基于谱段关联的近红外图像模拟方法

提出一种基于谱段关联的近红外图像模拟方法,分析遥感图像成像链路模型,以及卫星载荷传感器可见光多光谱谱段和全色谱段的关联性,计算得到了谱段关联系数,并基于谱段的关联系数生成模拟近红外图像.为了提高近红外模拟图像生成的速度,利用基于GPU的SIFT算法对全色图像与多光谱图像进行匹配.采用所提方法利用吉林一号光学A星的数据,生成模拟近红外图像,单景图像计算时间优于3s,该方法对合成真彩色图像和去云去雾均有较好的效果.     

压气机S型过渡段的低速模拟方法研究

针对压气机S型过渡段,利用数值模拟方法,发展了一种低速模拟设计方法,给出了高低速模拟转换过程中应保证的相似准则。计算结果表明:与几何简单放大的低速计算结果相比,低速模拟得到的过渡段内附面层的发展过程与高速原型的结果更加接近,从而也使得过渡段内损失的发展趋势与高速原型更加一致;最终得到的低速模拟的过渡段进出口总口压损失与高速原型的差异由10.9%降低至2.7%。从而证明了本文提出的过渡段低速模拟方法的可靠性,可用于开展过渡段低速大尺寸情况下的实验研究。     

中能重离子微束辐照装置的真空窗

为了辐照生物活细胞,束流须经由真空隔离窗引入大气环境中.在真空隔离窗的设计中,对结构、材料种类及其厚度的选择既要尽可能地减小束斑展宽,又要兼顾安全性.应用有限元分析软件对不同结构、不同材料的真空窗进行受力分析,模拟真空窗的形变和等效应力,运用强度理论考察候选真空窗的安全性;并运用SRIM程序模拟离子的小角散射、横向射程,计算入射离子的能量、真空窗材料及其厚度、空气层对束斑展宽的影响;最后提出真空窗适宜的结构、材料及厚度范围.     

中能重离子微束辐照装置的真空窗

为了辐照生物活细胞, 束流须经由真空隔离窗引入大气环境中. 在真空隔离窗的设计中, 对结构、材料种类及其厚度的选择既要尽可能地减小束斑展宽, 又要兼顾安全性. 应用有限元分析软件对不同结构、不同材料的真空窗进行受力分析, 模拟真空窗的形变和等效应力, 运用强度理论考察候选真空窗的安全性; 并运用SRIM程序模拟离子的小角散射、横向射程, 计算入射离子的能量、真空窗材料及其厚度、空气层对束斑展宽的影响; 最后提出真空窗适宜的结构、材料及厚度范围.     

隔离段激波串流场特征的试验研究进展

高超声速推进技术是国际前沿研究, 其中双模态超燃冲压发动机的发展受到极大关注. 作为超燃冲压发动机的重要部件, 隔离段对发动机的性能和高超声速飞行的实现至关重要, 其中所涉及的流动机理问题也极为复杂. 自从高超声速飞行的概念被提出和论证以来, 相关的理论、试验和仿真研究不断取得进展, 但是对其中的机理问题研究仍有待进一步深入. 本文将从试验研究的角度回顾并综述近年来超燃冲压发动机隔离段的研究进展, 结合精细流动测试技术(Nano-tracer Planar Laser Scattering, NPLS)的发展分析了隔离段流场特征, 包括了激波串流场复杂的三维时空结构特点、湍流特性、非线性迟滞运动、不启动流场特征以及激波前缘检测等. 从风洞设备、隔离段设计、测试技术等方面对隔离段的试验研究进行了分类比较和论述, 对今后隔离段试验研究提出了建议.     

斜抽运无机液体激光器的流场热分布

激光二极管斜抽运的多增益段串接的液体激光器能够明显地提高激光光束质量、获得较高的输出功率.针对斜抽运子增益段工作时所涉及的流动、传热和壁面耦合,建立了计算子增益段流场热分布的流-热-固耦合模型,应用有限单元法完成了其瞬态流场热分布的数值模拟.该方法排除了不精确的换热系数对计算结果的影响,使得换热系数不再是计算的先决条件,而只是计算结果之一,并且为评价流道形状、流速、吸收系数等因素对流场热的影响,以及进一步改进和控制液体激光介质的流场热分布,提供了可靠的分析方法.数值模拟研究表明:换热系数是空间位置的函数,     

X波段PBG加速结构的数值模拟和加工研究

利用3D电磁场模拟计算软件, 对X波段的金属PBG加速结构进行了模拟计算. 设计了11.42GHz的光速段行波加速腔, 并进行了耦合器调配的计算和模拟. 最后, 研究了电铸加工的方法, 并通过模拟计算给出了加工公差.     

混合模拟方法模拟电子在固体表面的背散射

将电子输运的直接模拟方法和压缩历史方法相结合,建立能量为50 eV~1 GeV范围的电子在介质中输运的混合模拟蒙特卡罗方法.通过调整散射角参数和损失能量参数控制单次碰撞发生的次数,输运过程中单次碰撞采用直接模拟,在两次直接碰撞之间使用压缩历史方法模拟发生的多次小碰撞过程.利用该方法模拟电子在固体表面的背散射过程,探讨不同计算参数对计算效率和结果的影响,计算不同能量电子在固体表面的背散射系数和出射电子能量分布,计算结果与实验数据符合较好.     

AlGaInP/GaAs HBT制备中质子注入隔离

对HBT工艺中质子隔离注入及其掩膜方法进行了研究.通过计算确定了最佳注入剂量.在一定的温度下退火,可增强隔离效果,最佳退火温度依赖于离子注入剂量,当温度增高时,电阻率又开始下降,并趋向恢复到退火前的状态.采用Si3N4加光刻胶双层掩膜,工艺简单,重复性好,样品无沾污现象,隔离效果佳,制备的器件直流特性较好. 关键词：     

太阳能塔式电站镜场对地面的遮阳分析

分析了拟建于北京市延庆县的1 MW太阳能塔式电站定日镜场对地面的遮阳情况.采用光线追迹计算了定日镜对地面的阴影.为了精确计算镜场对地面的阴影面积,提出了相邻镜面间阴影率的计算方法,并推导了计算公式.提出了在一段时期内地面日照时间分布的统计方法.使用MATLAB编程模拟了镜场对地面的阴影以及地面日照时间分布情况,并能够绘制任意时刻地面阴影图和任意时期内地面日照时间分布图.     

Lattice Boltzmann model for three-dimensional decaying homogeneous isotropic turbulence

We implement a lattice Boltzmann method (LBM) for decaying homogeneous isotropic turbulence based on an analogous Galerkin filter and focus on the fundamental statistical isotropic property. This regularized method is constructed based on orthogonal Hermite polynomial space. For decaying homogeneous isotropic turbulence, this regularized method can simulate the isotropic property very well. Numerical studies demonstrate that the novel regularized LBM is a promising approximation of turbulent fluid flows, which paves the way for coupling various turbulent models with LBM.     

An interaction potential based lattice Boltzmann method with adaptive mesh refinement (AMR) for two-phase flow simulation

The lattice Boltzmann method (LBM) for two-phase flow simulation is often hindered by insufficient resolution at the interface. As a result, the LBM simulation of bubbles in bubbling flows is commonly limited to spherical or slightly deformed bubble shapes. In this study, the adaptive mesh refinement method for the LBM is developed to overcome such a problem. The approach for this new method is based on the improved interaction potential model, which is able to maintain grid-independent fluid properties in the two-fluid phases and at the interface. The LBM–AMR algorithm is described, especially concerning the LBM operation on a non-uniform mesh and the improved interaction potential model. Numerical simulations have been performed to validate the method in both single phase and multiphase flows. The 2D and 3D simulations of the buoyant rise of bubbles are conducted under various conditions. The agreement between the simulated bubble shape and velocity with experiments illustrates the capability of the LBM–AMR approach in predicting bubble dynamics even under the large bubble deformation conditions. Further, the LBM–AMR technique is capable of simulating a complex topology change of the interface. Integration of LBM with AMR can significantly improve the accuracy and reduce computation cost. The method developed in this study may appreciably enhance the capability of LBM in the simulation of complex multiphase flows under realistic conditions.     

耦合不可压流场输运方程的格子Boltzmann方法研究

基于格子Boltzmann方法,提出了求解耦合不可压缩流场输运方程的一种改进数值方法. 该方法使用格子Boltzmann方法求解流场方程,并根据流场格子模型的密度分布函数构建了输运方程的二阶离散格式. 通过二维平板通道流场输运系统验证了该方法的有效性.数值结果表明,该方法可以有效地减少计算过程中出现的非物理耗散, 并克服了传统模型所需巨大存储量的缺点.     

二维平板通道中流动与传热的格子-Boltzmann模拟

格子-Boltzmann数值模拟方法(LBM),在最近十几年来得到迅速发展。本文发展了LBM的流动与传热模型,并对二维平板通道中的流动与传热进行了模拟,采用密度分布函数得到速度场,用单独的内能分布函数得到温度场,并与传统FVM方法所得到的多个特征量结果进行了比较,模拟结果与FVM解均吻合很好。鉴于LBM边界条件处理简单和易于实施等特点,该方法可望成为求解流动与传热的一种有效数值模拟手段。     

Sensitivity analysis and determination of free relaxation parameters for the weakly-compressible MRT–LBM schemes

Lattice Boltzmann methods (LBMs) are very efficient for computational fluid dynamics, and for capturing the dynamics of weak acoustic fluctuations. It is known that multi-relaxation-time lattice Boltzmann method (MRT–LBM) appears as a very robust scheme with high precision. There exist several free relaxation parameters in the MRT–LBM. Although these parameters have been tuned via linear analysis, the sensitivity analysis of these parameters and other related parameters is still not sufficient for describing the behavior of the dispersion and dissipation relations of the MRT–LBM. Previous researches have shown that the bulk dissipation in the MRT–LBM induces a significant over-damping of acoustic disturbances. This indicates that the classical MRT–LBM is not best suited to recover the correct behavior of pressure fluctuations. In wave-number space, the first/second-order sensitivity analyses of matrix eigenvalues are used to address the sensitivity of the wavenumber magnitudes to the dispersion-dissipation relations. By the first-order sensitivity analysis, the numerical behaviors of the group velocity of the MRT–LBM are first obtained. Afterwards, the distribution sensitivities of the matrix eigenvalues corresponding to the linearized form of the MRT–LBM are investigated in the complex plane. Based on the sensitivity analysis and an effective algorithm of recovering linearized Navier–Stokes equations (L-NSEs) from linearized MRT–LBM (L-MRT–LBM), we propose some simplified optimization strategies to determine the free relaxation parameters of the MRT–LBM. Meanwhile, the dispersion and dissipation relations of the optimal MRT–LBM are quantitatively compared with the exact dispersion and dissipation relations. At last, some numerical validations on classical acoustic benchmark problems are shown to assess the new optimal MRT–LBM.     

十三点格子Boltzmann模型仿真

格子气和格子Boltzmann方法的迅速发展提供了一类求解流体力学问题的新方法。格子Boltzmann方法在保留了格子气模型优点的同时,克服了它的不足之处。本文讨论了一种三迭加HPP十三点模型,通过选择适当的平衡分布及参数,并用Chapman－Enskog展开和多尺度技术导出了Navier－Stokes方程。在微机上模拟了空腔流的流动问题,并与传统方法的计算结果进行了比较,结果表明该模型能较好的模拟复杂流动现象,并具有较好的工程应用背景。     

基于树网格的格子Boltzmann方法以及曲线边界的处理

将格子玻尔兹曼方法(LBM)和BFECC技术相结合,在四叉树网格上实现,并用于二维不可压缩流动的求解.二维四叉树(三维八叉树)网格是一种非均匀网格,利用树结构进行数据存储,具有非常高的检索效率.BFECC是一种数值技巧,可以把求解输运方程的奇数阶格式通过误差修正提高一阶精度.基于四叉树网格的LBM,引入BFECC后,能有效减小输运过程中非均匀网格插值产生的误差,在总体上实现二阶精度,和经典的LBM方法相当.最后给出二维顶盖驱动方腔流动算例和二维圆柱绕流算例,从中可以看出格式的有效性.     

格子Boltzmann方法应用于气动声学研究

应用格子Boltzmann方法(LBM)对不同类型的气动声学问题进行数值研究.通过模拟一维平面声波和二维点源声波的传播,得到沿传播方向的声压脉动,其振荡幅值和衰减趋势与理论值相吻合.其次进行声波衍射和干涉现象的数值模拟.最后,模拟处于流场中运动声源辐射声场的多普勒效应.模拟结果说明LBM方法能较好地模拟低马赫数下的声学问题,包括声压脉动的传播,声波的波动特性以及流动与声波间的相互作用.     

微通道中气体流动的格子Boltzmann数值模拟

采用可压缩格子Boltzmann模型及非平衡外推边界条件,数值模拟微通道中的气体在滑移区域(Kn≤0.1)内的流动,计算结果包括出口速度剖面、通道中心压力分布以及质量流率等,与理论结果及其他实验结果符合得很好.还模拟了180°弯曲通道中的气体流动.结果表明,滑移速度的存在抑制了边界层的分离,因此在弯曲处不存在漩涡.计算结果还表明,弯道的存在显著影响了气体的质量流率.     

Improving the Stability of the Multiple-Relaxation-Time Lattice Boltzmann Method by a Viscosity Counteracting Approach

Numerical instability may occur when simulating high Reynolds number flows by the lattice Boltzmann method (LBM). The multiple-relaxation-time (MRT) model of the LBM can improve the accuracy and stability, but is still subject to numerical instability when simulating flows with large single-grid Reynolds number (Reynolds number/grid number). The viscosity counteracting approach proposed recently is a method of enhancing the stability of the LBM. However, its effectiveness was only verified in the single-relaxation-time model of the LBM (SRT-LBM). This paper aims to propose the viscosity counteracting approach for the multiple-relaxation-time model (MRT-LBM) and analyze its numerical characteristics. The verification is conducted by simulating some benchmark cases: the two-dimensional (2D) lid-driven cavity flow, Poiseuille flow, Taylor-Green vortex flow and Couette flow, and three-dimensional (3D) rectangular jet. Qualitative and Quantitative comparisons show that the viscosity counteracting approach for the MRT-LBM has better accuracy and stability than that for the SRT-LBM.