一次下击暴流过程的多普勒天气雷达特征分析

利用自动气象站加密观测资料和新一代天气雷达资料,对西安新一代多普勒雷达探测到的一次下击暴流过程进行了分析和探讨,认为：地形的下坡作用加强了低层气流的辐合,为下击暴流的产生提供了前期的动力抬升条件;单站气象要素变化表明,下击暴流发生前湿度有一个突降过程,下击暴流发生时,湿度又开始突升;下击暴流的形成和发展在天气雷达反射率因子图上表现为两块强回波的合并、加强以及弓状回波的形成,组合反射率剖面图上表现为回波核心高度的迅速塌陷;径向速度图上表现为＂逆风区＂面积和速度值的增大;下击暴流产生时最大液态含水量超过65 kg/m2,而液态含水量突降到50 kg/m2以下则预示着下击暴流已经减弱和趋于结束。     

一种无人机空地MIMO信道的三维几何随机模型（英文）

提出一种针对无人机空地多输入多输出信道的三维非平稳几何随机模型.模型中无人机侧和地面站侧的散射体分别分布在两侧的2个圆柱体表面.为描述信道的非平稳性,所提模型考虑了无人机的旋转和加速度的影响.从理论上推导了对应时变参数的计算方法,包括无人机天线阵列角度、时延和最大多普勒频率.在此基础上,进一步推导了信道空时相关函数和多普勒功率谱密度等统计特性.最后,通过数值仿真验证了信道的统计特性.仿真结果表明：无人机和地面站的加速度越大,时间相关函数的值越小,信道在时域上的非平稳性越大;无人机旋转对空间相关性有重要影响,滚转运动对空间相关性的影响比俯仰运动更显著;无人机运动方向对多普勒功率谱密度有显著影响.     

地面效应对高速列车流场结构及气动噪声的影响（英文）

目的：高速列车作为高速地面交通工具,不可避免地会遇到地面效应问题。地面效应模拟一直是高速列车风洞试验的技术难点。地面效应现象的准确模拟对高速列车空气动力学和气动噪声的预测精度有很大的影响。通过对比4种地面模拟系统（GSS）的流声场结果,研究不同GSS对流场结构、气动声源和远场辐射噪声特性的影响规律,为高速列车声学风洞试验提供指导。创新点：1.搭建高速列车地面模拟系统,模拟不同边界条件;2.明确轮对旋转与地面滑移对高速列车气动噪声幅值的相对增量及影响频率范围。方法：1.在仿真系统中建立“移动地面+旋转轮对”、“静止地面+旋转轮对”、“移动地面+静止轮对”和“静止地面+静止轮对”四种地面模拟系统;2.采用大涡模拟和旋度声学积分方程,对高速列车的流声场结果进行模拟;3.通过对比4种GSS的流声场结果,研究不同GSS对流场结构、气动声源和远场辐射噪声特性的影响规律。结论：1.移动地面和旋转轮对是影响列车底部气动声学性能的主要因素;2.旋转轮对对整车等效声源功率的影响不大于5%,且移动地面对整车等效声源功率的影响大于15%;3.旋转轮对对整车辐射声压级的平均影响为0.3d BA,且运动地面对整车...     

电车距离约束条件下的广义巢式Logit随机用户平衡模型（英文）

为了更好地描述出行者的路径选择行为,路径选择建模过程中考虑了有限的驾驶范围和稀缺的充电站引起的范围焦虑问题,以及传统的多项式Logit模型具有的路径重叠问题.提出了多用户类和距离限制约束的广义巢式Logit随机用户平衡(GNL-SUE)模型,给出了相应的数学模型,并使用相继平均法(MSA)对其求解.证明了该数学模型等价于改进的GNL-SUE模型,以及模型解的唯一性.最后,测试了所提出的数学模型的性能,并将其与不含距离限制约束的GNL-SUE模型和含有距离限制约束的多项式Logit随机用户平衡(MNL-SUE)模型进行比较.结果表明,所提出的数学模型能够解决范围焦虑问题和路径重叠问题.     

用于高超声速助推滑翔飞行器惯性导航的正常重力模型（英文）

目的:地球真实重力场建模复杂,惯性导航通常使用正常重力模型近似地球真实重力。这种做法能满足大部分高超声速助推滑翔(HBG)飞行器导航系统的精度要求,但在一些已出现的高精度惯性导航系统中,传统重力模型的误差已不可忽略,甚至成为主要的误差来源。本文旨在研究导航系统需要的实用误差更小的重力模型。创新点:1.讨论球谐模型建立的高精度地球重力场以及正常重力场在HBG飞行器上的应用;2.将重力模型用于基准飞行轨迹生成和导航仿真;3.比较各常用重力模型的误差及计算量,并给出不同精度惯性导航系统对不同精度重力模型的选择依据。方法:1.通过理论推导,梳理球谐模型和正常重力模型之间的关系,并给出重力计算公式和坐标转换公式;2.在计算基准飞行轨迹时使用最高精度的球谐模型;3.在导航时试验不同重力模型,并通过结果分析各模型精度;4.同时加入惯性器件误差和重力模型误差,并与重力模型单独作用时进行对比,给出不同精度惯性导航系统选择重力模型的依据。结论:1.临近空间大部分区域的重力扰动在0.01 mg到0.10 mg之间;2.正常重力模型中J4模型接近正常重力精度极限,较J2模型精度有小幅提升;3.惯性器件精度优于...     

基于高温组件模型的火灾下钢框架结构连续倒塌分析（英文）

为探究火灾下钢框架结构的整体行为反应和连续倒塌机制,对一个1∶2缩尺钢框架结构开展了角部房间受火工况下的连续倒塌试验,获得了火灾发展全过程的空气温度-时间曲线、构件温度-时间曲线和框架位移-时间曲线,以及火灾下钢框架结构的连续倒塌破坏模式.基于组件法构建了栓焊节点的高温组件模型,推导了高温下栓焊节点弯矩-转角曲线的双折线数学模型.在此基础上,建立了包含栓焊节点高温组件模型的火灾下钢框架结构连续倒塌有限元分析模型,通过与连续倒塌试验结果进行对比,验证了有限元分析模型的准确性,并揭示了火灾下钢框架结构的连续倒塌机制.研究结果表明,钢框架结构在角部房间受火工况下,角柱虽然应力比最低,但由于受到的轴向约束远小于内柱和边柱,将率先丧失承载能力,并退出工作,引发钢框架结构连续倒塌破坏.     

含填充及未填充裂缝的类岩圆盘试样破坏机制演化的数值研究（英文）

目的：岩石的力学响应和最终破坏模式与破坏机制的演化有关。本文旨在通过光滑粒子流体力学（SPH）方法模拟材料混合破坏行为,探讨含填充及未填充裂缝的类岩圆盘试件加载后的破坏机制演变。创新点：1.在SPH框架中引入混合破坏模型模拟类岩圆盘试样的破坏行为;2.通过SPH数值模拟方法分析圆盘试样的破坏机制演化过程,研究裂纹聚结和裂缝填充的破坏行为。方法：1.在SPH框架下,分别采用张拉损伤模型和Drucker-Prager模型计算材料的张拉破坏和剪切破坏;模拟一系列巴西圆盘试样的破坏行为并与试验结果对比,验证所提SPH方法是否可用于模拟岩石的破坏机制演化。2.通过统计分析,研究不同裂缝倾角和材料属性联合作用对试样宏观破坏形态及力学响应的影响。结论：1.对于含未填充裂缝的圆盘试样,岩桥区裂纹的聚结机制受裂缝倾角和材料性能的组合影响。2.对于含填充裂缝的圆盘试件,当圆盘和填充材料的抗拉强度与粘聚力的比值接近时,试样的张拉损伤的增长速度更快,使得整个试件表现更多的脆性特征。3.随着充填物分布不均匀程度的增加,试样张拉损伤的增长速率降低,且圆盘试样展现出更多的延性特征;当预制裂缝倾角接近45°时,填充物...     

基于向量式混合质点单元薄壳非线性分析方法的膜材褶皱形变模拟研究（英文）

研究目的:建立一种适用于理想膜结构可进行高精度褶皱形变模拟的稳定可靠的数值分析技术及方法。创新要点:根据薄壳理论,在向量式混合质点单元方法(VFPEM)薄膜计算理论的基础上,引入弯曲内力分析模型并与其进行组合,发展了一种能够描述膜材面外变形的新型非线性薄壳计算理论,同时给出了将其应用于褶皱形变模拟的关键求解技术。研究方法:1.针对薄壳计算模型中的弯曲内力,利用移动基础架构和逆向刚体运动的概念扣除刚体转动,在只含有节点独立转动自由度的单元变形坐标系下根据虚功原理和平衡条件进行计算;2.借助于薄壳非线性屈曲模拟方法,引入合理的初始扰动作为诱发理想平面膜材中形成褶皱的有效机制;3.采用拟动力显式数值积分技术求解质点运动方程,通过追踪质点平衡位置来获得稳态的褶皱构形。重要结论:采用本文模型和方法可以模拟薄膜结构在面内荷载作用下褶皱的分布模式、具体构形信息及应力状态,计算过程不存在收敛性困难,结果准确。     

一种测试不同温度下非饱和土土-水特征曲线的试验装置（英文）

研究目的:研制一种试验装置,以实现对非饱和土土-水特征曲线温度效应的有效测试。创新要点:1.研制了一种温控非饱和土三轴试验装置,包括加载系统、吸力控制系统和温度控制系统;2.利用研制的温控非饱和土三轴试验装置,对不同温度(25,40和60°C)以及不同应力(40,100和200 kPa)条件下的非饱和土土-水特征曲线进行了试验测定。研究方法:1.总结分析已有的温控三轴仪所采用的加热方式的优缺点,提出环向加热压力室内水体的方法;2.基于GDS非饱和土三轴仪,研制可实现温度控制功能的温控非饱和土三轴仪(图1、2);3.开展不同温度及不同应力条件下非饱和土土-水特征曲线的试验研究。重要结论:1.所研制的温控非饱和土三轴仪的实用效果得到验证;2.温度的升高将引起非饱和土持水性能的降低。     

多点激励下多跨斜拉桥缩尺模型的地震响应研究.部分2:数值分析（英文）

研究目的:通过非线性动力有限元分析,模拟多塔斜拉桥在多点激励下的地震响应以及揭示其在强震下的倒塌破坏模式。创新要点:解决了多塔斜拉桥的非线性动力数值模拟技术,并首次模拟了多塔斜拉桥在强震下的破坏模式。研究方法:首先采用隐式的Newmark-β法求解多点地震激励下的非线性动力方程(图3),随后采用显式的中心差分格式对强震作用下桥梁的倒塌破坏过程进行数值仿真(图4)。重要结论:1.单主梁模型的数值结果可以很好地反映地震模拟振动台试验的地震响应结果;2.在加速度峰值为4.0 m/s2的El-Centro波时,多塔斜拉桥模型只出现了中塔支座的破坏;3.在加速度峰值为4.0 m/s2的江心波时,多塔斜拉桥模型先后出现了支座破坏、拉索与塔的连接破坏以及中塔上塔柱段的单元失效。     

基于壁面函数大涡模拟研究横流通道对转静系盘腔流动特性的影响（英文）

目的：本文旨在探究带有均匀预旋速度的外部横流对转静系盘腔流动特性的影响,从而指导对真实发动机条件下涡轮盘腔流动特性的研究。创新点：1.采用壁面函数大涡模拟（WMLES）方法,获得了带有横流通道的转静系盘腔更为精细的流场结构;2.识别了盘腔轮缘处的开尔文-赫姆霍茨（K-H）不稳定性,并探究了K-H剪切涡结构对轮缘处流动特性的影响。方法：1.通过高精度大涡模拟方法,捕捉流场中的精细化流场结构。2.结合理论推导,通过对于流动结构的机理和动力学分析,探究外部横流和盘腔耦合流动特性。结论：1.由于雷诺平均（RANS）模拟对壁面小尺度涡结构和输运方程的解析能力不足,所以RANS模拟流场与WMLES模拟流场出现了明显偏差。2.在横流和盘腔流动的耦合作用下,由于轮缘处的速度剪切诱导产生K-H涡结构,所以这些涡结构将会加强轮缘处的外部入侵和盘腔出流流动。3.在外部入侵和盘腔出流的影响下,盘腔端区发现了大尺度流动结构;这些大尺度流动结构以一定的转速旋转,且其转速和数量可以通过快速傅里叶变换以及相关性分析确定。     

多点激励下多跨斜拉桥缩尺模型的地震响应研究.部分1:振动台试验（英文）

研究目的:为多塔斜拉桥在一致激励和非一致激励下地震响应的研究提供地震模拟振动台全桥试验方法,并有助于加强多塔斜拉桥抗震性能和抗震设计的认识。创新要点:1.建立了地震模拟振动台多台阵试验方法,并首次将其应用于多塔斜拉桥全桥比例缩尺模型的地震响应分析之中;2.通过地震模拟振动台试验,揭示了多塔斜拉桥在多点一致激励和多点非一致激励的地震响应特性并提出了多塔斜拉桥在强震下的破坏模式。研究方法:1.基于动力相似理论,设计与制作了多塔斜拉桥的全桥比例缩尺模型(图2);2.利用地震模拟振动台多台阵试验,根据在不同地震波作用下和考虑行波效应后多塔斜拉桥模型的主梁和主塔响应,分析了多塔斜拉桥在多点一致激励和多点非一致激励的地震响应特性(图5~图8);3.根据在地震波不同强度作用下多塔斜拉桥模型的主梁和主塔响应,分析了多塔斜拉桥在强震下的破坏模式和地震响应(图9)。重要结论:1.江心波作用下该多塔斜拉桥的地震响应大于其他三种地震波;2.多塔斜拉桥在抗震设计时需要考虑行波效应的影响;3.在El-Centro波的加速度峰值高达4.0 m/s2时,多塔斜拉桥模型出现了支座破坏。