内流动、二维槽道流问题计算研究与应用测试,... 从分析研究求解Boltzmann模型方程的气体运动论数值计算方法特点出发,设计了几种求解离散速度分布函数不同精度的差分显式与隐式气体运动论数值格式.通过对不同Knudsen数下一维非定常激波管内流动、二维槽道流问题计算研究与应用测试,分析了不同差分格式数值离散效应对计算结果的影响,研究讨论了提高气体运动论数值算法计算效率的途径和差分离散处理所适用的计算准则等问题. 展开更多

关键词 Bohzmann模型方程 气体运动论数值计算 离散速度坐标法 激波管问题 槽道流问题

在线阅读 下载PDF 职称材料

IPC-208B型原子力显微镜大范围扫描三维驱动系统研究

9

作者 刘安平 刘济春 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第16期1936-1940,共5页

设计了一种IPC-208B型原子力显微镜大范围扫描的三维镜体结构,原子力显微镜通过该结构中的步进驱动系统、压电陶瓷扫描器、微悬臂探针及其调节装置共同实现探针针尖的精确位移控制与扫描检测,该镜体采用样本扫描设置突破了压电陶瓷对扫... 设计了一种IPC-208B型原子力显微镜大范围扫描的三维镜体结构,原子力显微镜通过该结构中的步进驱动系统、压电陶瓷扫描器、微悬臂探针及其调节装置共同实现探针针尖的精确位移控制与扫描检测,该镜体采用样本扫描设置突破了压电陶瓷对扫描范围的限制,可使扫描范围达25mm×25mm,采用装配该三维驱动系统的原子力显微镜进行了云母以及聚酰胺检测实验,实验结果表明,所设计的IPC-208B型大范围扫描三维驱动系统检测精度可达到0.1nm,能够实现纳米级检测扫描,该设计提高了AFM检测实验的可操作性和效率,降低了实验成本。 展开更多

关键词 原子力显微镜 纳米检测 镜体结构 样本扫描

在线阅读 下载PDF 职称材料

毫米波与太赫兹波在等离子体中传输特性 被引量：20

10

作者 马平 秦龙 +3 位作者 石安华 陈伟军 赵青 黄洁 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2965-2970,共6页

针对黑障区高速飞行器测控通信研究需求,在激波管设备上开展了Ka波段毫米波与太赫兹波在等离子体中传输特性的实验研究,获得了不同电子密度和碰撞频率的等离子体中传输衰减特性实验数据。采用辅助差分方程的时域有限差分(ADE-FDTD)方法... 针对黑障区高速飞行器测控通信研究需求,在激波管设备上开展了Ka波段毫米波与太赫兹波在等离子体中传输特性的实验研究,获得了不同电子密度和碰撞频率的等离子体中传输衰减特性实验数据。采用辅助差分方程的时域有限差分(ADE-FDTD)方法对实验进行了数值模拟,数值模拟结果和实验结果有很好的一致性。实验结果和数值模拟结果均表明:太赫兹波信号在相同的实验等离子体中传输衰减比毫米波信号小得多,具有更强的穿透等离子体能力;毫米波与太赫兹波信号在等离子体中传输衰减量随着等离子体电子密度的增加而增加,二者的差值也增加;太赫兹波能够作为解决高密度等离子体中电磁波传输的有效技术手段。 展开更多

关键词 毫米波 太赫兹波 电子密度 碰撞频率

在线阅读 下载PDF 职称材料

跨流域三维复杂绕流问题的气体运动论并行计算 被引量：4

11

作者 李志辉 张涵信 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2010年第1期7-16,共10页

通过研究求解描述跨流域三维绕流问题的Boltzmann模型方程气体运动论耦合迭代数值格式,分析气体运动论数值计算方法的内在并行性;从变量依赖关系、数据通信与并行可扩展性三方面开展基于离散速度空间区域分解计算的研究,发展求解稀薄流... 通过研究求解描述跨流域三维绕流问题的Boltzmann模型方程气体运动论耦合迭代数值格式,分析气体运动论数值计算方法的内在并行性;从变量依赖关系、数据通信与并行可扩展性三方面开展基于离散速度空间区域分解计算的研究,发展求解稀薄流到连续流跨流域三维复杂绕流问题的并行算法。通过对不同Knudsen数、不同马赫数、不同攻角三维球体及返回舱绕流的并行计算,计算结果与实验数据和理论分析吻合较好。研究表明,该并行算法负载平衡和并行可扩展性较好,对不同并行计算机系统具有很好适应性,显示直接求解分子速度分布函数的气体运动论计算方法有良好的并行计算特性。 展开更多

关键词 航天器绕流 气体分子运动论 BOLTZMANN模型方程 离散速度坐标法 有限差分法 并行计算

在线阅读 下载PDF 职称材料

MPI并行调试与优化策略在三维绕流气体运动论数值模拟中的应用 被引量：2

12

作者 徐金秀 李志辉 尹万旺 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2012年第5期300-303,F0003,共5页

从求解三维绕流问题的Boltzmann模型方程的数值模拟程序出发,通过研究区域分解并行计算策略,引入输入/输出、通信与CACHE等优化策略,对数值模拟程序进行MPI并行化移植与高性能计算调试。以高空稀薄过渡流区飞行器绕流状态为算例,进行了... 从求解三维绕流问题的Boltzmann模型方程的数值模拟程序出发,通过研究区域分解并行计算策略,引入输入/输出、通信与CACHE等优化策略,对数值模拟程序进行MPI并行化移植与高性能计算调试。以高空稀薄过渡流区飞行器绕流状态为算例,进行了MPI大规模并行计算测试,证实了所发展的MPI并行化区域分解策略及程序优化途径的正确性。研究表明开展的并行化实现能明显地缩短模式计算时间,并取得较好的效果。 展开更多

关键词 并行调试 区域分解 BOLTZMANN模型方程 并行计算 性能优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

DSMC方法中的统计噪声分析 被引量：2

13

作者 李志辉 方明 唐少强 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期1-8,共8页

通过对基于颗粒输运随机统计模拟的DSMC方法模拟准则的分析研究,定义了该方法中统计量的噪声、相对统计涨落及置信度。引入概率论中的切比雪夫不等式,利用正态分布平衡流统计理论,推导出DSMC方法模拟流场宏观速度和温度的统计噪声理论公... 通过对基于颗粒输运随机统计模拟的DSMC方法模拟准则的分析研究,定义了该方法中统计量的噪声、相对统计涨落及置信度。引入概率论中的切比雪夫不等式,利用正态分布平衡流统计理论,推导出DSMC方法模拟流场宏观速度和温度的统计噪声理论公式,并以过渡流区平面Couette剪切流和激波结构内流动为算例进行数值模拟验证与理论分析。结果表明,在一定的置信度下,选择适当的模拟参考值,DSMC统计量的噪声除与样本容量(模拟分子数及统计抽样次数)的平方根成反比例外,速度的相对统计涨落还与流场马赫数成反比,而温度的相对统计涨落与流场宏观参数无关。这为控制DSMC模拟结果的相对统计涨落提供了理论指导和计算依据。 展开更多

关键词 DSMC方法 统计噪声 相对统计涨落 COUETTE流动 激波结构

在线阅读 下载PDF 职称材料