应力波在多层介质中传播特性数值分析

通过与相关文献结果的对比,在验证了数值模拟应力波传播可行性的基础上,比较了应力波通过3层花岗岩和夹层为泡沫铝的3层介质后,发现后者应力波幅值的衰减远大于前者,应变能增加为前者的1．6倍,证明了软夹层在研究的速度量级上对能量耗散具有显著作用;在入射波波长为3层介质总厚度1／2的条件下,当泡沫铝的厚度占总厚度约0．2时,得出了3层介质的应变能约为系统总能量的60％,此时入射波波长为泡沫铝厚度的2．5倍,组合介质获得较佳的衰减性能．     

爆轰波在变截面突扩管道中的传播特性研究

为了研究截面突扩结构对脉冲爆轰发动机推进性能的影响,需明确粘性对气液两相爆轰波在突扩管道内传播的影响。采用二维粘性CE/SE方法对爆轰波从小管径进入突然扩张的大管径爆轰管的汽油/空气两相爆轰过程进行数值仿真,研究了爆轰波进入二维突扩管后的传播及压强等一系列参数的变化规律及原因。结果表明:爆轰波进入突扩管道后会在拐点位置产生涡流并伴随熄爆的现象,马赫反射的形成将导致高温高压区的形成,使得球形波阵面被抹平,最终再次形成稳定的爆轰波;对于不同管径的突扩段,管径越大,形成马赫杆时的位置越靠后且压力越大;点火强度的改变对稳定爆轰波形成位置及大小的影响较小。     

非均匀氢气/空气混合物中一维爆轰波的振荡特性

波前介质的非均匀性对气相爆轰的传播影响显著,但二者的相互作用机制尚不明确。采用两步诱导-放热反应模型研究一维氢气/空气爆轰波在非均匀介质中的传播特性,分析了扰动波长对不同振荡模态爆轰波的影响规律。研究结果表明：爆轰波的固有振荡频率与扰动频率越接近,其内在不稳定性越容易被激发,表现出更不规则的振荡行为;扰动影响下的爆轰波存在两种压力振荡支配机制,对弱不稳定爆轰波,压力振荡由外界扰动主导,其振荡主频与扰动频率一致,对强不稳定爆轰波,压力振荡由内在不稳定性主导,是无主频的低频振荡,扰动仅起到增大振幅的作用;施加外界扰动时,常压和高空状态下的爆轰波均具有上述振荡特征,进一步佐证了外界扰动调控爆轰波传播特征的可行性。     

复合材料层合圆柱壳中结构振动波的传播特性

基于Love壳体理论,对复合材料层合圆柱壳中结构振动波的频散特性进行了计算,得到了相应的频散曲线,揭示了每支波的物理含义,并对传播波、近场波和衰减驻波的性质及其随频率变化的规律进行了分析,研究了铺层数对结构振动波传播特性的影响,并与真空中钢壳的振动波进行了比较,得出了一些有价值的结论。     

氢气占比对氢气-煤油-空气旋转爆轰波传播特性的影响

为研究燃料中氢气占比对旋转爆轰波传播特性的影响,以液态煤油和氢气作为燃料、空气为氧化剂,通过求解Navier-Stokes方程对旋转爆轰过程进行二维数值模拟.通过改变质量流量和燃料中氢气的占比对旋转爆轰波进行二维数值模拟,研究不同工况对旋转爆轰波传播特性的影响,并对燃烧室内新爆轰波形成过程、模态转换过程和气液分布不均匀...     

爆炸波在硬-软-硬三明治介质中传播特性的数值分析

用非线性软件LS-DYNA对一维应变下不同组合多层介质中爆炸波传播进行了数值模拟,得出含泡沫材料软夹层的三明治介质的应力峰值较不含软夹层模型的应力峰值低约一个数量级,波的脉宽增加,传播波形发生明显的改变,幅值的衰减增加;求解获得了波在不同波阻抗层界面处的反射和透射曲线、硬软界面处的层裂破坏区域,以及不同层的吸能密度与比冲量随时间的演化特性.计算结果表明多层介质采用不同的组合方式和软夹层材料,改变了不同介质层中的载荷谱、动量和能量的分布.     

空气耦合超声斜入射均匀弹性层状介质材料的传播特性

针对空气耦合超声非接触、无损伤技术在均匀弹性层状介质材料中应用缺少相关理论依据的问题,从波动方程入手,利用传递矩阵法及声波气体与固体边界条件研究了空气耦合超声波以不同的入射角和检测频率在均匀弹性层状介质中的声传播规律,建立了基于空气耦合的均匀层状弹性材料检测方法。模拟结果表明：斜入射时,透射系数分布呈现多模式形态;当入射角超过横波临界入射角时,发生全反射现象;随着检测频率的逐渐增大,入射临界角逐渐变小;随着声入射角逐渐增大,截止声波频率与介质厚度积也逐渐增大。实验验证表明,实验结果与数值模拟结果基本吻合。     

均匀圆阵二维波束形成的性能分析

为了获得更高的武器性能,飞机、导弹和卫星等各种先进的飞行器所携载的雷达用相控阵雷达形成"共形阵列天线"已成为发展趋势。文中对导引头天线新的发展方向作了简要的探讨,分析了一种可以应用于导引头的共形相控阵天线———均匀圆阵的二维(方位和俯仰)波束形成特性,通过仿真分析了相对半径与阵元数对方向图的影响、均匀圆阵的扫描范围以及波束宽度随扫描角变化的情况,并指出了均匀圆阵在波束形成中存在的一些问题。     

吸能边界条件下水下爆炸离心试验中冲击波传播特性数值模拟

受限于模型试验箱尺寸,水下爆炸离心模型试验中爆炸荷载在试验箱边界产生的反射波必然会影响试验的预期效果,因此减小模型箱边界效应将会大幅度还原试验实际情况并提高试验精度。基于耦合欧拉-拉格朗日（CEL）方法对水下爆炸离心模型试验进行数值模拟,通过试验和理论结果对比及1、2、4、6、8 mm和10 mm尺寸网格分析,验证了数值模型的可靠性,在此基础上对比研究了5、10、15 mm和20 mm厚度橡胶和泡沫作为边界消能材料时水下爆炸离心试验中冲击波荷载的传播特性,分析了各边界材料的吸波耗能机理。结果表明：2 mm欧拉网格尺寸能够兼顾计算效率和计算结果准确性;在模型箱内壁敷设橡胶或泡沫材料能有效降低水下爆炸冲击波的反射效应;在5 mm厚度条件下,橡胶材料较泡沫材料对冲击波吸收效果更为明显,但随着材料厚度的增加,泡沫材料吸波效果更加优越;橡胶材料和泡沫材料对冲击波低频信号均有一定的抑制效果,而对高频段信号抑制效果较弱。     

船舱内无线电波的传输特性分析与仿真

针对船舱内狭小的过道空间,利用马卡梯里分析法建立矩形通道和弯曲通道的无线电波传输模型,并利用Matlab仿真分析船舱通道截面积尺寸和电磁波频率对船舱内电磁场强分布、电磁波衰减系数的影响,分析弯曲通道曲率半径、电磁波频率对电磁波衰减系数的影响。仿真结果表明：截面积越大、电磁波频率越高,电磁波幅值衰减越小、传输的距离越远,但频率越高多径效应越明显;弯道曲率半径越小,电磁波衰减率随着频率增加而衰减的越快;在高度大于宽度的通道中,使用垂直极化波天线能够传输更远的距离。最后对船舱通道空间内电磁波的传播总的衰减率进行实验测试与数据处理,得出船舱内无线数据传输的最佳频率为910 MHz。     

膨胀波在火炮膛内传播规律的捕捉计算分析

为了准确获得膨胀波在火炮膛内的传播规律,根据膨胀波火炮的发射特点,分析了膨胀波火炮发射过程中膛内复杂波系的组成及传播特性.利用膨胀波在燃气介质中的传播特性,结合膨胀波火炮两相流内弹道方程,给出了膨胀渡在火炮膛内传播速度的求解方法.通过对膛内压降传递规律的捕捉计算和试验比对,较准确地获得了膨胀波在膛内的传播规律,为火炮系统膛内波动效应的研究提供了一种可行的求解方法.     

气体与液体两相连续旋转爆轰发动机爆轰波传播特性三维数值模拟研究

为了研究气体与液体两相连续旋转爆轰波的传播特性,基于三维守恒元和求解元方法,在圆柱坐标系下采用带化学反应的气体与液体两相爆轰模型,对连续旋转爆轰发动机进行三维数值模拟。通过计算获得了爆轰波起爆及其稳定传播时的流场结构,分析了流场在燃烧室径向方向的变化以及发动机的推力性能,揭示了两相爆轰波的传播特性。研究结果表明：燃烧室内流场结构与文献\[4\]中的实验研究结果定性一致;由于环形燃烧室外壁面的收敛和内壁面的发散,爆轰强度沿着燃烧室的径向方向逐渐增强,实现了爆轰波的自持旋转传播;以汽油为燃料、富氧空气为氧化剂,在填充总压为0.2 MPa、总温为288.15 K、燃料液滴半径为25 μm的条件下,连续旋转爆轰发动机所获得的平均推力约为880 N,爆轰波的传播频率约为4 390 Hz.     

调频连续波激光引信回波特性仿真分析

调频连续波(FMCW)激光引信相比于脉冲激光引信具有较强的抗干扰能力,但仍会受到云雾的影响,主要表现为后向散射回波引起虚警,同时云雾粒子的散射和吸收作用导致激光能量衰减。为研究FMCW激光引信的回波特性,基于激光探测原理和Mie散射理论,建立激光引信探测的蒙特卡洛仿真模型;在激光引信和目标均处于云雾中的情况下,对激光引信的回波进行仿真,得到了不同能见度下的FMCW激光引信回波信号,分析了云雾能见度对FMCW激光引信回波信号的影响。该仿真方法可应用于FMCW激光引信抗云雾干扰方面的参数优化设计。调频连续波(FMCW)激光引信相比于脉冲激光引信具有较强的抗干扰能力,但仍会受到云雾的影响,主要表现为后向散射回波引起虚警,同时云雾粒子的散射和吸收作用导致激光能量衰减。为研究FMCW激光引信的回波特性,基于激光探测原理和Mie散射理论,建立激光引信探测的蒙特卡洛仿真模型;在激光引信和目标均处于云雾中的情况下,对激光引信的回波进行仿真,得到了不同能见度下的FMCW激光引信回波信号,分析了云雾能见度对FMCW激光引信回波信号的影响。该仿真方法可应用于FMCW激光引信抗云雾干扰方面的参数优化设计。     

脉冲等离子射流在空气中扩展特性的测量与分析

为了分析脉冲等离子射流在空气中的扩展特性,采用压电式压力传感器及数字高速录像系统,研究了等离子发生器产生的脉冲等离子射流的扩展过程。用Photoshop等软件处理获得了不同放电电压及喷射破膜压力下,脉冲等离子射流在大气中扩展的体积、轴向位移、径向位移随时间的变化关系。结果表明,脉冲等离子射流扩展时,其形状由初始的类椭球形状逐渐伸展成一个类圆锥头部加细长的类柱形尾部。射流轴向扩展位移始终大于径向位移。扩展的体积随时间呈单峰分布。增大放电电压和喷射破膜压力均可提高射流的扩展能力,且放电电压越大,等离子射流扩展时的湍流掺混越剧烈。     

用均匀设计和回归分析法研究燃烧催化剤的作用规律

为了考察了3种催化剂（铅盐、铜盐和炭黑）对固体推进剂燃速的影响，运用均匀设计方法和多元回归数学模型分析研究燃烧催化剂的作用规律。结果表明：在所选的范围内，铅盐和炭黑对推进剂燃速影响较大，铜盐起辅助作用，同时三者存在相互交互作用，并随着压力的变化而呈现不同的表现形式。通过均匀设计试验结果，获得了使固体推进剂燃烧性能较佳的催化剂铅盐、铜盐和炭黑组合。