针对类美国末段高空域防御(Terminal High Altitude Area Defense,THAAD)系统的红外导引头外形,开展了气动光学效应计算分析,并将其用于飞行器设计。利用国家数值风洞工程高速流场计算软件NNW-HyFLOW,考虑热化学非平衡效应和材料传热耦...针对类美国末段高空域防御(Terminal High Altitude Area Defense,THAAD)系统的红外导引头外形,开展了气动光学效应计算分析,并将其用于飞行器设计。利用国家数值风洞工程高速流场计算软件NNW-HyFLOW,考虑热化学非平衡效应和材料传热耦合效应,对导引头典型状态的流场进行了模拟,获得了流场的密度、温度、压力等参数和窗口的温度场参数。基于流场参数,利用HyFLOW气动光学传输效应计算功能,开展了红外光学传输成像计算;利用HyFLOW气动光学辐射效应计算模块,开展了流场和光学窗口的热辐射计算。计算结果表明,类THAAD导引头在30 km以上飞行时,流场和光学窗口基本不会影响目标信号的光学传输成像,但流场和窗口的热辐射效应会对导引头识别目标造成影响。不过随着飞行高度的升高,这种影响会减小。展开更多
科学的试验设计方法能够显著提高学术研究和工业生产的质量和效率。以空气动力学试验设计为背景,介绍了现代试验设计方法的研究进展:总结了风洞试验中单因子试验设计方法 OFAT(One Fact at A Time)和现代试验设计方法MDOE(Modern Design...科学的试验设计方法能够显著提高学术研究和工业生产的质量和效率。以空气动力学试验设计为背景,介绍了现代试验设计方法的研究进展:总结了风洞试验中单因子试验设计方法 OFAT(One Fact at A Time)和现代试验设计方法MDOE(Modern Design Of Experiments)在试验目的、组织策略和试验结果 3个方面的区别,分析了现代试验设计方法的优势;从试验样本选取、模型建立和结果分析3个方面梳理了现代试验设计方法的现状,着重介绍了试验设计中的填充设计和序贯设计两大类试验样本选取方法;对所述试验设计方法进行了算例演示;讨论了当前存在的一些关键科学问题和未来研究方向。展开更多
青藏高原地形复杂且气候恶劣,对高原空投伞降和航空安全是巨大的挑战;本文基于数值模拟方法,研究一套适用于高原复杂地形的风场精确模拟方法。本研究首先基于WRF(Weather Research and Forecasting)模式的大涡模拟LES(Large Eddy Simula...青藏高原地形复杂且气候恶劣,对高原空投伞降和航空安全是巨大的挑战;本文基于数值模拟方法,研究一套适用于高原复杂地形的风场精确模拟方法。本研究首先基于WRF(Weather Research and Forecasting)模式的大涡模拟LES(Large Eddy Simulation)方案,研究青藏高原大涡模拟方法,构建一套降尺度至40 m水平分辨率的WRF-LES系统。然后,基于青藏高原大风个例,通过敏感性试验研究,评估LES方案和地形高程数据对风场模拟影响。其外,对LES方案的标准亚格子湍流应力模型中参数进行分析,得到青藏高原风场模拟的最优方案组。最后,进行批量试验,检验该方案对高原风场模拟的适用性。试验结果表明:(1)40 m分辨率的WRF-LES系统可模拟得到更精细和准确的风场信息,模拟风速平均绝对误差MAE(Mean Absolute Error)较ACM2方案减小1.4 m·s^(-1)且均方根误差RMSE(Root Mean Square Error)减小1.81 m·s^(-1);(2)高精度地形资料ASTER的接入可以改善模式对风场模拟的效果,各项误差较模式默认地形模拟结果均存在约0.2 m·s^(-1)的改善;(3)LES方案采用基于1.5阶湍流动能方案且常数项系数为0.1时模拟效果最佳,MAE为1.56 m·s^(-1)且RMSE为2.06 m·s^(-1)。批量试验验证了大涡模拟方案对于青藏高原边界层风场模拟具有较强的适用性,40 m分辨率区域风场模拟效果明显优于中尺度模拟效果,可为高原空投伞降提供准确的风场信息。展开更多
文摘针对类美国末段高空域防御(Terminal High Altitude Area Defense,THAAD)系统的红外导引头外形,开展了气动光学效应计算分析,并将其用于飞行器设计。利用国家数值风洞工程高速流场计算软件NNW-HyFLOW,考虑热化学非平衡效应和材料传热耦合效应,对导引头典型状态的流场进行了模拟,获得了流场的密度、温度、压力等参数和窗口的温度场参数。基于流场参数,利用HyFLOW气动光学传输效应计算功能,开展了红外光学传输成像计算;利用HyFLOW气动光学辐射效应计算模块,开展了流场和光学窗口的热辐射计算。计算结果表明,类THAAD导引头在30 km以上飞行时,流场和光学窗口基本不会影响目标信号的光学传输成像,但流场和窗口的热辐射效应会对导引头识别目标造成影响。不过随着飞行高度的升高,这种影响会减小。
文摘科学的试验设计方法能够显著提高学术研究和工业生产的质量和效率。以空气动力学试验设计为背景,介绍了现代试验设计方法的研究进展:总结了风洞试验中单因子试验设计方法 OFAT(One Fact at A Time)和现代试验设计方法MDOE(Modern Design Of Experiments)在试验目的、组织策略和试验结果 3个方面的区别,分析了现代试验设计方法的优势;从试验样本选取、模型建立和结果分析3个方面梳理了现代试验设计方法的现状,着重介绍了试验设计中的填充设计和序贯设计两大类试验样本选取方法;对所述试验设计方法进行了算例演示;讨论了当前存在的一些关键科学问题和未来研究方向。
