基于图像处理的模拟尾流气泡幕研究

利用图像处理技术,对模拟的尾流气泡幕进行了定性和定量分析.压强较小时,位于不同层面上气泡的重叠少,通过二值图像处理可清楚地观察气泡的尺度大小及密度分布;而当压强较大时,不同层面气泡重叠幅度大,大部分气泡的边界难以判断,不能够得到气泡尺度参量及密度分布等信息.利用区域分割技术对获取的气泡幕灰度图像进行伪彩色显示,定性分析了气泡幕中气泡尺度、分布等信息.基于形状分析的等效直径、气泡幕剩余面积和剩余面积变化显示,不同压强下气泡的等效直径分布均在5～100像素范围,平均等效直径为55像素,压强较小条件下小气泡比例较大.     

尾流气泡幕光学特性的数理模型

对实验室模拟的尾流以及真实尾流气泡幕中气泡的运动规律进行了分析和计算,并提出了气泡幕中气泡随半径分布规律的数学物理模型,引入了最可几半径的概念从单个气泡对激光散射的影响推导出了气泡幕对激光的散射效应的数学表达式,并利用所得到的表达方式在实验室条件下进行了相关计算所建立的理论模型对于气泡分布的计算结果同实验结果相比,一致性相当好在气泡幕对激光散射的影响中,首次对激光偏振化特性的影响进行了区别计算计算结果表明:激光的两种偏振化状态对气泡幕散射的影响从粗糙结构来看没有明显差异,但其精细结构有所不同对不扩束和扩束两个条件下的计算明确显示出,扩束条件下散射光的强度是不扩束条件下的二倍以上,但二者的精细结构并没有可见的差别.     

基于图像处理的模拟尾流气泡幕分类识别

提出了一种应用数字图像处理技术对模拟尾流气泡幕分类识别的新方法.文章介绍了BP神经网络的基本结构及其工作原理,通过仿真测试了BP神经网络对模拟尾流气泡幕图像的模式分类.应用灰度图像统计矩法得到了均值、归一化系数、三阶矩、一致性和熵等特征量,设定神经网络学习率为0.1时经过14次循环可以达到训练目标误差为0.001,此时...     

三维浅海下弹性结构声辐射预报的有限元-抛物方程法

利用多物理场耦合有限元法对结构和流体适应性强、抛物方程声场计算高效准确的特点,提出了三维浅海波导下弹性结构声振特性研究的有限元-抛物方程法.该方法采用多物理场耦合有限元理论建立浅海下结构近场声辐射模型,计算局域波导下结构声振信息,并提取深度方向上复声压值作为抛物方程初始值;然后采用隐式差分法求解抛物方程以步进计算结构辐射声场.重点介绍了该方法对浅海下结构声辐射计算的准确性、高效性以及快速收敛性后,对Pekeris波导中有限长弹性圆柱壳的声振特性进行了分析.研究得出,当圆柱壳靠近海面(海底)时,其耦合频率比自由场下的要高(低),当潜深达到一定范围时,与自由场耦合频率基本趋于一致;在低频远场,结构辐射场与同强度点源声场具有一定的等效性,且等效距离随着频率增加而增加;由于辐射声场受结构振动模态、几何尺寸和简正波模式影响,结构辐射场传播的衰减规律按近场声影响区、球面波衰减区、介于球面波和柱面波衰减区、柱面波衰减区四个扩展区依次进行.     

基于图像处理的模拟尾流气泡幕分类识别

提出了一种应用数字图像处理技术对模拟尾流气泡幕分类识别的新方法.文章介绍了BP神经网络的基本结构及其工作原理,通过仿真测试了BP神经网络对模拟尾流气泡幕图像的模式分类.应用灰度图像统计矩法得到了均值﹑归一化系数﹑三阶矩﹑一致性和熵等特征量,设定神经网络学习率为0.1时经过14次循环可以达到训练目标误差为0.001,此时网络对不同压强下的尾流气泡幕分类正确率到达100%.这种方法在处理尾流图像时具有直观、高效、精确等特点,易于应用于对尾流探测、识别等工程技术中.     

森林环境电波传播抛物方程模型的改进研究

将森林看成空气和植物组成的混合物, 应用两相混合物折射模型求解了森林的等效介电常数, 通过与实验结果的对比, 验证了该模型的正确性. 将该森林介电常数求解方法引入到抛物方程的森林模型中, 改进了抛物方程的森林模型. 相对于传统的森林环境电波传播模型, 该模型能考虑森林各组成要素对电波传播的影响, 更适合于实际不同地区、不同种类植物分布的森林环境中电波传播特性的求解. 此外, 引入了非均匀网格技术, 有效提高了大区域森林环境中电波传播问题的求解效率.最后基于该模型仿真分析了森林的植物体积含量、重量含水量等要素对电波传播特性的影响. 关键词： 森林 抛物方程 非均匀网格 电波传播     

线性和拟线性抛物型方程的格点模型

格点法是最近发展起来的一类模拟流体动力学的新方法，其基本思想是重新建模，推广格点法求解一般的数学物理方程，作为例子，建立线性和拟线性抛物型方程和格点模型，并运用它们模拟了几个典型的问题。     

抛物方程的多重非均匀网格模型及其应用

提出了抛物方程的多重非均匀网格模型,以准确求解三维空间存在多辐射源的电波传播问题。通过对不同辐射源建立不同的坐标系,并对其仿真空间采用不同的非均匀网格划分,构建了抛物方程的多重非均匀网格模型。在此基础上,实现了三维多辐射源问题的并行计算。实例仿真了空间存在四个辐射源的电波传播特性。结果表明,抛物方程的多重非均匀网格模型能够准确求解多源的空间电磁场分布特性,且在该算例中,并行技术使得抛物方程的计算速度提升了2.41倍,极大地提高了抛物方程对三维多源问题的求解效率。     

抛物方程的多重非均匀网格模型及其应用

提出了抛物方程的多重非均匀网格模型,以准确求解三维空间存在多辐射源的电波传播问题。通过对不同辐射源建立不同的坐标系,并对其仿真空间采用不同的非均匀网格划分,构建了抛物方程的多重非均匀网格模型。在此基础上,实现了三维多辐射源问题的并行计算。实例仿真了空间存在四个辐射源的电波传播特性。结果表明,抛物方程的多重非均匀网格模型能够准确求解多源的空间电磁场分布特性,且在该算例中,并行技术使得抛物方程的计算速度提升了2.41倍,极大地提高了抛物方程对三维多源问题的求解效率。     

两种气泡混合的声空化

将非线性声波方程和改进的Rayleigh-Plesset方程联立可以描述空化环境中的声场及相应的气泡动力学特征. 用时域有限差分方法模拟了圆柱形容器内两种气泡相互混合时的空化情况. 在烧杯内的稳态背景声场形成过程中, 瓶壁耗散吸收扮演了重要的角色. 在稳态背景声场的基础上, 分析了混合气泡与声场的相互作用、气泡之间的相互作用、混合情况下的频谱特性. 结果表明: 两种气泡平衡半径都不太大时, 气泡与声场的相互作用不强, 声场及气泡的行为也比较规律; 相反, 当其中一种气泡平衡半径相对比较大时, 声场与气泡具有较强的非线性相互作用, 声场及气泡的行为表现出复杂的特性.     

基于边界元法的气泡同波浪相互作用研究

为研究水下爆炸气泡同波浪的相互作用,本文引入数值与解析相结合的方法来考虑远场对气泡的影响,并解决了开域自由面在边界积分中的奇异性问题．然后通过将流场速度势分解为波浪入射势和气泡扰动势,研究了波浪对近自由面气泡的动态特性的影响,并对不同特征参数的波浪下水下爆炸气泡进行模拟,分析了波长和初始相位角对气泡动态特性的影响．通过对结果的分析发现：对于气泡自身形态,在收缩阶段波浪的存在会使气泡上半部分以及自。由面诱导射流产生偏移;而对与水冢形态,除了会产生偏移,水冢高度和宽度也会受到明显的影响．这种影响程度随初始相位角周期性变化,而在本文所研究的波长范围内,随波长的增加递减．     

气泡对液体粘度测量的影响

讨论了用奥氏粘度计测量液体粘度过程中,气泡对测量结果的影响,指出在用此法测量液体的粘度时,应注意选择粘度计,注入适量的液体,并排除气泡才能使测量结果准确无误。     

复式降噪块地铁车轮减振降噪特性

为探究一种复式降噪块装置及其组合形式对某S型辐板地铁车轮的减振降噪效果和机理,在半消声室内,分别对1种自由状态下的标准车轮和3种形式的复式降噪块车轮开展阻尼特性及振动声辐射特性试验,并通过有限元建模对其进行了模态计算。结果表明:复式降噪块装置可在全频段内提高车轮阻尼比,并对车轮各部位有良好的减振效果,以轮辋和踏面的减振效果最为显著;其中,6个制振阻尼片形式的降噪块对车轮的降噪效果最显著,径向激励下的降噪量为13.1 dB(A),轴向激励下的降噪量为11.1 dB(A),降噪频段主要集中在1000 Hz以上中高频。该文研究结果是对列车降噪研究领域的补充和发展。     

瓦状阻尼橡胶块对高铁车轮减振降噪的影响分析

依据声学测试标准,为了评价某型高铁车轮在安装不同形式橡胶块装置后的减振降噪效果,在半消声室内基于B&K振动噪声测试分析系统,对裸轮和橡胶块车轮开展振动声辐射室内测试实验,并基于有限元方法对车轮模态进行了仿真分析。测试结果可知:相比裸轮,WA、WB车轮模态阻尼比显著增加,车轮的减振效果明显,其中WA车轮的减振效果略优于WB车轮。径向激励下,WA车轮声功率级降低了8 dB(A),WB车轮声功率级降低了5.5 d B(A);轴向激励下,WA车轮声功率级降低了8.2 dB(A),WB车轮声功率级降低了6.2 dB(A)。分析可知橡胶块装置能有效抑制车轮的滚动噪声和曲线啸叫,对车轮的减振降噪有积极作用。     

基于势流理论的气枪气泡远场压力子波特性研究

气枪气泡的远场压力子波特性研究是研究气枪震源的基础,本文在前人研究基础上建立了三维边界元气泡动力学模型,并针对气泡射流这一技术瓶颈提出了能量等效算法.再在上述模型中加入了简化的热力学模型,考虑了气枪释放气体以及气泡传热等热力学因素,将上面模型计算结果和Nucleus软件模拟结果对比,两者符合良好,并以此为基础探讨了传热系数、气枪发射时间、气体等体比热容对气枪主要参数的影响规律.最后将轴对称气泡融合技术拓展到三维边界元模型,对相干枪进行初步研究,探讨了气枪间距对压力子波的影响规律,旨在为气枪的研究提供参考.     

基于边界元法的近平板圆孔气泡动力学行为研究

研究了带有圆孔的平板附近气泡动力学特性. 基于不可压缩势流理论, 建立了平板圆形破口附近气泡运动数值模型, 并针对气泡初始位置距离破口很近而导致计算结果发散的数值缺陷, 采用气泡壁和壁面融合的方法, 将流场分离为两个半无限域问题进行求解, 实现了在不同无量纲参数范围内的数值模拟, 数值结果与实验结果符合良好. 通过对圆孔附近气泡运动特性的研究发现, 圆孔对气泡的影响基本与壁面相反, 在膨胀阶段对气泡产生腔吸作用, 收缩阶段产生排斥, 在特定的工况下会产生对射流现象. 最后分析了气泡壁与壁面融合, 流场分离后的气泡动态特性以及各工况参数对其影响规律. 关键词： 气泡 边界元 射流 圆孔     

含气量对激光空泡在刚性壁面空蚀的影响

采用强脉冲激光器设计液体环境下刚性壁面空蚀实验平台,改变液体中含气量,利用高速相机观察不同含气量条件下激光空泡在壁面附近的脉动过程,并对刚性壁面造成的空蚀结果进行了观测。实验研究发现,随着液体中相对空气含量的提高,激光空泡脉动的最大尺寸增大,空泡的膨胀运动变剧烈,溃灭运动速度降低,空泡的溃灭强度降低,从而影响到溃灭冲击波和壁面微射流对刚性壁面的冲击速度,减弱了壁面空蚀,而液体中含气量的提高能够降低激光空泡对刚性壁面的空蚀程度。     

声学超材料对低频噪声的消声特性

针对低频噪声较难消除的问题,设计了亥姆霍兹共振腔与声学超材料薄膜耦合的消声结构,在利用有限元软件进行屈曲分析薄膜的临界状态得知声学超材料薄膜结构临界失稳力为0.087 N·m,利用COMSOL声固耦合模块研究薄膜形态对传递损失峰值频率的影响。结果表明:薄膜扭转角度由0°增加到30°时,薄膜总体刚度增加,传递损失峰值对应频率向右偏移了30 Hz,变化并不明显。为了扩大频率偏移范围,在扭转30°的基础上,对扭矩棒施加垂直向下的压力,压力由0 kPa增加到2 kPa,薄膜预应力增大,系统刚度增加,使得传递损失峰值向右偏移了170 Hz。最后搭建实验平台,验证了薄膜在扭转时的频率偏移与仿真基本吻合,在不同压力时频率偏移一致,进而可以实现较大范围的低频率噪声控制。为声学超材料的设计和控制提供有效的依据。     

基于水下滑翔机的海洋环境噪声测量系统*

水下滑翔机是一种新型的水下潜器,将其用于海洋环境噪声测量具有很大的应用潜力。选择的平台是“Petrel II”滑翔机,为其设计和实现了深水水听器和数据采集系统。深水水听器具有耐高静水压和高灵敏度的特点,并通过了60MPa的高静水压力试验;数据采集系统具有体积小、功耗低、控制灵活和易于扩展的特点。搭载声学测量系统的滑翔机顺利通过水池测试和海上试验,测试结果验证了技术方案的可行性和系统工作的稳定性,可为深入进行海洋环境噪声时空特性实验研究提供技术支持。     

A three-dimensional physical model of MRI noise based on current noise sources in a conductor

Magnetic flux noise is generated by any conductor in equilibrium with a bath as a result of random fluctuating currents. A physical model of this flux noise is proposed, based on allowable current patterns in the conductor, which we describe as natural current modes. This model gives insight into the spatial characteristics of the magnetic noise which is encountered in a variety of magnetic measurements and imaging modalities such as magnetic resonance imaging (MRI).