粒子输运方程的确定论计算方法

针对实际应用中辐射和中子输运数值模拟,讨论球一维和柱二维几何粒子输运方程确定论计算方法的研究现状,包括离散纵标、球谐函数、迭代加速、并行计算等方法.重点讨论输运计算方法所取得的若干研究进展,包括离散纵标求积组、自适应时间离散格式、本征值迭代求解方法、简化球谐函数方法、修正的子网格隅角平衡方法、灰体综合加速方法、迭代初值选取方法、输运与扩散耦合方法、基于预估校正的并行格式等.简要介绍了相关输运计算程序的研制情况,并分析输运计算方法存在的难点,提出待开展研究的内容.     

热辐射输运问题的高效蒙特卡罗模拟方法

惯性约束聚变研究中,热辐射光子在介质中的输运以及热辐射光子与介质的相互作用是重要研究课题,蒙特卡罗方法是该类问题的重要研究手段之一.隐式蒙特卡罗方法虽然能正确地模拟热辐射在介质中的输运过程,但当模拟重介质(材料的吸收系数大)问题时,该方法花费的计算时间将变得很长,导致模拟效率很低.本文以离散扩散蒙特卡罗方法为基础,开发了"离散扩散蒙特卡罗方法辐射输运模拟程序",可以较好地解决重介质区的计算效率问题,但是离散扩散蒙卡罗方法在模拟轻介质区时精度不够高.辐射输运问题中通常既有轻介质也有重介质,为了能同时解决蒙特卡罗方法模拟的效率和精度问题,本文研究了离散扩散蒙特卡罗方法与隐式蒙特卡罗方法相结合的模拟方法,并提出了新的扩散区与输运区界面处理方法,研制了混合蒙特卡罗方法的辐射输运模拟程序.典型辐射输运问题模拟显示:在模拟重介质问题时,该程序能大幅缩短模拟时间,且能取得与隐式蒙特卡罗方法一致的结果;在模拟轻重介质均存在的问题时,与隐式蒙特卡罗方法相比,混合蒙特卡罗方法的模拟精度与其相当且计算效率同样能够得到显著提升.     

再入飞行器流场热辐射输运解算方法库研究

基于若干热辐射输运求解方法的一维辐射平衡和温度间断算例结果的对比分析,提出了一个由离散坐标法、P_1近似和光学厚度极限近似构建的热辐射输运解算方法库,该方法库可与再入飞行器热化学非平衡流场控制方程实现有效耦合模拟。利用该方法库模拟了60 km高空、马赫数35的球头算例,计算表明热辐射对高温流场具有显著的"冷却"作用;辐射传热与对流传热水平相当,流场非耦合热辐射计算的辐射热流将高出耦合计算值27%,此类飞行条件下的数值模拟研究应当考虑热辐射耦合效应。     

一种求解三维热辐射输运方程的整体预处理迭代方法及并行计算

为三维灰体热辐射输运方程的隐式离散纵标方法发展一个整体预处理迭代方法并研制并行程序。该方法采用组装线性代数方程组策略,同时求出所有离散方向上的辐射强度。借助预处理的Krylov子空间迭代法,避免复杂网格上扫描算法可能遇到的死锁问题,能够提高健壮性和计算效率。空间离散上采用一阶迎风有限体积格式。数值实验测试变形六面体网格上的收敛率、评估预处理迭代方法的性能并计算辐射和物质的耦合问题,给出三维弯管和黑腔问题的模拟结果,验证程序的正确性和方法的适应性。     

耦合辐射的三维热化学非平衡流数值模拟

发展耦合辐射的三维热化学非平衡流场计算方法,可用于非结构网格.采用Jameson有限体积法求解耦合辐射源项的三维N-S方程.辐射源项通过求解辐射输运方程(Radiative Transport Equation RTE)获得.在空间方向上离散后,采用有限体积法求解辐射输运方程.化学模型包含11个组元,20个化学反应.采用该数值方法计算MUSES-C模型在速度为11.6 km·s^-1时的绕流流场及前驻点处的辐射热流密度.并通过对比,分析热辐射对流场的影响.     

辐射与物质强耦合问题的二维输运数值模拟

分析确定性输运数值方法模拟辐射与物质强耦合问题的难点,给出在任意四边形网格上求解该类问题的简单隅角平衡算法,并应用灰体输运综合加速算法提高输运方程的源迭代收敛速度,最后给出数值例子.     

高温空气燃烧炉内耦合传热的数值模拟

用自行开发的三维湍流流动、燃烧、辐射传热和NO_x湍流生成的计算程序,用离散坐标方法(DOM)模拟炉内的辐射传热并与其它传热方式相耦合,与各个输运方程共同求解,对燃烧室内的温度场进行了数值模拟.通过改变高温空气的预热温度,数值分析了高温空气燃烧炉内采用燃气直接喷射技术(FDI)的温度分布特性,检验了所采用的耦合数值模拟技术的有效性.模拟计算结果表明,提高空气预热温度,炉内温度的峰值相应增大,温度梯度降低,温度分布更均匀,火焰更长.相关的实验结果与数值预报的结果对比表明了相一致的规律.     

离散统一气体动理学格式稳态辐射输运应用

工程应用中的介质热辐射问题是典型的多尺度问题. 基于Boltzmann输运方程建立的各类气体动理学格式, 在多尺度瞬态问题中得到了广泛应用. 为了克服显式求解方案中CFL条件等的限制, 文章通过气体动理学格式实现稳态辐射输运方程的直接求解. SDUGKS格式由离散统一气体动理学格式(discrete unified gas kinetic scheme, DUGKS)的核心思想发展而来, 应用于稳态问题计算. 将SDUGKS格式进一步拓展到多尺度的稳态热辐射输运计算. SDUGKS格式继承了DUGKS格式沿特征线离散实现的界面重构, 并通过隐式增量格式的单元更新实现对辐射强度的较正, 采用逐次迭代法将辐射强度渐近收敛到稳定值. 选用多组一维和二维不同尺度的辐射传热算例, 通过与特定的解析解以及其他数值方法结果对比, 检验了SDUGKS的计算精度和计算效率, 并论证了它在多尺度问题中的渐进保持性质.      

一维辐射输运方程的近似求解

给出强激光与靶相互作用时带有反射边界条件的辐射输运方程的严格解,介绍了对辐射输运方程的一种近似简化以及数值求解辐射输运方程的一般方法,并给出在一种简单情况下进行数值计算的例子。     

管靶X射线辐射输运初步研究Ⅰ简化模型数值模拟与分析

运用简化的X射线输运模型对管靶中的X射线输运进行初步的数值模拟与分析.介绍X射线输运的简化模型,给出相关参量,推导出视角因子的积分表达式,对视角因子进行数值计算,讨论了简化输运模型方程的数值解法.由数值计算结果得到辐射输运的定标公式,提出三种与辐射输运有关的自由程概念,使得辐射输运的定标公式具有明确的物理意义.     

A categorization method of infrared polarization and intensity image fusion algorithm based on the transfer ability of difference features

The fusion of infrared polarization and intensity image can significantly improve the detection performance of target, and the fused image is more suitable for human visual perception and further image-processing tasks. In this paper, a new categorization method of infrared polarization and intensity image fusion algorithm based on the transfer ability of difference feature is proposed. Firstly, the difference feature between two kinds of image and the characteristics of different fusion algorithms are analyzed and summarized. Second, an evaluation vector of fusion algorithm for difference feature transform ability is constructed. Thirdly, the transfer ability of fusion algorithm for difference feature is estimated by the evaluation vector, and the degree of transfer ability of fusion algorithm for difference feature is analyzed. Finally the fusion algorithms are classified by the degree of transfer ability of fusion algorithm for difference feature. The results shows that the proposed fusion algorithm categorization method helps select fusion algorithms in actual scene.     

Image fusion through local feature extraction by using multi-scale top-hat by reconstruction operators

The purpose of image fusion is to combine useful image features of different original images into the final fusion image, which will produce one useful result image for different applications. One of the main difficulties of image fusion is extracting useful image features of different original images. In some cases, useful image features are local image features of the whole image. To efficiently extract local image features and produce an efficient fusion result, an image fusion algorithm based on the extracted local image features by using multi-scale top-hat by reconstruction operators is proposed in this paper. Firstly, multi-scale local feature extraction using multi-scale top-hat by reconstruction operators is discussed. Then, based on the extracted multi-scale local features of different original images, the useful image features for image fusion are constructed. Finally, the constructed useful image features for image fusion are combined into the final fusion image. Experimental results on different types of images show that, the proposed algorithm performs well for image fusion.     

面向复杂装备的信息融合式健康监测分析研究

为解决当前复杂装备维修维护与状态监测所面临的问题,提出面向复杂装备的信息融合式健康监测;对复杂装备健康监测需求进行研究,明确针对复杂装备开展健康监测研究的意义;完成装备健康监测概念辨析,明确将信息融合技术引入复杂装备健康监测的意义;对信息融合技术国内外研究现状进行分析,针对信息融合技术的数据级、特征级及决策级,对各层级典型信息融合算法进行概要分析;论文研究为后续进一步深入开展复杂装备信息融合式健康监测研究奠定了良好基础。     

基于DIGNET网络的数据融合方法

针对数据融合和目标识别的特点,提出了基于DIGNET自组织聚类人工神经网络的数据融合方法。考虑到多传感器系统测量多个参量的特点,用并行的子网络结构代替中间隐层,实现了基于决策层的信息融合目标识别。利用仿真数据对基于DIGNET的数据融合方法进行了实验研究。实验结果表明,该方法具有数据正确分类率高和抗噪能力强等优点,有效地实现了融合识别。将该方法应用于前视红外和可见光双传感器目标跟踪系统的数据融合识别是可行的。     

基于区域检测与非下采样轮廓波变换的红外与彩色可见光图像融合

针对灰度图像融合的分辨率低及现有的彩色图像融合方法融合的图像色彩不自然、不符合人的视觉感受的特点,在此提出一种基于Snake模型的区域检测和非下采样轮廓波变换(NSCT)的红外与彩色可见光图像融合的方法。首先对彩色可见光图像进行亮度、色度和饱和度(IHS)颜色空间变换提取亮度分量,并用Snake模型对红外图像的目标区域进行检测;然后对亮度分量和目标替换的红外图像应用NSCT分解,对所得到的高频系数采用像素点"绝对值和取大"、低频系数采用基于"亮度重映射技术"的加权融合规则进行融合;通过对融合系数进行NSCT逆变换获得融合图像的亮度分量,最后运用颜色空间逆变换得到融合图像。实验结果表明,所提出的融合方法既能保持可见光图像的高分辨率和自然色彩,又能准确保留红外图像中检测出的目标信息,获得视觉效果较好、综合指标较优的融合图像。     

高时间分辨的聚变反应峰值时刻测量

聚变反应峰值时刻是表征惯性约束聚变热核反应的重要参数。在神光Ⅲ原型装置上利用新研制的具有高时间分辨的聚变反应历程测量系统对聚变反应时间过程进行了测量,通过引入时标光获得了对应不同碳氢（CH）烧蚀层厚度的聚变反应峰值时刻数据,测量结果表明:在当前的实验条件下,聚变反应峰值时刻落后入射激光0.7~1.0 ns,增加烧蚀层厚度或氘氚（DT）燃料气压均会导致聚变反应峰值时刻与入射激光间的相对延时增加。     

基于可能性分布联合落影的红外图像融合算法选取

针对双模态红外图像实际融合需求中常涉及到异类差异特征协同优化融合,且现有差异特征属性无法针对性地调整融合算法进行有效驱动,导致融合效果差等问题,提出了基于可能性分布联合落影的双模态红外图像融合算法选取的方法。首先计算双模态红外图像差异特征幅值的融合有效度,利用K最近邻法得到差异特征幅值的概率密度分布,得到差异特征频次属性的分布;然后通过差异特征幅值属性与频次属性构造差异特征权重函数,建立异类差异特征权重函数与多融合算法间的可能性分布合成,得到异类差异特征权重函数多融合算法融合有效度的联合落影;最后构建融合性能指标动态选取最优融合算法。实验结果表明,本文方法所选出的最优融合算法在等级得分指标上明显优于其他算法,验证了本文将可能性分布联合落影运用于双模态红外图像最优融合算法选取中具有可行性。     

惯性约束聚变反应速率测量

 聚变反应速率是表征惯性约束聚变热核反应的重要参数,为测量聚变反应速率,研制了一套由闪烁体及鼻锥部分、光学系统和条纹相机组成的测量系统。在神光Ⅲ原型装置上利用新研制的聚变反应速率测量系统进行了聚变反应速率测量。在DT中子产额约为10¹⁰条件下,首次获得了聚变反应速率随时间的变化过程。对影响聚变反应速率测量的相关因素进行详细分析后表明,系统的时间分辨力优于30 ps。     

Iterative block level principal component averaging medical image fusion

Image fusion is a method of integrating all relevant and complementary information from images of same source or various sources into a single composite image without any degradation. In this paper, a novel pixel level fusion called Iterative block level principal component averaging fusion is proposed by dividing source images into smaller blocks, thus principal components are calculated for relevant block of source images. Average of principal components of all the blocks provide weights for fusion rule, thus importance is given to blocks of source images. In this scenario, Iterations are incorporated in the form of size of blocks of source images which gives fusion results with maximum average mutual information. This algorithm is experimented for the fusion of noise free medical images and noise filtered of the same. The experimental results for both the cases show that the proposed algorithm performs well in terms of average mutual information and mean structural similarity index.     

Competition of fusion and quasifission in reactions leading to production of superheavy elements

The mechanism of fusion hindrance, an effect observed in the reactions of cold, warm, and hot fusion leading to production of superheavy elements, is investigated. A systematics of transfermium production cross sections is used to determine fusion probabilities. The mechanism of fusion hindrance is described as a competition of fusion and quasifission. Available evaporation residue cross sections in the superheavy region are reproduced satisfactorily. Analysis of the measured capture cross sections is performed and a sudden disappearance of the capture cross sections is observed at low fusion probabilities. A dependence of the fusion hindrance on the asymmetry of the projectile-target system is investigated using the available data. The most promising pathways for further experiments are suggested.