仿射内点既约投影Hessian算法解非线性约束优化

本文结合非单调内点回代技术,提供了新的仿射信赖域方法解含有非负变量约束和非线性等式约束的优化问题.为求解大规模问题,采用等式约束的Jacobian矩阵的QR分解和两块校正的双边既约Hessian矩阵投影,将问题分解成零空间和值空间两个信赖域子问题.零空间的子问题为通常二次目标函数只带椭球约束的信赖域子问题,而值空间的子问题使用满足信赖域约束参数的值空间投影向量方向.通过引入Fletcher罚函数作为势函数,将由两个子问题结合信赖域策略构成的合成方向,并使用非单调线搜索技术回代于可接受的非负约束内点步长.在合理的条件下,算法具有整体收敛性且两块校正的双边既约Hessian投影法将保持超线性收敛速率.非单调技术将克服高度非线性情况,加快收敛进展.     

在纹影仪上应用双频光栅测量温度分布的实验

在纹影仪上应用双频光栅测量温度分布的实验李昌烽，霍然（中国科学技术大学热科学与能源工程系合肥２３００２６）明海，刘宇，周展冈（中国科学技术大学物理系合肥２３００２６）光学测量方法以其独特的优点已成为工程热物理研究中重要的测试手段．近年来发展了许多新颖...     

爆轰波面轮廓及其旋转对称性的同时观测

利用间隙技术并靠一个专用模板,就能仅通过一次试验而对爆轰波面轮廓进行记录,辽河对其不同对称程度和旋转对称性加以详细分析.     

近海面异常折射对光电探测目标特征的影响分析

由于可见光和红外等光电设备对近海面(50 m范围内)的低空目标如海上舰船、掠海导弹和低空飞机进行跟踪探测时,受到大气折射效应影响显著,可导致探测距离的增大或者缩短,尤其是出现的蜃影现象,将增加系统的虚警概率,干扰对目标的跟踪.基于近海面海气通量算法与射线跟踪算法建立海上光电传输特征评估模型,并利用2009年11～12月...     

平面激波加载下砂墙结构的冲击响应特性

砂墙结构在爆炸安全防护领域具有广泛应用，为了研究激波加载下砂墙结构的冲击响应特性，基于水平激波管实验装置，开展平面激波冲击砂墙结构系列实验，采用高速纹影摄像系统捕捉流场中激波波系的演化过程和砂墙结构的运动过程。入射激波马赫数为1.827～2.413，相应入射激波载荷强度为0.378～0.724 MPa。砂墙结构利用铁砂、矾土、石英砂3种实验用砂制备，所制备砂墙结构孔隙度分别为56.6%、69.3%、56.6%。高速纹影照片显示:平面激波冲击砂墙结构发生反射和透射，伴随入射激波和透射激波的传播，在百微秒内，砂墙未产生显著运动，表现出显著的类固体动力学响应特性。基于冲击理论，确定了铁砂墙、矾土砂墙、石英砂墙的线性冲击关系，冲击关系中线性常数λ值量级为100，根据凝聚介质实用状态方程推断:较低强度载荷冲击作用下，砂墙主要产生体积变形，而由冲击引起的热能效应则可以忽略。     

基于欧拉喷雾与火焰面/反应进度变量湍流燃烧模型的PRF燃料喷雾燃烧模拟研究

在开源计算流体软件OpenFOAM环境下,将基于欧拉方法的Σ-Y喷雾模型与非稳态火焰面/反应进度变量湍流燃烧模型相耦合,发展用于高温高压环境中液体燃料喷雾湍流燃烧高精度计算模型,分别对非燃烧和燃烧工况下的五种典型参比燃料(Primary Reference Fuel,PRF)的燃油喷射雾化与湍流燃烧过程开展数值研究。结果表明：该新型耦合模型能够准确的预测PRF燃料的喷雾和着火燃烧特性;所开发的重构数值喷雾纹影图像和燃烧OH^*图像处理方法能够很好地捕捉到试验的滞燃期、火焰浮起长度及喷雾火焰结构;研究揭示了不同比例的PRF燃料对喷雾及着火燃烧过程的影响特性,为替代燃料在发动机上的高效应用提供了理论指导。     

蜡烛动力涡旋机扭矩的近似计算

本文来自2022年IYPT的赛题,主要探究蜡烛周围流场性质并用数学方法研究纸螺旋转动时的扭矩.蜡烛周围流场性质通过查阅文献得出并由数据验证.流场用COMSOL Multiphysics仿真模拟并用纹影法可视化.又用两种方法推导纸螺旋扭矩的影响因素.积分得到纸螺旋转动惯量的表达式.用实验数据拟合纸螺旋转动的运动曲线并求出角加速度.最终计算扭矩,然后分析其与纸张密度、悬挂高度、纸螺旋层数的定性关系.本文用实验数据还验证了上述方法的合理性.     

激光烧蚀羽流光学成像效果研究

使用YAG脉冲激光烧蚀固态POM聚合物和掺碳质量分数为5%的液态甘油混合物,形成羽流场.分别在相机镜头前添加滤光片以及在纹影系统中设置不同的刀口,观察对羽流场像的影响.实验结果表明:滤光片和暗场纹影均能够提高羽流纹影图像的显示效果.     

气相爆轰波绕射流场显示研究

采用基于红宝石激光器（波长694.3 nm）的纹影系统,对气相爆轰波绕射进行了初步的流场显示研究。采用单色激光和合适半带宽（15 nm）的滤光片,有效地消除了爆轰波自发光对流场显示的影响。合理设置激光器同步控制系统的触发延时,得到了序列的爆轰波阵面纹影照片。结果表明:图像清晰地显示了爆轰波阵面的诱导激波、横波及化学反应区。当爆轰波在左尖点处绕射,受稀疏波作用,诱导激波与化学反应区明显分离,导致爆轰波衰减为爆燃。分离的诱导激波和折皱的化学反应区在纹影图上清晰可见。诱导激波在垂直支管右壁面反射,诱导二次起爆。畸变爆轰波在水平和垂直支管中均发生马赫反射。提高初压,爆轰波受分叉口几何属性的影响减小,畸变爆轰波在水平和垂直支管下游较易恢复为自持爆轰波。     

激光诱导荧光聚焦纹影系统及超声速燃烧流场应用

纹影是一种常用的流动显示技术，广泛应用于可压缩流动显示及超声速燃烧流场实验.然而，在变Mach数超声速燃烧实验中，燃烧室总温随来流Mach数变化.受准稳态/非定常温度变化影响，光学玻璃窗口的折射率发生显著改变，影响基于密度梯度的纹影成像质量.同时，普通纹影为光程体积沿程积分，难以同二维燃烧场成像信息进行直接比较以开展燃烧与流动耦合研究.聚焦纹影技术可抑制燃烧室内高温引起的玻璃窗口折射率变化，并实现毫米级的急剧聚焦深度，获得二维流场结构，同时配合纳秒级脉宽Nd:YAG激光光源可冻结高超声速流场.在传统聚焦纹影系统基础上发展了激光诱导荧光聚焦纹影系统并应用于变Mach数超声速燃烧实验，创新点在于使用激光诱导荧光染料，以荧光作为光源消除原本激光光源中的相干噪声，同时发展了边缘增强图像处理方法.实验结果表明激光诱导荧光聚焦纹影系统及边缘增强图像处理方法能够有效消除激光光源相干噪声，捕捉二维超声速燃烧流场结构.