基于圆柱体骰子三面概率落地均匀性探究

传统硬币正反面落地概率分别趋近于1/2,而侧面落地概率几乎为0.本文为了探究新型圆柱形骰子三面落地概率均匀的影响因素,从力学角度对圆柱形骰子发生弹性碰撞和非弹性碰撞的运动过程进行了理论分析,将影响落地概率均匀性的因素分为圆柱形骰子自身的物理和几何特征以及外部影响因素,通过建立各类圆柱形骰子模型,采用控制变量法进行实验,并应用软件进行仿真模拟,所得实验结论和仿真结论与理论分析吻合.研究表明骰子厚度直径比、接触面材质硬度、抛掷高度及圆柱体重心线与竖直方向向量夹角是影响落地概率均匀性的主要因素.     

流体悬浮及其稳定性探究

研究了圆柱体、球体在射流柱中悬浮的现象,使用N-S方程、边界层理论等,对圆柱体侧面绕流建立模型,用数值计算的方法求解水流绕流和空气绕流的速度场,求解压强梯度力和黏滞力矩,建立平衡方程求解出物体的稳定悬浮高度和稳态转动速度.结果表明:物体的悬浮高度和稳态转动速度均与圆柱体直径近似呈二次函数关系.通过控制变量法,探究悬浮物...     

头部喷气平头圆柱体人水缓冲机制研究

物体入水过程中会受到水体的强烈冲击作用,这种强烈冲击会对高速入水物体的结构产生破坏,因此对入水过程中缓冲机理的研究是物体入水问题研究的重点。本文基于气泡动力学及流体力学提出了采用圆柱体头部喷气方法缓冲入水冲击作用的构想,研究其对入水冲击的影响规律,通过建立头部喷气平头圆柱体入水过程的数学模型,揭示了其对入水冲击力的缓冲机制,比较了物体直接入水和头部喷气入水所受冲击力的大小,并利用数值模拟方法进行了验证。     

圆柱体出水运动的自由面效应及水冢现象分析

以圆柱体为例,研究自由面附近刚性物体的受力状态,分析垂直运动圆柱体出水时的自由面效应以及水冢现象.建立基于势流理论考虑自由面效应的数学模型,并用边界元方法求解该模型.求解过程中考虑非线性自由面运动学以及动力学边界条件.通过求解控制方程以及边界条件,模拟恒速刚性圆柱体出水时的水冢现象及其穿越水冢过程.通过数值解和实验值的比较验证方法的可靠性.分析结构出水时的压力变化、自由液面变形、圆柱体所受的垂向合外力以及流场速度矢量的变化,并展开讨论.结果表明:考虑自由面效应的非线性方法能够更准确地预报自由面附近刚性运动物体的受力特性.     

放置不同物体三线摆转动周期变化规律研究

针对三线摆上放置的常用物体,如:圆盘、圆环、两圆柱体等,探讨放置物体前后、质量分布及位置改变时转动周期的变化规律.结果表明:理论分析与实验结果有较好的一致性.     

基于微透镜阵列的实时三维物体识别

提出一种基于微透镜阵列多视角成像特点,将三维物体的深度信息转化为二维透射像阵列的角度信息,利用光学二维图像识别技术,实现对三维物体识别的方法.对识别过程进行了理论分析和计算,用匹配滤波的方法实现了对三维物体骰子的实时识别.实验结果表明,本方法的相关识别能力较高,并且具有很强的灵活性,对于有微小旋转、微小平移的三维物体也可进行识别.     

水下环形凹槽圆柱体散射声场空间指向性调控

本文提出一种具有深度梯度的环形凹槽结构,可用于调控水中有限长刚性圆柱体散射声场空间指向性.基于声学相位阵列理论分析了环形凹槽圆柱声散射空间指向性改变的机理,研究表明:凹槽深度方向相位延迟和凹槽间Bragg散射的相互作用使得平面声波垂直于圆柱方向入射其正横方向散射声波发生偏转.采用有限元方法讨论了凹槽结构参数如占空比、梯度等对圆柱散射声场空间分布特征的影响规律.多个不同深度梯度环形凹槽单元组合圆柱体散射声场数值计算和实验结果显示:具有环形凹槽结构圆柱体正横方向散射声波均匀偏转到预定的空间范围内,使得圆柱体声散射场空间指向性均衡化,改变了圆柱整体的散射特征,这为水下目标声隐身设计和声波定向传播提供了新的方法.     

基于序列图像的几何参数测量方法研究

随着测量技术的不断发展,现代工业对物体尺寸检测的准确性及快速性要求越来越高.文中提出了一种利用序列图像来测量物体几何尺寸的方法.使用数码相机获得标定模板的序列图像,通过直接线性变换(DLT)方法来标定相机内部参数,结合透镜成像的知识,对使用数码相机采集到的物体序列图像进行处理和测量,最终计算出物体的宽度和高度.实验证明...     

纵向激发圆柱体超声频耦合振动的等效线路及其分析

本文利用表观弹性法的理论,得出了圆柱体耦合振动的一种等效线路,讨论了圆柱体耦合振动的频率方程及负载阻抗对振动频率的影响,计算了圆柱振动输入机械阻抗以及径向与纵向表观振速比随其几何尺寸变化的关系曲线.分析及计算结果表明,利用等效线路分析圆柱体的耦合振动,物理意义明显,计算简单,是分析及合理设计圆柱振动体的一种很方便的途径.     

X射线衍射增强成像中的定量测量

提出了一种基于X射线衍射增强成像(DEI)断层计算机X射线层析术(CT)图像的物体尺寸精确测量方法.X射线衍射增强成像是一种基于相位衬度的成像技术.通过建立DEI的简化模型,研究衍射成像过程中品体转角、投影图像谷点位置、成像系统等效模糊等因素之间关系,由此具体探讨了系统模糊效应对圆物体边界成像带来的位置偏移,并以圆形被测样品为例.提出可精确测定直径的简单有效算法.通过理论仿真模型数据和北京同步辐射装置上的实测数据验证了该算法的精度.该方法实现了利用DEI图像对被测物体几何尺寸的精确测量,可用于对牛物组织样品等物体内部微小结构的尺寸的精确测量.     

三维机器视觉中图象匹配的几种摄象机几何模型和误差分析

三维视觉中的一个主要问题是从不同的角度来确定物体的几何位置,而物体的位置则可由两幅实体图象的视差来确定.本文重点讨论图象匹配中几种摄象机的几何模型和误差分析.     

单像素探测成像实验研究

提出了不需要使用任何几何光学成像系统的单像素探测成像方法并进行实验研究.通过投影一系列不同频率组合、且每种频率组合具有4种不同初相位的二维正弦灰度条纹到成像物体表面,利用单像素探测器探测来自成像物体的后向散射光,然后对成像物体的频谱进行重建.本文给出详细的理论基础、实验装置和实验结果.     

X射线衍射增强相衬成像相位信息提取方法研究

基于同步辐射的X射线衍射增强相衬成像有效地应用于低吸收轻物质(例如软组织)材料的内部结构检查,其关键技术是如何从DEI图像中提取出反映物体相位梯度信息的折射角图像.本文在综合研究了光学几何近似方法和多图统计方法等相位信息提取技术之后,提出了``统计--几何光学近似'相位信息提取的新方法, 并在北京BSRF形貌站上进行了实验验证. 实验表明,新方法能够大大提高光学几何近似求解的精确度和折射角图像的信噪比.     

结构型网格分块生成技术

构造了一种适用于模拟具有复杂几何特征的流动问题的结构型网格生成方法,该方法应用CAD技术中非均匀有理B样条(NURBS)曲面表达形式,根据给定物体的典型站位截面,首先对物体进行分片表面网格的构造与重构,同时根据物体几何特征及流场特性对绕流流场进行区域分解并构造其块边界,在此基础上再采用数值方法进行相应的分块网格生成,并给出了应用所建立的方法生成的几种天地往返运输系统流场网格.     

几何光学的物与像

 学习几何光学必须弄清物和像的意义和区别.物一般指实物,即发光物体(有直接发光物体和间接发光物体),在研究光具组的成像问题时,还会产生虚物的概念.像又有实像和虚像之分.在研究几何光学的成像问题时,弄清上述概念是很重要的.     

液体薄膜的反常过滤性能研究

液体具有一定的自愈能力,使得纯液体制备的薄膜具有反常过滤性,即允许大尺寸颗粒通过而截留小尺寸颗粒.针对这一特性,本文建立了能够解释该现象的理论模型,研究了影响液体膜过滤性能的主要参量:液膜过滤"孔径"受物体半径与膜半径比值、液体表面张力系数、物体的密度以及物体释放高度.设计的液体膜过滤器具有易于制备的特点,通过调整几何...     

基于矢量夹角的三维物体识别

提出了一种基于局部描述符的物体识别算法.算法根据点云位置信息得到其矢量和曲率信息,根据形状索引提取特征点,在每个特征点根据矢量夹角把点云物体分割成不同的曲面片,每个矢量夹角曲面片通过一个二维直方图描述.该图显示了特征点与邻域之间法线矢量夹角对特征点法线矢量与特征点到邻域矢量之间夹角的出现频率.对于给定的一个物体,通过比对预测物体和模型物体的曲面片集描述,可得到潜在的对应模型物体,再通过迭代最近点算法,得到最终的识别结果.     

圆柱状骰子的几何特征与运动特征

针对“国际青年物理学家竞标赛(IYPT)”第35届(2022年)赛题第七题,视柱体状骰子为均质刚性体,分别讨论了其侧面与底面等概率立地时的几何特性和物理特性。     

直流场中超导体-铁磁体的低频磁屏蔽特性（英文）

超导体-铁磁体超材料在静磁场中具有有效的磁屏蔽特性.大部分超材料都是由超导材料和铁磁材料组成,而这种材料的性能主要取决于构成材料的结构,几何尺寸及每种材料的磁导率.本论文将麦克斯韦方程和超材料的设计结合起来,提出一种超导体-铁磁体超材料系统.该系统由两种材料的同轴圆柱体构成,我们研究该系统在直流磁场环境下的屏蔽特性.通过改变屏蔽圆柱体的几何尺寸,我们计算出屏蔽效能从而得到最优屏蔽结构.本论文的工作旨在为核磁共振成像及降低医学器械中的磁场特性提供有效的理论依据.     

刚体滚动中静摩擦力方向的直观判断方法与其作功问题

一.纯滚动中静摩擦力方向直观判断方法 相对静止的两个物体之间有相对滑动趋势时,则在两个物体的接触面(点)上就存在着阻碍相对滑动趋势的静 摩擦力,其方向与相对滑动趋势方向相反. 在刚体滚动中,物体间相对滑动趋势不象平动那样直观,静摩擦力方向不易给出.在图1中,质量为m,半径为 R的匀质实心圆柱体,受一水平外力F作用,在水平面上作纯滚动.作用在圆柱体P点处的静摩擦力方向由于相 对滑动趋势不明显,难以直接判定.为了能比较直观地确定滚动中静摩擦力方向,可以应用下述方法:先隔离研究 的滚动体,再设想 P点不受静摩擦力作用,然后找出在外…