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关键词： 超声速民机   机动飞行   聚焦声爆   焦散计算   广义Tricomi方程  

摘要： 超声速民机在加速、俯冲等机动飞行阶段会产生强烈的聚焦声爆,其全场预测方法是当前国际上研究的热点和难点之一。由于目前无法承受全域非定常计算带来的成本,故而将聚焦声爆全场预测分为焦散计算和波形预测两部分,并在两部分之间迭代求解得到地面聚焦位置和声爆强度。首先,通过耦合求解机动飞行航迹和声射线传播路径,发展了迭代求交点和推进求包络线两类焦散计算方法。其次,在焦散计算和近场计算加中/远场传播之间迭代求得入射波形,作为求解广义Tricomi方程的输入,发展了一套聚焦声爆全场预测方法,并自主开发了预测程序FC-Boom。最后,采用AIAA第三届声爆预测研讨会标模算例和美国SCAMP项目飞行试验算例,验证了全场预测方法和程序的正确性。该工作可作为聚焦声爆抑制和低聚焦声爆设计的基础。

关键词： 过氧化氢   爆炸危险性   联合国隔板试验   克南试验   殉爆试验  

摘要： 为研究推进剂级过氧化氢的爆炸危险性和浓度对过氧化氢危险性的影响,对3种不同浓度(质量分数分别为91%、95%和98%)过氧化氢分别开展联合国隔板试验、克南试验以及包装单元间殉爆试验,研究过氧化氢在冲击波刺激和封闭热刺激下的响应特性。结果表明:在强冲击波(约20 GPa)直接作用下,91%、95%和98%浓度过氧化氢对应的验证板穿孔孔径分别为68、74和76 mm,过氧化氢均表现出了整体爆炸危险性,且浓度越高,传播爆轰的能力越强;在相对弱激波(约2 GPa)刺激下,3种浓度过氧化氢对应验证板均无穿孔情况,表明起爆能力对过氧化氢的整体爆炸危险性具有决定性作用;克南试验中随着过氧化氢浓度由91%、95%和98%依次增加,发生爆炸的临界孔径依次为1.0、2.0和2.5 mm。两者间的一致性进一步佐证了高浓度过氧化氢潜在的整体爆炸风险。在殉爆试验中,随着爆轰波强度的增加,浓度为98%过氧化氢样品的反应剧烈程度虽然不断增强,但仍呈现为负结果。

关键词： 超临界二氧化碳   布雷顿循环   设备参数   循环效率  

摘要： 超临界二氧化碳(S-CO_(2))布雷顿循环具有热能利用率高、结构紧凑、布置简单等优点,耦合反应堆容易实现集成化,适用于小型模块堆的研发。本文建立了简单回热、分流再压缩、再热再压缩及间冷再压缩循环的4种循环布局模型,针对设备等熵效率采用了一种无量纲效率计算方法,计算了不同设备尺寸和工作压比下的设备效率,深入分析了压缩机和涡轮机入口参数及其效率随工况改变对系统循环效率的影响。结果表明:4种循环布局针对不同工况变化趋势相似。其中,主压缩机和涡轮机入口焓值、中间压缩机入口压力及再热涡轮机入口压力都存在对应循环效率最高的最佳值;以分流再压缩循环为例给出了不同功率等级及不同系统最高温度下循环效率随系统压比的变化,并与采用恒定设备效率计算结果进行对比,其结果能更全面客观的反应S-CO_(2)布雷顿循环的特征。

关键词： 贵阳市学科竞赛   数学竞赛   解析  

摘要： 学科竞赛是选拔尖端人才的重要途径之一.文章给出贵阳市2024年学科竞赛数学试卷及其解析.

关键词： 高超声速飞行器   非最小相位   零动态   Byrnes-Isidori标准型   动态积分滑模控制  

摘要： 针对高超声速飞行器非最小相位特性带来的零动态不稳定问题,提出基于B-I(Byrnes-Isidori)标准型的模型变换方法,实现系统内、外动态的解耦。设计了一种动态积分滑模镇定控制方法,构建包含内、外部状态和动态参数变量的增广系统。提出滑模控制参数整定方法实现增广系统的闭环极点配置,使得不同工况和摄动条件下增广系统保持动态稳定,同时外部输出误差平衡点始终为零。所提方法可实现在外部输出精确跟踪的同时镇定不稳定零动态,实现非最小相位高超声速飞行器的纵向轨迹稳定跟踪控制。给出了控制方法的Lyapunov稳定性证明,并进行了恒动压轨迹跟踪和蒙特卡罗仿真。仿真结果表明,动态积分滑模控制方法在摄动条件下保持了较好的跟踪精度和鲁棒性,同时可以有效地镇定系统零动态。

关键词： 超音速旋流分离器   Laval喷管   激波   结构优化  

摘要： 超音速膨胀降温并结合旋流分离技术是一种新型气体液化分离技术,近年来主要应用于分离多组分气体中的高凝点组分。介绍了超音速旋流分离器的2种典型结构;归纳了Laval喷管中凝结相变的理论发展、数值模拟、实验研究和分子模拟4个方面内容;对超音速旋流分离器中的激波问题、结构优化进行了分析总结;大量实验及现场应用证明了超音速旋流分离器具有节能环保、无运动部件、无需添加化学药剂等优势,在天然气净化处理等领域已得到广泛应用。下一步研究可从单组分、多组分气体凝结相变机理、提升液化效率等方面入手,促进超音速旋流分离技术在普冷温区、氢氦低温温区的液化及制冷技术应用。

关键词： 铁路桥   斜拉桥   窄幅流线型箱梁   栏杆基座   涡激振动   抑振措施   风洞试验   数值模拟  

摘要： 为有效抑制大跨铁路桥窄幅流线型箱梁的涡激振动,以某主跨335 m的窄幅流线型箱梁铁路斜拉桥为背景,设计、制作缩尺比1∶30的主梁节段模型进行风洞试验。研究不同风攻角、阻尼比下的主梁节段模型涡激振动性能,结合数值模拟法分析涡激振动诱因,并基于此进行抑振措施研究。结果表明:竖向阻尼比为0.20%时,-5°、-3°和0°风攻角下,主梁未出现涡激振动;+3°和+5°风攻角下,主梁出现竖向涡激振动,竖向涡激振动的最大无量纲振幅分别为14.4、19.4;增大竖向阻尼比可以有效抑制主梁的竖向涡激振动,但无量纲涡激振动风速区间基本未发生变化。栏杆基座是诱发主梁涡激振动的主要因素,栏杆基座与挡砟墙之间及栏杆后侧的分离涡主导主梁发生涡激振动,去除栏杆基座后桥面较大尺寸的分离涡被打散为小尺寸分离涡。封闭栏杆不能完全抑制主梁涡激振动,去除栏杆基座并优化为集水槽后,主梁迎风侧风嘴处气流的分离作用被弱化,可完全抑制主梁竖向涡激振动。

关键词： 高超声速飞行器   过载跟踪控制   有限时间控制   复合学习   预设性能控制  

摘要： 针对高超声速飞行器过载跟踪问题,分析并给出了由过载和俯仰角速度组成的非线性系统动力学,设计了有限时间预设性能控制策略以保证过载跟踪性能和精度.考虑过载系统动力学中模型的不确定性,利用神经网络估计系统未知非线性函数.为改善神经网络学习性能,采用平行估计模型构造表征学习性能的预测误差,基于预测误差与跟踪误差设计了复合学习权重更新律,通过李雅普诺夫(Lyapunov)函数分析证明了闭环系统学习与跟踪误差的有限时间稳定性.仿真结果表明,所设计的控制策略能够实现对动力学未知函数的在线估计与过载指令的准确跟踪.

关键词： 搅拌槽   粒子图像测速(PIV)   Kolmogorov尺度   湍流动能耗散率   直接数值模拟  

摘要： 在边长L为220 mm的方形搅拌槽内,采用高解析率的二维粒子图像测速(PIV)技术在搅拌雷诺数Re=1300下对圆盘桨形成的流场进行研究,得到Kolmogorov尺度下的高解析流场。基于流场数据和各向同性假设得到湍流动能分布,并比较了直接定义法和大涡PIV法计算的湍流动能耗散率。结果表明:当离底高度C=0.15L时,圆盘桨的流型呈现出独特的单循环流型,流体主要旋涡为单旋涡结构;搅拌槽内湍流动能的最大值出现在桨叶排出流的末端;在Kolmogorov空间解析尺度下直接定义法计算得到的湍流动能耗散率大于大涡PIV法,并且湍流动能耗散率的峰值位于桨叶端和排出流区域。直接数值模拟的验证结果表明,这两种计算方法中使用的各向同性假设是合理的。

关键词： 数字孪生体   智慧城市   轨道交通线网   自动化控制   线网布局优化   传输协议  

摘要： 为保证智慧城市轨道交通的服务能力,设计基于数字孪生体的智慧城市轨道交通线网自动化控制系统。通过实时和历史数据采集模块,获取轨道交通的实时和历史数据,并通过网络模块传送至数字孪生模块。利用数字孪生映射技术和数据融合技术构建轨道交通线网数字孪生体模型。通过遗传算法优化布局控制模型,实现轨道交通线网的布局优化和自动化控制。测试结果显示,该系统网络的传输负载率和平均延时百分比最大值分别为7.44%和4.11%;数据融合后协方差的结果均在0.10以下;该模型能够有效构建数字孪生体模型,控制轨道线网的分布平均度。