热损耗条件下导热系数反演模型及实验研究

通过导热反问题反演求解导热系数通常误差较大,本文构建考虑热损耗条件下的虚拟薄板模型精确求解导热系数。首先通过数值算例验证模型的准确性和稳定性,正向问题使用有限差分法进行求解,反问题求解采用人工蜂群算法进行目标函数最优化。然后搭建第二类边界条件下导热正向装置,进行导热系数实例反演和实验研究,并将新模型与理论模型反演结果对比分析。结果表明理论模型反演结果的相对误差约为-14.76%,而新模型下导热系数反演相对误差达到-4.67%。新模型较理论模型反演结果更精确,有效降低了热损耗对反演的影响,提高了反演精度,更符合实际工况。     

温度传感器在测定不良导体导热系数实验中的应用

将单片计算机与温度传感器结合用于导热系数测定仪中测量温度,改进后的导热系数测定仪结构紧凑,操作简单、读数方便.     

基于改进布谷鸟算法识别瞬态热传导问题的导热系数

基于改进布谷鸟算法反演瞬态热传导问题随温度变化的导热系数.采用Kirchhoff变换将非线性热传导问题转换为线性热传导问题,使用边界元法求解瞬态热传导正问题.将导热系数的反演转化为函数表达式中未知参数的反演,使用改进布谷鸟算法求解未知参数.与共轭梯度法相比,改进布谷鸟算法对迭代初值不敏感;与布谷鸟算法相比,改进布谷鸟算法迭代次数大大减少.数值算例表明对改进布谷鸟算法,增加测点数量迭代次数增加;增加鸟巢数量迭代次数减少;减小测量误差计算结果更精确,同时迭代次数更少.数值算例验证了改进布谷鸟算法反演导热系数的准确性和有效性.     

非稳态导热充分发展阶段的分析解

一、引言 非稳态导热充分发展阶段(正规状况)的概念首先由苏联学者提出。1979年S.V.Patankar把非稳态导热充分发展的概念与通道内对流换热充分发展的概念相类比 给出了充分发展阶段更严格的定义,即无量纲温度保持不变,提出了直接求解非稳态导热充分发展阶段温度分布的基本思想,并对一维问题进行了数值求解。本文对文献[2]中的方法进行了一定的改进,对平板、圆柱及球体的一维问题进行了分析求解并给出了几种典型情况下的二维及三维问题的求解思想。     

结霜等截面直肋导热修正解

通过适当假设,推导出了结霜等截面直肋导热的数学模型,然后得到其导热问题的修正解,同时给出其相应的热流量计算公式。与原先的肋导热计算公式相比,该解提高了计算精度,并且表达形式简单,可以很方便的应用于工程实践。对结霜肋片的设计有一定的理论指导作用,而且其求解方法可以推广到类似的问题中。     

温敏涂料TSP热流密度测量方法及应用

温度敏感涂料（temperature-sensitive paint,TSP）可以实现高空间分辨率的温度测量.基于时间解析温度数据计算热流密度是典型的导热反问题.基于一维双层导热模型,通过解析或数值求解的方法计算热流密度,是上述问题的通用解法.在工程应用中,可根据试验工况简化一维双层导热模型,采用更简便的方法进行热流计算.TSP测量热流的精度受涂料厚度、TSP测温真实位置和材料热物性变化等因素影响,相应地可以在涂料设计、物理建模以及计算方法等方面进行完善,提高TSP热流测量的精度.TSP热流测量在暂冲式和激波式两类高超声速风洞中均已得到成功应用,文章结合两个应用实例对工程应用中的挑战与对策进行了讨论.      

基于BP神经网络的排爆机械臂逆运动学分析

机械臂逆运动学是已知末端执行器的位姿求解机械臂各关节变量,主要用于机械臂末端执行器的精确定位和轨迹规划,如何高效的求解机械臂运动学逆解是机械臂轨迹控制的难点。针对传统的机械臂逆运动学求解方法复杂且存在多解等问题,提出一种基于BP神经网络的机械臂逆运动学求解方法。以四自由度机械臂为研究对象,对其运动学原理进行分析,建立BP神经网络模型并对神经网络算法进行改进,最后使用MATLAB进行仿真验证。仿真结果表明：使用BP神经网络模型求解机械臂逆运动学问题设计过程简单,求解精度较高,一定程度上避免了传统方法的不足,是一种可行的机械臂逆运动学求解方法。     

非稳态导热问题分析解特征函数正交性的讨论

非稳态导热问题分析解是传热学中十分重要的内容之一,多数传热学教材对特征函数正交性的论述较为简略,影响了对求解过程的理解.本文以大平板非稳态导热问题分析解求解过程为例,重点讨论了特征函数正交性的含义、特征函数正交性的证明以及特征函数正交性的应用,给出了保持求解过程连贯、帮助学生理解的教学建议,为非稳态导热问题分析解及其数学解析过程的教学提供了参考.     

非线性二维稳态导热反问题的一种新解法

1引言导热反问题，是指根据实验测得的物体表面或内部某些位置的温度值，通过求解导热微分方程，反推导致这一结果的原因。在数学上是一种不适定问题，求解结果对测量误差十分敏感，即使有较小的测量误差也会带来较大的影响。待定边界条件类型的导热反问题在工程和科学试验中有广泛的应用背景。许多学者对此进行了研究，但多停留在一维和二维线性问题上，对多维非线性问题的研究较少［‘－’］。Beck山对一线问题讨论了五种求解方法：分析法，D’souza法，Weber法，RB方法和HillHensel方法，其中前三种不能求解非线性问题，后两种对非稳…     

二维传热数值计算程序在图形卡上的实现

本文针对通用图形处理器(GPGPU)的特点,对二维传热数值求解算法及三类不同边界条件问题在GPU上的求解进行了分析.图形处理器是一种专用并行处理器,主要用于三维场景渲染加速,其结构和程序设计方式与CPU完全不同,但却比CPU具有更强的浮点运算能力和内存带宽.随着图形处理器可编程特性的发展,它已越来越超出原有的应用范围,向通用计算领域发展,成为一个新的研究领域.采用Jacobi迭代,能够在GPU上实现二维导热方程的求解.本文在已有研究的基础上,实现了二维导热计算的混合边界条件问题在GPU上的求解方法,通过计算时间的比较显示GPU在计算传热学中有良好应用前景.     

基于选择采样的高效迭代相位提取算法

在光学精密测量中,相移干涉法应用广泛。常用的相移器件容易出现相移误差,采用等步距相位提取算法会产生测量误差。基于最小二乘的迭代相位提取算法可以有效消除该类相位提取误差,提高测量精度,但是其迭代过程运行时间长,效率低。提出了一种基于选择采样的迭代相位提取算法,先对干涉图像进行等间隔抽样,降低计算量;再根据对比度滤除干涉图像中低质量像素点,防止误差增大,进行最小二乘迭代求解相位。仿真实验对算法进行了分析和验证,在抽样间隔为2时的选择采样方法与所有像素点全部代入计算相比,运行时间从6.687 s降为0.725 s,均方根误差仅为0.032 9。实验结果证明:选择采样的迭代相位提取算法运算时间短、误差小,非常适合高速相移干涉测量应用。     

采用小生境遗传算法反演浅海声速剖面研究

针对浅海声速剖面反演问题,采用小生境遗传算法,结合声线搜索的最快本征声线匹配反演,实现浅海负跃层条件下的声速剖面估计.利用经验正交函数对声速剖面的多参数不确定性降维,依据声场计算模型获取的最快特征声线传播时延与观测声传播时长进行匹配,采用小生境遗传优化算法,获取最优经验正交函数估计,实现声速剖面反演.按上述方法反演处理...     

数字图像处理自动图像聚焦算法的分析和比较

图像聚焦判别函数的选择是自动图像测量中获取高质量图像的依据,对几种用于自动图像聚焦判别的数字图像处理算法进行了较全面的性能比较,定量分析了不同算法的计算速度、唯一性、准确性和灵敏度等。分析结果表明:梯度向量平方函数、拉普拉斯算法和二级梯度平方算法在单值性和灵敏度方面都较好;罗伯特(Robert)梯度算法和梯度向量模方算法函数的稳定性比较好。以上的图像聚焦判别函数特性分析结果对于图像自动测量所需要的自动调焦控制具有指导意义。     

散热片对变压器声辐射的影响及优化分析*

油浸式配电变压器表面布有大量散热片结构,使得油箱振动声辐射变得复杂。该文研究了散热片结构对油浸式变压器辐射声场的影响,在此基础上提出了散热片结构尺寸的优化措施。建立了考虑流固耦合的变压器振动和声学分析模型,提出了散热片声场效应评判准则,基于模态分析和频响分析探讨了散热片对变压器振动声辐射影响的振动效应、声源效应和声障效应。实验数据和仿真分析结果表明,变压器散热片对变压器振动声辐射的影响不可忽视,尤其是声源效应。采用遗传算法对散热片分布和尺寸参数进行优化分析,计算结果表明,通过优化散热片可以有效降低变压器表面均方振速和辐射声功率,可为变压器噪声控制和优化提供依据。     

A novel compression algorithm for infrared thermal image sequence based on K-means method

High resolution in space and time is becoming the new trend of thermographic inspection of equipments, therefore, the development of a fast and precise processing and data store technique of high resolution thermal image should be well studied. This article will propose a novel global compression algorithm, which will provide an effective way to improve the precision and processing speed of thermal image data. This new algorithm is based on the decay of the temperature of thermograph and the feature of thermal image morphology. Firstly, it will sort the data in space according to K-means method. Then it will employ classic fitting calculation to fit all the typical temperature decay curves. At last, it will use the fitting parameters of the curves as the parameters for compression and reconstruction of thermal image sequence to achieve the method for which the thermal image sequence can be compressed in space and time simultaneously. To validate the proposed new algorithm, the authors used two embedded defective specimens made of different materials to do the experiment. The results show that the proposed infrared thermal image sequence compression processing algorithm is an effective solution with high speed and high precision. Compared to the conventional method, the global compression algorithm is not only noise resistant but also can improve the computing speed in hundreds of times.     

基于简化模型与自适应滤波的车载SINS静基座快速对准

为了实现捷联惯性导航系统(Strap-down Inertial Navigation System,SINS)快速初始对准,根据已有可观测性分析结果,通过理论分析和计算得到了扩展观测量时初始对准系统最优可观测状态量组合,在此基础上简化了对准模型,建立了新的系统方程。针对载车发动机启动或其他情况导致系统噪声无法精确统计,提出了运用基于强跟踪滤波原理的自适应卡尔曼滤波(Kalman Filter,KF)算法抑制滤波发散,加快收敛速度。仿真结果表明运用简化模型和自适应滤波在系统噪声不匹配时具有更快的收敛速度和更高的对准精度,车载实验结果也表明运用简化模型和自适应滤波可以实现快速对准。     

多种群遗传算法在微震震源定位中的应用

微震震源的精确和快速定位对坑道安全的预测至关重要。在设定均质均速模型条件下,两两检波器的观测走时和计算走时的拟合差绝对值之和为适应度函数,把微震震源定位转换为求解优化问题。采用格雷码对震源位置进行编码,提高了遗传算法的局部搜索能力;同时采用两个群体独立进化,分别利用轮盘和排序方法从两个群体中选择优秀个体,将各种群中的优秀个体进行交叉运算和变异产生新的个体,从而提高了遗传算法的全局搜索能力。通过实验证实优化后的遗传算法在微震震源定位中具有较高的性能和精度。     

基于多算法优化SVM的粗糙面参数反演

支持向量机（SVM）是粗糙面参数反演中常用的一种反演算法,SVM反演中的惩罚参数C和核函数参数G对反演结果精度的影响较大,若参数取值不当,会使模型产生"过学习"或者"欠学习"的现象,从而降低预测精度.给出几种SVM参数C和参数G的优化算法,如K折交叉验证（K-CV）、遗传算法（GA）和粒子群算法（PSO）,并在此基础上提出一种基于K-CV和GA改进的PSO算法（GA-CV-PSO）.利用矩量法（MoM）获得的粗糙面后向散射系数构造训练集和测试集,通过不同参数反演的仿真结果对比不同优化算法的反演精度和计算时间,表明GA-CV-PSO算法克服了单一优化算法的缺陷,具有更精确的反演精度和更强的泛化能力.     

基于FPGA的浮点指数函数算法研究与实现

基于FPGA的核电站仪控设备中涉及大量浮点指数运算,而常用的CORDIC算法和线性逼近法等存在计算范围小、计算精度不高等问题,对FPGA硬件实现指数函数的方法进行研究,并提出一种改进的级数近似法。该方法对输入进行预处理,将输入分解后采用查找表和泰勒级数展开结合的方法,在展开很少项数的情况下快速收敛,发挥查找表法和级数近似法的优势,提高算法的运算精度和效率。在Matlab环境下对改进算法的有效性进行仿真验证,且采用Verilog语言进行编程实现,在Microsemi公司的IGLOO2系列FPGA上进行具体算法性能验证。Matlab仿真和FPGA验证结果均表明,改进的级数近似法能够大幅增大指数函数的自变量输入范围,并提高计算精度。     

利用颜色编码辅助计算绝对相位的傅里叶轮廓术

针对传统去卷积算法时间需求的弊端,提出一种新的使用颜色编码辅助的绝对相位并行计算方法。该算法采用对光栅数目需求最少的傅里叶变换轮廓术（FTP）做为卷积相位求取的方法;颜色编码光栅被用来标识轮廓的序数。直接使用FTP计算出的卷积相位以及从彩色光栅中获得的轮廓序数,即可方便求出当前像素的绝对相位值;同时只用一副图像标识轮廓序数也比其他轮廓序数标识方法简单。本方法由于使用绝对相位计算方法,局部相位误差不会扩展。实验结果也证明了此算法对于多个分离物体以及复杂物体的有效性。