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气体物理
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双月刊

气体物理/Journal Physics of GasesCSTPCD
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    翼型流动分离的EnKF非稳态数据同化

    张禹瑶何创新刘应征
    35-45页
    查看更多>>摘要：为了改善RANS模型对流动分离现象的预测性能,针对NACA0012 翼型绕流,采用基于非稳态计算的集合Kalman滤波(ensemble Kalman filter,EnKF)数据同化方法,结合粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)数据对SST湍流模型的模型常数进行了修正,对比分析了不同模型常数扰动幅度、不同集合样本数目下稳态数据同化和非稳态数据同化的预测结果差异.研究结果表明,相对于稳态计算,非稳态计算能够增强数值模拟的稳健性,从而可以在较大的扰动幅度下,改善RANS模型的初始预测分布.稳态数据同化在模型常数扰动幅度较大或者样本数目较少时存在明显缺陷,非稳态的数据同化具有更好的鲁棒性,能够在更大扰动幅度和更少样本数下得到最优的湍流模型常数,对流场的预测更加准确.

    非稳态数据同化集合Kalman滤波流动分离模型常数优化翼型

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    基于数据同化方法修正RBF神经网络的高维气动力建模预测

    张迎张鑫张卫国邓子辰...
    46-54页
    查看更多>>摘要：通过数据同化方法修正径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络,以提高高维气动力的建模精度.通过在传统RBF神经网络的核函数中引修正量γ,使用EnKF滤波数据同化算法修正该矫正因子,并将其应用于CRA309 旋翼翼型的高维气动力建模预测中.结果发现数据同化方法采用非侵入的方式,在不破坏神经网络整体架构的情况下仅对核函数的矫正因子进行修正,大幅减少优化参数与变量,显著提升了RBF神经网络的建模精度和效率.将修正后的RBF神经网络模型应用于高维气动力建模中,用仿真数据替代对气动力参数进行预测.设计结果验证了预测模型的可行性,在风洞试验数据较少的情况下对提高试验数据的利用效率具有一定的工程实用价值.

    RBF神经网络数据同化气动力建模泛化能力

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    碘离子推力器储罐性能影响因素数值研究

    陈明石王娴
    55-65页
    查看更多>>摘要：碘离子推力器主要应用于小型卫星的姿态控制和位置保持,其依靠碘工质的升华和电离产生推力.碘工质储供系统的加热方式和结构参数对其工作性能有很大影响.采用动网格方法对离子推力器储罐中碘工质升华相变过程进行数值模拟,讨论储罐加热方式和径高比对其性能的影响.结果表明:从质量流量、流量稳定性和预热时间 3 个参数综合考虑,四周伴热加热、辐射加热和接触加热 3 种方式中,接触加热性能最好.在接触加热方式下,储罐径高比对流量变化几乎无影响,流量稳定性很好.对于以大推力为设计目的的碘离子推力器,储罐径高比越小越好,径高比为 0.2 时的质量流量相比于径高比为 1.4 时增大了 9.0%.对于以高响应速度为设计目的的碘离子推力器,储罐径高比越大越好,径高比为 0.2 时的预热时长相比于径高比为 1.4 时增大了 80%.

    碘离子推力器储罐升华加热方式径高比

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    非均匀结构网格上MUSCL和WENO格式的精度

    刘君刘瑜
    66-76页
    查看更多>>摘要：基于一维均匀网格条件下构造的差分格式,在实际应用中须推广到非均匀或者曲线网格上,坐标变换过程引入几何诱导误差.目前常用收敛解误差随着网格细化变化的精度测试方法评估差分格式的精度.在二维柱坐标均匀网格上,采用1 阶迎风、2 阶MUSCL和5 阶WENO计算流场参数为常数的自由流问题,按照精度测试方法比较收敛曲线斜率,发现 1 阶迎风的网格收敛精度是 2 阶的,5 阶WENO的网格收敛精度不到 1 阶.理论分析表明,这种精度测试方法与差分格式精度定义不等价,而且所采用的数据无法反映差分格式的固有缺陷,因此,不能用来作为差分格式精度评价指标.很多研究WENO的文献经常模拟双Mach反射问题、二维Riemann问题等经典算例,把接触间断是否演变成不稳定涡结构作为特征,理论上可以证明涡结构是非物理现象,因此用是否出现涡结构作为算法高精度的论据并不合适.

    差分格式精度测试结构网格WENOMUSCL

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    基于光场成像的多物理场测试技术研究进展

    嵇煜赵洲许晟明姚春惠...
    前插1,1-34页
    查看更多>>摘要：光场成像原理的发展为多物理场测试提供了新的思路与方向.光场相机基于光场成像原理,在主镜头与感光芯片之间增加了微透镜阵列,实现了对入射光线角度信息的捕获.研究人员发展了基于光场成像原理的多物理场测试技术.首先,介绍了光场粒子图像测速技术,使用光场相机拍摄复杂三维流场的粒子图像,随后采用一系列三维体校准、重构和互相关算法获得三维速度场.该技术在保证测量精度的同时实现对三维三分量速度场的捕获,并且能够有效减少相机数量和光学窗口的要求,实现对受限空间内部进行速度场测量.其次,介绍了将光场相机在形貌测量领域中的应用.光场相机通过单个相机、单次拍摄可以获取物体表面的三维点云信息,在极大程度上缩短测量时间的同时,简化成像设备,实现对叶片气膜孔的三维形貌测量.然后,将光场相机应用于温度测量领域,可以简化分光手段,从而完成测温系统的精简,实现单个传感器对光谱强度和角度信息的同时记录.最后,对光场多物理场测试技术进行了总结,并对基于内窥光场成像与超透镜的光场测试技术进行了展望.

    光场成像三维测量粒子图像测速多光谱测温形貌测量

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