三维气固两相混合层湍流拟序结构的直接数值模拟

本文对三维气固两相混合层湍流拟序结构进行了直接数值模拟。气相流场应用拟谱方法对Ｎ－Ｓ方程组进行直接求解,通过模拟时间模式的混合层流动,分析流场失稳后涡的卷起、配对、合并及撕裂过程,研究三维混合层湍流拟序结构的演变特征;计算颗粒场时,采用Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ方法,针对颗粒不同的Ｓｔｏｋｅｓ数,模拟了颗粒场的瞬态分布,并分析流场三维大涡结构对颗粒分布的影响。     

二维槽道湍流拟序结构的大涡模拟

本文采用大涡模拟的方法,对二维槽道湍流流动进行了数值模拟。采用Chorin的分步投影法求解大尺度涡运动的Navier-Stokes方程,小尺度涡采用三种亚格子（SGS）模式分别模拟,给出了不同亚格子涡粘性模式下的模拟结果。对固壁面采用了壁函数。模拟结果再现了二维槽道流动拟序结构的发展演变过程。通过对不同入口速度下的瞬态流场的比较,揭示了入口速度分布对流场的影响。     

电机转子内部通风冷却系统的流动分析与结构改进

本文根据某电机通风冷却系统的总体流动性能分析结果,采用数值模拟方法分析了该电机转子冷却系统中形状最为复杂、流动损失最大的旋转槽道内部三维流场.采用区域分块与边界拼接方法建立网格系统,数值计算结果表明,该旋转槽道内结构存在改进空间.为减少流动的局部阻力损失,对原模型流道结构进行改进,并建立了新的三维模型.新模型数值模拟结果表明,改进后的结构可以在保证换热效果基本保持不变的情况下,大大降低槽道内部流动损失.     

3维Mortar谱元法模拟Kelvin-Helmhtz不稳定性混合层

采用Mortar谱元法和多处理器并行计算技术模拟了Kelvin-Helmhtz界面不稳定性湍流的混合发展过程,通过对混合层动量厚度、能谱和总动能的计算,评估了Kelvin-Helmhtz混合层的演化机理。计算结果表明:3维Mortar谱元法具有高计算精度和光滑区域的指数收敛特性,可以有效模拟混合层流动的湍流混合和演化,能够捕捉到涡的合并现象和大涡到小涡的级联过程;初期的混合层层流运动发展成具有连续谱结构的湍流运动过程,实现了Kelvin-Helmhtz界面不稳定性混合层流动从2维发展到3维的转捩特征,总湍流统计动能的变化反映了粘性耗散过程的作用。通过对Kelvin-Helmhtz 3维界面不稳定性混合层流动和3维层流向湍流转捩过程的数值模拟,程序的有效性得到了验算,表明谱元法应用于湍流混合模拟是可行的。     

确定分布的展向Lorentz力调制下的槽道湍流涡结构

采用直接数值模拟方法,对槽道湍流中确定分布的Lorentz力的流动控制与减阻问题进行研究.讨论了Lorentz力作用于槽道湍流后,流场的特性和涡结构的特性,并对此类Lorentz力对槽道湍流的控制与减阻机理进行了讨论.研究发现:1)Lorentz力诱导的层流流场壁面附近存在梯度极大的展向速度剪切层,该剪切层容易形成流向涡结构;2)在给定合适参数的确定分布的Lorentz力作用下,湍流流场仅剩周期分布的准流向涡;3)与未控制流场相比,控制后的流场中,准流向涡的抬升高度大大降低,从而减小猝发强度,使壁面阻力下降.     

小尺度涡流发生器强化传热机理的研究

在矩形槽道内布置了不同高度的小尺度涡流发生器,采用湍流模型对流体在其中的流动与传热特性进行了数值模拟,并对流体在槽道中的传热和流动特性进行了对比研究.分析了小尺度涡流发生器诱导涡的特性及其对湍流相干结构的影响与作用,讨论了湍流相干结构对温度场的作用机理,解释了涡流发生器强化换热的机理.     

混流式水轮机内部流场的三维空化湍流计算

本文通过理论分析,引入三维混合流体完整空化湍流模型,确定了混流式水轮机内部三维空化湍流计算的方法.用数值模拟手段对混流式水轮机的内部空化流场进行了计算,采用了全三维全流道的湍流计算方法,基于RNG的k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,从蜗壳进口到尾水管出口,包含所有流道在内的整体一次完成定常.根据得到的三维空化流场数据,对转轮内部流场进行了流场分析,求得了计算临界空化系数,和试验值进行了比较;模拟了特征工况下的尾水管涡带,和试验数据进行了比较.     

用雷诺应力模型计算旋风分离器中气-固两相流动

针对分离器内部的复杂的三维强旋转、气-固两相湍流运动,采用雷诺应力模型(SSG),利用贴体网格技术,模拟计算了分离器内部流动,并将计算结果与实验数据进行分析、比较。分离器内的固体颗粒运动采用涉及湍流扩散影响的随机轨道模型和确定轨道模型,在流场计算的基础上,模拟了不同直径的颗粒在分离器内的运动规律及颗粒分离效率,并同理论和实验得到的数据进行了比较。     

应用高分辨率迎风格式精确分析透平叶栅三维湍流流场

应用高收敛率、高精度和高分辨率的数值计算方法,通过求解全三维可压缩雷诺平均的Navier－Stokes方程和q－ω低雷诺数双方程湍流模型,数值模拟了VKI跨音速叶栅内的三维流场,对叶棚内的三维流动结构进行了细致的分析。计算表明,本文采用的计算方法可以精确模拟叶轮机械内部的复杂流动。     

截止阀启闭过程内部瞬态流动特性

为分析截止阀启闭过程内部的瞬态流动特性,基于N-S方程和标准的κ-ε湍流模型,通过自定义函数(UDF)和C++语言编程给定阀芯的运动规律,采用动网格技术对截止阀进行了瞬态的全三维湍流数值模拟,得到阀芯在不同运动时刻的瞬态流场,阀芯在运动过程中受到的流体挤压效应是影响截止阀性能的主要原因。截止阀瞬态的全三维数值研究具有较高的可靠性,数值结果为进一步研究截止阀的性能提供重要理论依据。     

多孔介质通道的分形随机行走描述

多孔介质中的输运过程,如导热、渗流过程,关注的是热量从高温壁面穿过介质到达低温壁面、流体从多孔介质的边界沿孔隙流到另外一端的过程。此类现象可归结为载流子在多孔介质通道(基质或孔隙)中沿外部势差方向的运动过程。多孔介质通道具有分形特征,可以采用分形维数来描述其通道的通透性。本文基于现象的相似性特征,提出并发展了粒子在多孔介质中的方向随机行走模型,用粒子在基质中的方向随机行走过程来模拟真实的热流传输过程;根据分形统计规律得到粒子方向随机行走分形谱维数,并用其描述基质结构的连通性和方向性。研究结果表明,在孔隙率相同情况下,粒子在基质中的方向随机行走分形谱维数与有效导热系数大小有相同的变化趋势。     

Dichotic speech recognition in noise using reduced spectral cues

It is generally accepted that the fusion of two speech signals presented dichotically is affected by the relative onset time. This study investigated the hypothesis that spectral resolution might be an additional factor influencing spectral fusion when the spectral information is split and presented dichotically to the two ears. To produce speech with varying degrees of spectral resolution, speech materials embedded in +5 dB S/N speech-shaped noise were processed through 6-12 channels and synthesized as a sum of sine waves. Two different methods of splitting the spectral information were investigated. In the first method, the odd-index channels were presented to one ear and the even-index channels to the other ear. In the second method the lower frequency channels were presented to one ear and the high-frequency channels to the other ear. Results indicated that spectral resolution did affect spectral fusion, and the effect differed across speech materials, with the sentences being affected the most. Sentences, processed through six or eight channels and presented dichotically in the low-high frequency condition were not fused as accurately as when presented monaurally. Sentences presented dichotically in the odd-even frequency condition were identified more accurately than when presented in the low-high condition.     

Polymer track membranes for atmospheric pressure field extraction of ions from liquid solutions

An approach to the generation of gas phase ions by field extraction from liquid solutions has been investigated. The method uses a polymer membrane with nano-size channels as an interface between the liquid and the atmospheric pressure gas. Ions are produced by dissociation in the polar solvent and secondary ion-molecular reactions in the solution, which fills the channels of the membrane. Field extraction of the ions from the channels is stimulated by pulses of the electric discharge between the membrane and an adjacent electrode in the gas. The gas-phase ions are removed from the extraction zone by air flow and are detected by mass spectrometry. Possibilities of the membrane interface for generation of gas phase ions have been demonstrated from mass spectral investigation curried out for angiotensin II, gramicidin S and cytochrome C solutions. The current kinetics of the membrane ion source has been investigated to elucidate the mechanism of the ion extraction.     

Modeling electrokinetic flows by the smoothed profile method

We propose an efficient modeling method for electrokinetic flows based on the smoothed profile method (SPM) 1, 2, 3 and 4 and spectral element discretizations. The new method allows for arbitrary differences in the electrical conductivities between the charged surfaces and the surrounding electrolyte solution. The electrokinetic forces are included into the flow equations so that the Poisson–Boltzmann and electric charge continuity equations are cast into forms suitable for SPM. The method is validated by benchmark problems of electroosmotic flow in straight channels and electrophoresis of charged cylinders. We also present simulation results of electrophoresis of charged microtubules, and show that the simulated electrophoretic mobility and anisotropy agree with the experimental values.     

兼顾色度和光谱精度的多光谱图像LabW2P编解码

针对可见光多光谱图像在通用领域的应用，为提高压缩效率，有效提升重建光谱曲线的色度及光谱精度，进一步存储传输，提出了一种非线性光谱反射率模型，并基于此设计了复杂度适中、光照稳定性好且支持光谱跨设备再现的LabW2P编解码算法。首先根据多光谱图像物理特性，提出非线性光谱反射率模型，将光谱数据表示为线性成分和差别光谱，线性成分由六维变换空间及光谱投影系数组成，差别成分为非线性表示成分，该模型用于光谱数据至不同基变换空间的分解及表示，为算法的构建，光谱及色度重建性能的提升，提供了理论基础；然后，根据人眼视觉系统特征、光照条件，借助CIE标准色度空间转换函数，提取光谱反射率中的三维色度信息Lab，保证重建图像的色度精确性；基于光谱非线性表示模型，采用类视觉曲线的三角函数基，提取线性成分前两维投影系数作为光谱编码的后两维W₁和W₂，用于近似描述CIERGB色度空间中R和G通道，同时有效提高光谱数据的色度和光谱还原度；利用误差补偿机制生成预测差别光谱，采用主成分分析（PCA）法提取其第一维主成分作为编码值P，补偿了线性光谱重建误差，并进一步提升了光谱精确性；最后，组合提取的三部分数据，形成LabW2P编码。LabW2P解码即编码的逆过程。首先，根据Lab及W₁和W₂，结合CIELAB至CIEXYZ色度空间转换函数、光照条件、CIE标准观察者色匹配函数、及三角函数基，采用最小二乘回归，获得变换空间上的重建投影系数，进而重建线性光谱数据；然后，根据P值，采用PCA逆变换，获取重建预测差别数据，最后，结合两部分重建数据，获得光谱重建图像。实验分析显示，LabW2P算法的平均色度精度为0.207 6，较经典的PCA，LabPQR和LabRGB法分别提升了81.54%，55.48%，32.29%，最大平均色差为0.507 0，此外均处于0～0.5之间，达到了视觉难以辨认的可忽略色差的色彩重建水平；平均光谱精度为0.012 7，较PCA性能稍弱，较LabPQR和LabRGB法分别提升了13.01%，6.62%，表明LabW2P编码法的色度和光谱重建性能优势明显。此外该算法可直接用于物体色估计，较PCA和LabPQR法，传输附加信息少，可达压缩比更高。     

Effects of spectral resolution and temporal envelope periodicity to musical pitch discrimination

The main goal of this study was to systematically investigate the relative contribution of spectral resolution and temporal envelope periodicity to musical pitch discrimination. Stimuli from four instruments(clarinet,trumpet,piano and violin) and synthetic complex tone were utilized.A noise-excited vocoder was used to control the spectral resolution and temporal envelope periodicity of the musical stimuli.Ten normal-hearing subjects were recruited for the study.Psychoacoustic experiments on pitch discrimination were carried out.Results showed that the spectral cue was important for musical pitch discrimination.Relative good performance could be achieved when there were 16 frequency channels.No clear effect was found for the temporal envelope periodicity to pitch discrimination.     

应用"Maple"数学软件来推求同科电子光谱项

推求光谱项对于研究原子的结构和光谱十分重要.怎样确定复杂的多电子原子体系的光谱项是原子物理学研究的重要内容之一.受泡利原理的限制,含有多个同科电子的原子电子组态的光谱项的推求一直是原子物理学,结构化学等学科研究的难点,人工方法推求其谱项困难很大.本文根据同科电子在L-S耦合下量子数取值的组合特点,推出了总轨道磁量子数为ML时出现次数的计算公式,结合Maple数学软件,给出了一种推求同科电子光谱项的新方法.根据该公式,使用Maple数学软件,能快速、准确的求得同科电子在L-S耦合下的光谱项.文中我们举例应用该方法,具体推求了同科电子体系d3,f7电子组态在L-S耦合下的光谱项,所得结果与文献给出的一致.     

基于大气吸收带的超光谱成像仪光谱定标技术研究

超光谱成像仪是谱像合一的新型光学遥感仪器,其光谱定标的主要任务就是确定超光谱成像仪各通道中心波长和光谱带宽.利用超光谱成像仪光谱采样间隔和大气吸收带中明显的吸收峰对超光谱成像仪进行光谱定标,并通过与定标好的光纤光谱仪结果进行比对,结果显示利用该方法对超光谱成像仪进行光谱定标的定标精度可达1 nm.该方法用于棱镜色散型超...     

Simple method for the complete optical analysis of very thick and weakly absorbing films

In this paper a method for the determination of the thickness and spectral dependences of the optical constants characterizing very thick and weakly absorbing thin films located on nonabsorbing substrate is presented. Within the framework of this method the positions and values of the extrema in the spectral dependences of the reflectance and transmittance are utilized for evaluation the values of the optical parameters mentioned above. The main advantage of the method is that the values of the optical parameters can be determined by means of explicite formulae with relatively high accuracy. The method is utilized for the complete optical analysis of magnetic garnet films.     

受干扰光谱信息中矿物颜料粒径信息的获取

矿物颜料的准确配色是实现文物壁画高品质修复,颜色高保真还原的关键技术。矿物颜料颗粒的粒径大小是影响矿物颜料颜色信息和光谱反射率信息的一个重要因素。准确获取壁画表面的矿物颜料光谱反射率信息,是实现颜料颗粒粒径信息识别的有效途径。但是,由于壁画表面矿物颜料部分采样点的光谱信息受到了干扰,无法与不同粒径的矿物颜料的光谱数据库准确匹配,因此也无法从采集的光谱信息中获取有效的粒径信息。针对受干扰的颜料光谱信息,提出利用比值导数法对其进行处理。把光谱信息从光谱反射率空间转换到比值导数光谱空间进行匹配,降低光谱中的干扰信息,增强矿物颜料颗粒本身的光谱特征信息。以壁画中常用的不同粒径的石青和石绿矿物颜料为实验对象,制成色块样本,以基底和白色颜料为主要影响因素,对文中提出的方法进行测试。光谱角度量的结果和光谱曲线图的匹配结果显示,在比值导数光谱空间,获得了满意的光谱匹配精度。验证了文中提出的分析方法可以解决实验中受干扰颜料光谱匹配不准确而无法获得粒径信息的问题,能够为壁画修复过程中矿物颜料的配色提供准确的粒径信息参考。