一种菲涅尔全息图的快速算法

通过分析菲涅尔全息图计算模型,发现大量的平方运算和三角函数运算是计算速度的瓶颈,提出了一种菲涅尔全息图的快速计算方法.根据菲涅尔全息图的数学模型,利用三角函数的和差化积公式,将全息图的数学模型变换为由仅与水平或垂直方向有关的独立分量,通过四则运算来表示.在菲涅尔全息图的计算中,用少量的三角函数、平方运算和大量的四则运算代替原来大量的三角函数和平方运算,减少了全息图的运算量.实验表明,采用该算法后全息图的计算速度提高了9倍以上.     

有理数域基于膜计算的算术运算设计与实现

为了生物计算机的实现,算术运算是完成所有计算模型的最基本运算。到目前为止,对膜系统中算术运算的研究只是处于整数域内,还没有实现有理数域内的算术运算。为实现有理数域的乘除法运算,基于生物类细胞模型,介绍了膜计算的基本原理和特性,然后构造基于规则优先级的算术P系统来实现有理数域内的乘法和除法,并举出相应的例子进行详细的说明以及实验仿真。实验仿真结果表明,提出的构造分数P系统来实现有理数域内的乘除法的思想和设计的规则是正确的,能够得到预期目标。     

探究左、右手定则

大学物理常用矢积运算来描述物理规律,并进行定量计算.中学生没有学过矢量运算,特别是矢积运算.因此,中学物理有些规律只要求定性掌握,故常利用手的形态特征对一些物理量的方向进行判定.     

光学矩阵运算(Ⅲ)

我们在前两篇文章中,介绍了几种典型的光学矩阵运算系统.在这些系统中,由于矩阵或矢量的元素值都是用强度的模拟量表示的,所以存在如下两方面的问题:(1)由于光源强度和系统对强度线性响应范围的限制,它不能解决大数值的运算问题;(2)使用强度模拟量表示数值的运算系统,无论怎样减小由光源、凋制器和探测器等造成的误差,计算的精确度最大也只达到 10 bit.而要想使光学运算系统可以和电子数字运算系统相比拟,运算精确度至少要达到 16 bit或更高.因此,为解决大数值计算问题,更主要是解决计算的精确度问题,人们已在余数编码、二进制编码的表示方…     

浅谈几何学在物理中的几种应用

1三角形在矢量计算中的应用在矢量的合成和分解中,我们应用平行四边形定则进行运算,其实在运算过程中,主要是运用三角形性质解决问题.那么,三角形在矢量运算中,有哪些应用?1.1相似三角形的应用     

折射率周期分布取样光纤Bragg光栅的快速分析方法

基于Chebyshev恒等关系,提出了一种分析折射率周期分布取样光纤Bragg光栅(Sampled Fiber Bragg Grating,SFBG)的快速方法.这类SFBG由许多结构一致的折射率分布周期构成,对应计算过程中多次重复的幺模矩阵运算,计算效率低；利用Chebyshev关系可将传输矩阵的幂运算简化为一次矩阵运算,因而这种快速算法能有效地简化计算.应用此方法分析两种典型的周期性结构光栅（周期啁啾SFBG和二元相位SFBG）,数值结果充分验证了其计算速度上的优势.     

光互连与电互连的并行运算性能比较

光互连在短距离传输中的应用是未来大规模计算领域的关键技术。针对并行运算系统对高速高效传输的应用需求,研究了不同结构和不同传输方式下并行运算系统的性能,并从并行运算性能这一角度比较了光互连系统与电互连系统的优劣。采用网孔结构和超立方结构两种模型,用加速比和效率两个指标来评价光互连系统和电互连系统在并行运算方面的性能差异。得到光互连系统及电互连系统在进行并行计算时的加速比和效率与计算规模之间的关系,分析了计算规模对计算速比和效率的影响。通过加速比和效率这两个量的比较得到结论,在大规模并行计算中,光互连系统有着电互连系统不可比拟的优势。     

图像区域不变矩的快速计算方法

为了实时提取图像中任意尺寸窗口区域的不变矩,提出了一种快速计算方法。该算法通过构造一组积分图像,避免了在直接计算中出现的大量重复运算,使得图像中任一子窗口区域的不变矩都可以通过组合几个查找表运算得到。由于查找表运算的加法和乘法次数是恒定的,从而使得不同尺寸窗口区域的不变矩的计算均能在相同时间内完成。实验结果表明,该方法不会引起计算精度的损失,极大地降低了计算复杂度。对于从300×300pixels图像中提取的所有81×81pixels的窗口区域的不变矩这一任务而言,快速算法仅需31ms,比直接计算的速度提高了324倍。     

任意回转流面上跨音速压气机叶栅含激波流场的计算

本文运用时间分裂有限体积法,进行了任意回转流面上跨音速压气机叶栅含激波流场的计算。分析了MacCormack显式两步差分格式中的几种不同运算形式,提出了对于叶栅绕流计算问题的合适的运算方案。对几种边界条件的处理方法进行了数值试验和分析比较。流场计算中采用了一种周向非等距网格,这将有助于缩短计算时间。     

快速傅里叶变换的并行计算

本文是"快速傅里叶变换向量化程序包"研制工作的部分内容,主要介绍一维、二维复数据快速傅里叶变換的并行计算方法及其计算效率。在银河机(YH—1)上的计算实践表明,向量运算比相应的标量运算,平均可提高功效数十倍。     

热声发动机的CFD数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法,对高频驻波热声发动机和热声斯特林发动机实验系统分别进行了二维和三维数值模拟。计算模型具有与实验系统相同的几何结构、尺寸和运行工况。对计算模型的有效性进行了研究,表明实现有限换热条件的板叠实物模型适合驻波热声发动机的模拟,而实现局域热平衡的多孔介质模型适合热声斯特林发动机的模拟。计算结果成功观测到了非线性的自激振荡演化过程,捕捉到了两种发动机的不同非线性现象。计算结果分别给出了两种热声发动机内部的声场分布特性和复杂流场。计算结果与实验结果的对比验证了CFD方法对高频驻波热声发动机和热声斯特林发动机模拟的有效性。     

基于DeltaE的驻波型热声发动机设计方法

在消化和吸收目前普遍接受的热声系统计算软件DeltaE(Design Environment for Low Amplitude Thermoacoustic Engines)的基础上,发展了驻波型热声发动机的结构设计方法;提出引入双参数评估法对发动机性能进行评估,以获取较高的热声转化效率。     

热声发动机接入声学放大器的模拟研究

对带声学放大器的驻波型热声发动机进行了数值模拟。得出了系统频率、压比等参数随声学放大器尺寸的变化关系。     

高频热声驻波发动机性能的实验研究

热声驻波发动机由于内禀的不可逆性而热效率较低,但其系统结构简单和可靠性高的优点使其仍具有一定的应用前景。目前,对高频驻波系统研究较少,搭建了一台高频热声驻波发动机,研究了板叠和谐振管对系统的重要作用,另外,初步探讨了系统热腔内的温度演化过程和稳定振荡时的温度分布特性,这对高频热声驻波发动机实验和数值研究具有指导意义。     

驻波热声系统的自激振荡机理

热声发动机的起振过程是一个产生并维持自激振荡的过程, 研究热声自激振荡机理有助于进一步了解热声效应的实质. 根据热声网络理论, 建立了驻波热声发动机的整机网络. 将热声网络比拟成电网络, 利用厄米特式计算了输入热声网络的视在功流, 功流平衡对应自激, 在角频率虚部为零的情况下计算了热声发动机的阈值温度和运行频率. 结果表明, 计算值与实验值符合得较好, 充气压力与阈值温度和运行频率的耦合关系大致相同. 所得结论有助于进一步探究热声效应机理以及热声发动机系统的优化设计.     

80 K温区的小型行波低温热声制冷机

热声制冷机由于结构简单、无运动部件,具有广阔的应用前景。本文在已有的小型行波热声发动机的基础上,开展了热声制冷的工作。利用线性热声理论对制冷机进行数值模拟,并对制冷机的各热声元件优化。优化后,系统整体装配横向尺寸仅0.5 m,在充气压力3 MPa,发动机输入功率384 W的条件下,达到了80 K的无负载温度。由于本制冷机由行波型热声发动机驱动,并且是通过线性热声理论优化,因此称之为小型行波低温热声制冷机。     

Design and experiment on a mini cascade thermoacoustic engine

A miniature cascade thermoacoustic engine had been designed and tested, which length was about 1m, operating at 500 Hz. Pilot study and experimental results shown a rather good agreement between measured and calculated pressure fields and temperatures distributions in the thermoaoustic engine. The peak-to-peak value of the acoustic pressure was 0.02 MPa at the 1.8 MPa charged pressure of helium. Some efforts had been made to extend the traveling-wave region based on the analysis of the acoustic impedance.     

Open cycle traveling wave thermoacoustics: mean temperature difference at the regenerator interface

In an open cycle traveling wave thermoacoustic engine, the hot heat exchanger is replaced by a steady flow of hot gas into the regenerator to provide the thermal energy input to the engine. The steady-state operation of such a device requires that a potentially large mean temperature difference exist between the incoming gas and the solid material at the regenerator's hot side, due in part to isentropic gas oscillations in the open space adjacent to the regenerator. The magnitude of this temperature difference will have a significant effect on the efficiencies of these open cycle devices. To help assess the feasibility of such thermoacoustic engines, a numerical model is developed that predicts the dependence of the mean temperature difference upon the important design and operating parameters of the open cycle thermoacoustic engine, including the acoustic pressure, mean mass flow rate, acoustic phase angles, and conductive heat loss. Using this model, it is also shown that the temperature difference at the regenerator interface is approximately proportional to the sum of the acoustic power output and the conductive heat loss at this location.     

负载对热声发动机性能的影响

热声发动机作为一种完全没有运动部件的能量转化和传输机械具有广阔的应用前景.为了提高热声发动机的驱动性能,本文采用变负载法对热声发动机性能的影响因素进行了实验研究.实验结果表明,负载的阻力和容抗对热声发动机的加热温度、压比和声功引出有重要影响.同时,实验中还发现了能够使热声发动机瞬时消振和起振的实验方法,将极大方便对热声发动机的开关控制.     

回热器功产生的临界温度梯度研究

热声机械作为一种能量转化装置，能够不通过运动部件将热量转变成压力波输出，实现这一功能的关键部件就是回热器，本文讨论了丝网型回热器能在纯行波状态下起振的临界温度梯度与结构参数及运行参数的关系。