基于Hadamard矩阵优化排序的快速单像素成像

为提升单像素成像速度,提出了基于Hadamard矩阵优化排序的压缩采样解决方案.利用数值仿真和室外实验对提出的5种排序方法进行了对比分析.研究结果表明:按Haar小波变换系数绝对值排序时单像素成像效果最优,排序对应到Walsh序后可利用快速变换重建图像,速度达300帧/秒@64×64像素;最优排序下,采样率25%仍可重建图像,采样速度可提升4倍.针对排序方法与成像信噪比关系,从关联成像角度给出了其物理解释:测量基矩阵元邻域数值相等的区域面积等效于光场二阶相干面积,当光场二阶相干面积随测量基由大到小排序时成像效果最优.本文研究成果可用于提升单像素成像速度,具有实用价值.     

系列二亚胺羰基Mn配合物光谱的密度泛函研究

CO₂还原始终是能源和环境领域的重要挑战。二亚胺羰基Mn配合物价格低廉,稳定性好,可调变性强,成为近年来光催化还原CO₂的热门催化剂。紫外-可见光谱和红外光谱研究有助于调控CO₂光还原催化剂性能。基于密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT),对系列二亚胺羰基锰配合物[Mn(bpy)(CO)₃Br],(简写为1),[Mn(phen)(CO)₃Br],(简写为2),[Mn(phen-dione)(CO)₃Br],(简写为3),[Mn(phen-dione)(CO)₃CH₃CN]⁺,(简写为4)(bpy=2,2′-bipyridine,phen=1,10-phenan-throline,phen-dione=phenanthroline-5, 6-dione)的紫外-可见光谱和红外光谱进行研究。基于TD-DFT方法,采用多种泛函,对紫外-可见光谱进行模拟。结果显示1和2主要有两个最...     

光纤相控阵稀疏排布优化算法对比

光纤相控阵在激光合束、激光雷达等领域具有应用前景.光纤阵列配置方式不同于微波相控阵,光纤天线间距大于波长时存在周期旁瓣问题,影响主瓣能量分布.本文从物理模型出发,建立了基于同心圆环形点阵集合的光学相控阵天线布阵理论模型,提出了利用解析延拓的傅里叶变换方法实现干涉场强度的快速合成理论,讨论了在离散采样时数值仿真需关注的采样带宽和采样数目问题,解决了快速实现多光束干涉场数值仿真的问题.对比研究了两种优化光学相控阵天线配置的优化算法:遗传算法和粒子群算法,分别实现了不同种群数量遗传算法和粒子群算法迭代优化,分析了二者在优化过程中的收敛速度和优化效果,得到了峰值旁瓣比PSR=0.270的配置阵列.所提出的方法有望用于实际的光学相控阵天线配置中,指导天线主瓣能量最大化的优化设计;研究模型对不可微分目标函数优化问题的研究有一定参考价值.     

射流速度及套管应力的ALE三维仿真分析

聚能射孔是包括炸药爆轰、药型罩压垮形成射流、射流侵彻射孔枪和套管的复杂动态过程,包含能量、质量、速度、变形之间的转化和平衡.本文应用LS-DYNA软件,建立射孔弹-射孔枪-套管三维模型,应用ALE算子分离算法,每一迭代步分为两阶段,先执行网格随物质运动的拉格朗日算法,再执行穿过单元边界的质量、内能和动量的欧拉映射算法,实现爆轰过程、药型罩固流转化、射流高速侵彻套管的大变形和流固耦合仿真,分析爆轰波叠加对能量、密度、射流速度和套管强度影响.一枚射孔弹射孔时,总能量转化为金属射流能量的转换率为13.1%,三枚时为23.1%,爆轰波叠加引起射流转化能量增强.三枚的射流总能量达到133 kJ,超过三个单枚之和75 kJ的77.3%,说明爆轰波重叠使得爆轰产物对射流能量有持续补充作用,对提高孔深有利.射孔弹增加,射流平均能量增大,爆轰产物平均能量减小,但射流和爆轰产物总能量增大,说明弹间的相互作用强烈,爆轰更彻底,对提高孔深有利.三枚较一枚射孔弹射穿套管的时间提前了8μs,最大应力增加了260 MPa,三枚射孔弹时,套管应力值超过材料屈服强度范围较单枚增加了2.5 mm的圆环,爆轰重叠区域中心的套管应力为965 MPa,较单枚时的226 MPa提高了739 MPa,说明爆轰波弹间叠加加重了对套管的伤害.本文实现了射流形成机理、能量和速度转化和射流侵彻过程的流固耦合动态力学分析,搞清了爆轰波叠加对能量、密度、射流速度和套管强度的影响规律.     

基于光子计数的合作目标“量子”成像

在实验上研究了赝热光照明下, 基于光子计数模式的合作目标“量子”成像, 并给出理论模型和解释. 研究表明, 利用光子计数的单光子探测器代替以往光强度线性探测器作为桶探测器在“量子”成像中同样适用. 实验发现, 合 作目标的反射信号可穿透弱散射介质实现成像, 该技术在减小光学成像透镜孔径方面具有潜在的应用价值. 对比了基于强度关联成像和压缩感知算法的“量子”成像结果, 并得出实用性结论. 本文的方案为“量子”成像的实际应用提供了新方法.     

多场耦合下透平冷却高温影响特性

透平进口温度持续提高,使得实验测试条件难以实现全温全压的测量,往往采用降温降压工况。本文采用耦合数值方法,分别针对耦合气膜冷却平板及耦合叶栅模型,分析多场耦合下的高-低温传热特征,探索透平冷却温度水平影响特性及机理。研究表明,综合冷却效率分布受金属、流体物性及内外部冷却多方面综合影响;比较无量纲参数相同的高-低温工况,高温使得有TBC涂层时综合冷效偏高,无TBC涂层时综合冷效偏低;无量纲参数相同的高-低温工况,在平板上综合冷却效率分布规律基本一致,在叶栅表面压力面和前缘较为一致,其余部分相差较多;在一定的温度差距内,高-低温工况结果仍可保持一定的一致性。     

SPH粒子初始化均布方法及其均布质量评价

光滑粒子流体动力学(SPH)是一种拉格朗日型无网格粒子法，粒子均布程度是影响SPH分析精度和稳定 性的重要因素．本文基于射线法提出了一种在异形多边形区域内均布SPH粒子的方法，先在多边形的最小外包 矩形范围内均布粒子，再通过射线法和辅助筛选条件保留区域内的粒子；通过生成粒子的Voronoi多边形计算 其变异系数值(Cv)，作为SPH粒子均布质量的评价标准，其值越小，粒子均布质量越高．为验证该方法提高分 析精度的有效性，基于爆轰侵彻的经典实验，建立由经典三角形和四边形均布粒子法构建的模型甲、模型乙和 本文模型丙，用 LS-DYNA 中的 SPH 模块进行仿真分析．研究表明，模型丙的 Cv 分别比模型甲和模型乙低 4.88 %和5.22 %；模型甲、乙和丙射流头部速度分别为5 960、5 900和6 060 m/s，较经典实验的6 100 m/s分别 相差2.3 %、3.3 %和0.7 %，相对于模型甲和模型乙，模型丙计算精度提高了1.6 %和2.6 %．因此，本文方法可 快速有效地均匀布置SPH粒子，提高分析精度     

关于植物纤维高值化利用课程教学实践与改革的探讨

植物纤维高值化利用是研究植物纤维原料,特别是纤维素、半纤维素、木质素三种天然高分子分离及其高值化加工利用的一门学科,是林产化工、制浆造纸、生物质能源等专业的一门重要基础课程。本文针对该课程的特点及教学改革进行了探讨,认为可采取以下措施:(1)教学内容设置核心知识,突出教学重点;(2)关注学科发展前沿,及时更新教学内容;(3)知识形象化促进理解,启发式教学启迪思维;(4)注意科学研究思维方式的传授,开展研讨专题讲座;(5)加强理论教学与实践的结合,改革考核方式,注重综合能力考查。     

木质素及其在高分子材料方面的利用课程教学方法与实践

木质素是一种重要的天然高分子,其开发利用已成为材料科学的热点之一。木质素及其在高分子材料方面的利用课程内容涉及木质素的结构与性质、木质素化学品、木质素热固性材料、木质素热塑性材料、木质素新材料、木质素材料的性能评价等。针对该门课程知识点多且内容分散、知识面宽、知识点新的特点,提出了教学方法:(1)采用案例教学法,密切联系生产实践;(2)采用翻转课堂教学法,提高学生自学能力;(3)加强双语教学,培养国际化专业人才;(4)采用灵活有效的考核方式,着实提高学生综合能力。     

基于Walsh-Hadamard变换的单像素遥感成像

本文提出了基于Walsh-Hadamard变换的单像素成像方案, 并从理论分析、模拟仿真和实验验证三方面分别验证了该方案的可行性. 实验上实现了350-900 nm波段对 距离500 m和5000 m自然目标的128×128 像素成像, 成像速度0.5帧/秒. 研究并讨论了单像素相机方案与计算量子成像方案的差异与共性, 在此基础上分析了基于Walsh-Hadamard变换的单像素成像方案的优势与局限性. 研究表明本方案同时适用于单像素相机和计算量子成像. 由于单像素成像适用于应用在如红外热成像、微波成像等波段, 因此在阵列探测器灵敏度或工艺达不到要求时存在优势. 本文所提出的方案使得单像素成像技术向实际应用迈进了一步.