各向异性扩散问题Kershaw格式的守恒保正修复算法

针对各向异性扩散方程Kershaw格式的数值解在正交网格及扭曲网格上计算出负的现象,给出一种守恒的保正修复算法（CENZ）,该算法对简单遇负置零（ENZ）方法进行改进,使修复后的数值解不仅具有非负性,而且保持法向通量的局部守恒性.数值算例表明,该方法不受计算网格类型和扩散系数各向异性比的限制,可用于对任意违背单调性（或保正性）的有限体积格式数值解的修复.     

改进的盲解卷积技术在远距离激光光斑图像复原中的应用

为了提高外场实验中远距离测量激光光斑位置的精度,提出利用盲解卷积技术对光斑图像进行事后复原来削弱大气湍流对光斑成像的影响。首先,介绍了经典盲解卷积算法,分析了其不足之处,并提出了一种改进的盲解卷积算法。为了提高目标函数的收敛性和收敛速度,在TV(Total Variation)目标函数加入惩罚项,并对交替迭代法进行改进。然后,用数学方法证明了改进的盲解卷积算法的收敛性。最后,进行了仿真实验。与传统算法相比,用改进算法恢复的图像信噪比至少提升了15%。文中给出了外场试验图像的实际复原效果。     

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利用函数及其高阶导数值构造五次插值函数近似网格单元内的真实解,改进数值求解双曲类偏微分方程的CIP数值算法。基于之前的一维高阶CIP数值算法思想,不同于利用时间分裂技术,发展了二维高阶CIP数值算法。改进后的算法具有五阶数值精度和显示格式的优点。     

Euler多物质流体动力学数值方法中的界面处理算法

结合Euler型多物质流体动力学数值方法,将Youngs界面重构技术进行改进,改进后的算法中,混合网格周围网格物质的体积份额不但被用来计算物质界面的位置,还被用来确定混合网格中各物质的输运次序.将改进后的算法加入到自行开发的MMIC-2D通用多物质二维爆炸与冲击问题数值仿真程序中,对二维直角坐标系下圆环在平移流场中的运动过程进行模拟,以此对提出的改进界面处理算法进行数值考核.在此基础上,对聚能装药射流的形成过程进行数值模拟,模拟结果图像显示,其物质分界面清晰,并与实验结果吻合较好,从而验证了该方法的精度及有效性.     

一维含化学反应流体力学方程组的ALE间断有限元方法

研究一维含化学反应流体力学方程组的数值模拟方法.结合理想气体状态方程并利用HLLC解法器在各个单元边界处的数值通量，给出ALE间断有限元方法.高阶计算时，使用TVD斜率限制器对数值解可能产生的非物理振荡进行抑制.结果表明：该算法能够保持物理量的守恒性和高精度，并能够清晰地捕捉爆轰波的结构特征.     

广义Zakharov-Kuznetsov方程的对称及精确解

利用改进的直接方法给出了一类广义Zakharov-Kuznetsov方程ut auux bu2ux cuxxx duxyy=0新显式解与旧显式解之间的关系,并且得到了该方程的对称.这些对称推广了已有文献中应用Steinberg s相似方法获得的结果.利用广义Zakharov-Kuznetsov方程新旧显式解之间的关系,本文在已有显式解的基础上给出了方程新的显式解.这些解对于研究某些复杂的物理现象,以及验证数值求解法则的可行性有重要的意义.     

迭代正则化方法求解电介质中空间电荷分布

首先介绍了迭代正则化方法的理论基础,建立了含有空间电荷密度分布的Fredholm第一类积分方程的反卷积算法,利用数值实验研究了加性高斯白噪声对迭代反卷积算法的影响,以及迭代停止标准对非适定问题的数值解的影响,最后使用该方法求解电介质样品中的空间电荷分布.结果表明,在无噪或者低噪环境下,反卷积算法能够非常好地计算出非适定问题的解.当噪声影响增大,信噪比降低时,反卷积的计算结果受到明显的影响.迭代停止标准对数值解的计算精度起着明显的作用.对实际测量数据进行处理表明,迭代正则化反卷积算法能够计算出固体电介质中的空间电荷分布.     

浅水波方程的黏性正则化PINN算法

针对经典PINN(Physics-informed Neural Networks)在求解浅水波方程间断问题时的不足，提出一种黏性耗散机制的正则化PINN算法。该算法利用黏性正则化的浅水波方程作为网络构建中的物理约束，并在损失函数中作为惩罚项，训练网络用正则化方程的光滑解逼近原方程的间断解，采用网格加密熵稳定格式的数值解作为参考，学习得原方程在整个区域的解。对满足不同初始条件的一维、二维浅水问题进行数值模拟，并与经典PINN算法进行比较，数值结果表明新算法泛化能力强，可预测任意时刻的解，分辨率高，不会出现抹平和伪振荡现象。     

精确聚焦非球面透镜数值解及其计算机模拟检验

利用计算机技术提出精确聚焦非球面透镜的数值解程序算法及其在计算机上进行光路模拟检验的程序算法.给出在这些算法的基础上所开发的精确聚焦非球面透镜的数值解系统软件运行的部分结果,以说明所设计的算法的正确性.     

粘性不可压流体流动问题用直角坐标网格的贴体解法

研究一种新的全贴体的求解粘性不可压流体流动问题的非结构化直角坐标网格方法.该方法在于利用直角坐标网格但通过在边界附近保留不规则控制体,使得算法是完全贴体的.这有别于目前流行的各种非结构化直角坐标网格方法.通过对两个典型流动问题的计算对该数值方法进行验证.对比结果表明,本方法计算的结果与精确解和STAR-CD的结果在一定Re数和网格数时是很接近的,可以满足一定的精度要求,说明该数值计算方法是可行的.还对二维钝头体周围的流场进行了计算,计算的流场与STAR-CD的结果相当吻和,说明该算法还可计算较复杂的流动现象.     

Application of a Bayesian Approach to the Tomographic Analysis of Hopper Flow

This paper presents a new approach to the analysis of data on powder flow from electrical capacitance tomography (ECT) using probability modelling and Bayesian statistics. The methodology is illustrated for powder flow in a hopper. The purpose, and special features, of this approach is that ‘high‐level’ statistical Bayesian modelling combined with a Markov chain Monte Carlo (MCMC) sampling algorithm allows direct estimation of control parameters of industrial processes in contrast to usually applied ‘low‐level’, pixel‐based methods of data analysis. This enables reliable recognition of key process features in a quantitative manner. The main difficulty when investigating hopper flow with ECT is due to the need to measure small differences in particle packing density. The MCMC protocol enables more robust identification of the responses of such complex systems. This paper demonstrates the feasibility of the approach for a simple case of particulate material flow during discharging of a hopper. It is concluded that these approaches can offer significant advantages for the analysis and control of some industrial powder and other multi‐phase flow processes.     

Flow Pattern Tracing for Mass Flow Rate Measurement in Pneumatic Conveying Using Twin Plane Electrical Capacitance Tomography

This paper presents an original concept for automatic determination of the time intervals for calculation of the mass flow rate of intermittent flow using a twin‐plane electrical capacitance tomography system. The concept allows a solids mass flow rate to be calculated more accurately. It is based on images of instantaneous distributions of the material inside the measured volume by means of Electrical Capacitance Tomography (ECT), and extraction of the appropriate flow patterns, which are further used for calculation of the mass flow rate. The preliminary results of the mass flow rate measurement using the proposed concept for gas‐solid flow during pneumatic conveying are presented.     

一维双流体模型的压力修正算法

针对一维双流体模型，通过推导双流体模型的压力修正方程，及相含率修正方程，将原本应用于单相不可压流动的压力修正系列算法推广至双流体模型求解，提出双流体模型的压力修正算法.在离散过程中运用高阶有界格式，在保证二阶以上精度的基础上克服了由相含率分布的阶跃所造成的数值结果非物理震荡.与公开发表算例进行对比，验证求解的可靠性.     

Flow difference effect in the lattice hydrodynamic model

In this paper, a new lattice hydrodynamic model based on Nagatani's model [Nagatani T 1998 Physica A 261 599] is presented by introducing the flow difference effect. The stability condition for the new model is obtained by using the linear stability theory. The result shows that considering the flow difference effect leads to stabilization of the system compared with the original lattice hydrodynamic model. The jamming transitions among the freely moving phase, the coexisting phase, and the uniform congested phase are studied by nonlinear analysis. The modified KdV equation near the critical point is derived to describe the traffic jam, and kink--antikink soliton solutions related to the traffic density waves are obtained. The simulation results are consistent with the theoretical analysis for the new model.     

一种改进的代表点匹配算法在稳像技术中的应用

提出一种用于电子稳像技术改进的代表点匹配算法。通过合理的划分区域,保证在区域内各点运动的一致性,利用代表点匹配算法确定各区域内的运动矢量,并把其代入变换模型可得关于旋转、平移和变焦等信息的线性方程组,求其方程的解得全局运动矢量。利用该方法的特点是,具有速度快,并能求出平移运动和旋转运动参数,实现图像运动的平移和旋转补偿。实验表明,改进的稳像算法对于提高动态图像的稳定性具有较好的效果。     

基于几何代数的彩色光流场计算

提出了一种新的基于几何代数的彩色光流场计算方法.从新的角度出发讨论了运用几何代数的概念来解决彩色图像序列的可行性和简便性.在几何代数域内对彩色图像序列用多重矢量表示,证明了彩色光流场分析时进行约束条件时的测量问题,通过多重矢量而非多通道的图像处理方法来表示图像连续特性,从而扩大了测量范围;然后依据物体色彩在运动过程中保持不变的原理,在几何代数域内推导了彩色图像序列的光流约束方程及其解法.结果表明,该算法能够显著提高各种情况下的彩色光流场计算能力.     

油气两相流空隙率测量系统

本文基于ECT技术和偏最小二乘回归方法建立了一套新型的两相流空隙率测量系统.该系统的数据采集单元以DSP处理器为核心,并采用USB2.0技术进行数据通讯,克服了目前ECT实时数据采集速度的瓶颈.同时,本文直接使用测量电容值并基于偏最小二乘回归方法建立了空隙率测量模型,克服了以往ECT空隙率测量时需要复杂费时的精确图像重建的缺点,提高了测量速度.实验研究表明,本文的系统是成功的,其测量精度和速度都满足实际应用的要求.     

基于对数构型压力稳定分步算法的黏弹性流动模拟

利用近年来发展的对数构型方法,通过有限增量过程引入稳定化机制,提出对数构型压力稳定分步算法,显著降低每个迭代步的计算量,避免对构型张量梯度的差分近似.引入压力稳定化机制,不仅避开了LBB条件的限制、允许待求变量采用等低阶插值,且显著地增强了算法稳定性.黏弹性流体圆柱绕流问题的数值模拟表明,对数构型压力稳定分步算法具有优良的稳定性和精度.     

不可压缩流的并行两水平稳定有限元算法

提出一种数值求解定常不可压缩Stokes方程的并行两水平Grad-div稳定有限元算法。首先在粗网格中求解Grad-div稳定化的全局解, 再在相互重叠的细网格子区域上并行纠正。通过对稳定化参数、粗细网格尺寸恰当的选取, 该方法可得到最优收敛率, 数值结果验证了算法的高效性。     

用改进的遗传算法和高斯牛顿法联合反演三维地下水流模型参数

遗传算法在处理非线性优化问题时具有较好的全局搜索性能,但在局部搜索时搜索效率不高,解的精度亦不高,高斯牛顿法在处理非线性优化问题时的性质正好和遗传算法相反,利用遗传算法和高斯牛顿法的优点,用改进的遗传算法和高斯牛顿法联合反演地下水数值模型参数.首先用遗传算法求出地下水模型参数的初值,然后利用这组初值用高斯牛顿法进行数值模型参数的反演,并以一非均质各向同性三维承压非稳定流理想模型为例,结合有限元法讨论了用遗传算法和高斯牛顿法联合反演地下水数值模型参数的过程.计算结果表明,联合参数反演方法,具有收敛速度快、解的精度高的特点,在地下水渗流和水资源评价等领域可广泛应用.