Level Set方法及其在两相流数值模拟研究中的应用

本文介绍了一种崭新的捕捉两相流相界面的 Ｌｅｖｅｌ Ｓｅｔ方法,并应用该方法对两种互不相容流体间的平面界面波动现象进行了数值模拟,捕捉到了两相流界面波动过程中的一些复杂现象。计算结果与实验观测现象符合良好,表明这种方法是一种很有前途的两相流数值模拟方法,很值得进一步研究和推广。     

变燃速发射药两相流内弹道模型及数值模拟

 为了更好地描述变燃速发射药的膛内燃烧及内弹道过程,对中心开孔式双层结构的变燃速发射药建立了一维两相流内弹道数学模型,在Φ30 mm火炮装填条件下采用二阶精度的Lax-Wendroff差分格式进行计算,得到了数值解。计算结果表明：膛内压力和炮口初速度变化曲线的计算值与实测值符合较好,说明此两相流内弹道模型可以准确地反映变燃速发射药的内弹道过程;变燃速发射药可以有效地减少膛内压力波的产生,对于安全射击具有重要意义。通过对气、固相速度及膛内压力波等计算参数进行分析,可以对变燃速发射药的内弹道过程研究起指导作用。     

摄动有限体积算法及其在两相流中应用

采用一种全新的摄动有限体积(PFV)算法和水平集(Level Set)技术对液液两相系统中液滴坠落进行数值模拟,数值结果表明,PFV新算法具有节点少、精度高,效率高,编程方便等优点,能成功模拟液液两相流动,为两相流动数值模拟提供了一种新的途径.     

电阻层析成像技术在两相流测量中的应用

过程层析成像技术能实时提供封闭管道、容器等过程设备内物场运动状态的二／三维测量信息,它为解决两相流参数的检测问题提供一种新的途径。本文以基于电学敏感原理的电阻层析成像技术为测量手段,实现在多相流实验装置上对气／水、油／水两相流二维／三维时空分布信息的实际测量;介绍了基于测量数据特性分析的在线流型识别技术和相含率的估计方法,应用现代数据处理和模式识别技术进行数据融合与提取,实现两相管流流型识别和分相含率的估计;通过开展相关测量的研究,初步实现两相流中离散相流量的测量。     

共轭梯度算法在画幅式层析成像光谱仪中的应用

介绍了画幅式层析成像光谱仪的基本原理及共轭梯度算法,解决了共轭梯度法在实际应用中的几个问题,如图像分割,先验算子的引入.通过对实际数据的计算,得到了95×95的像素,28个波段的数据立方体.实际证明本算法及程序在层析成像光谱仪上的应用是成功的.     

FVM-MD耦合算法在碳纳米管绕流中的应用

本文采用有限容积法(FVM)-分子动力学(MD)耦合算法,模拟研究了碳纳米管绕流现象.在液体流动方向和垂直于流动的方向同时用非周期性边界条件处理,相比于传统的周期性边界条件,更准确地描述了液体流动.耦合方法与纯MD方法进行比较的结果显示耦合方法不但可以节省计算时间,而且在保证精确刻画局部微观细节的前提下,能更加准确地描...     

移动网格与Level Set耦合方法在气-液两相流数值模拟中的应用

本文采用自适应移动网格与Level Set函数相耦合的方法来实现气-液两相流的数值模拟与计算.作为自适应网格方法的一种,移动网格方法主要是为了解决发展方程的计算问题而设计的方法.文中给出了移动网格的生成方程,并针对方程的非线性,给出了一种半隐式的离散方法用于进行求解.本文将移动网格方法与Level Set方法相耦合,将控制流体运动的Navier-Stokes方程以及追踪相界面的Level Set方程转换到曲线坐标下,应用一套曲线坐标方程组来同时描述气、液两相流的运动规律,成功实现了对气-液两相流问题的数值模拟.通过对顶盖驱动流的计算以及对液滴沉降现象的模拟计算,验证了本文方法的可靠性.本文对常重力与微重力下两气泡融合的发展规律进行了数值模拟,通过分析对比,得到了重力对两气泡融合变形的影响规律.     

温差电技术原理及在工科物理实验中的应用

简要介绍温差电技术的基本原理以及运用该原理设计、制作一些在工科物理实验中的装置。     

逃逸函数算法及其在光学设计中的应用

用阻尼最小二乘法进行光学系统的优化 ,得到的结果往往是评价函数在结构变量空间的一个局部极小值。日本东京工艺大学的一色教授提出了能够跳出此局部极小值继续寻找其它结果的逃逸函数全局优化算法 ,该算法的运行由多个不加或加入逃逸函数的阻尼最小二乘法局部优化组成。描述了逃逸函数的基本原理 ,给出了北京理工大学研制的GOLD软件在加入了这种算法后对光学系统进行全局优化的设计实例。实验证明了逃逸函数算法是提高光学设计效率和质量的一种有效工具。     

基于EWOD的微流控透镜变焦特性分析

随着光学技术的蓬勃发展,传统的固体光学器件难以满足日益增加的微型化、集成化、可调化的现代光学技术发展的需要,新兴的微流控光学器件则为这一需要提供了可能。基于介质上电润湿(EWOD)的液体变焦透镜就是一种微流控光学器件。介绍了该种透镜的几个基本结构和变焦原理,着重推导计算了外加电压与液体透镜曲率半径、焦距的变化关系,分析了其变焦特性,提出了相应消像差方案。     

多层介质波导的一种新方法及其在非均匀介质平面光波导中的应用

本文提出求解多层介质平面光波导的一个简单而直接的方法。将其应用于非均匀平面光波导,可以求解任意折射率分布和TM模问题。以抛物线型和指数型分布为例,说明只要分层数目足够多,本文介绍的方法可以达到任意精度。     

A method for calculating the surface tension of a droplet in a lattice-gas model with long-range interaction

Since the droplet of the lattice-gas model with long-range interaction is not circular and is determined by the Wulff construction due to surface tension anisotropy, a calculation method of the surface tension of the droplet is proposed in this paper. The calculated surface tension is in good agreement with the surface tension measured by using the Laplace's formula in consideration of the surface thickness. Received 15 March 2000 and Received in final form 31 May 2000     

Dirac方程的数值解法及其在原子总能量计算中的应用

中心势近似下径向Dirac方程的求解是相对论性原子(离子)结构计算的基础.本文通过相对论性方程中径向波函数大分量与非相对论方程径向波函数的类比,提出了径向Dirac方程的一种数值解法.为了验证数值解法的精度和可靠性,首先将数值结果与类氢势作用下的解析解进行比较.然后,将这种算法扩展到基于解析势的相对论性原子结构计算中,并将计算出的总能量与实验结果和其他方法得到的结果进行对比.     

数字图像相关技术的综合算法及其在断裂力学中的应用

鉴于散斑图的随机噪声和相关搜索运算过程仍是当今影响相关图像技术所获结果精度与计算速度两大有待研究解决的主要问题,提出一种基于小波变换、序惯相似度检测和统计相关算法三者相结合的新算法。其基本原理是应用小波变换对变形前后的散斑图进行滤波平滑处理;利用序惯相似度检测算法进行粗搜索,找到可能的匹配点;在可能的匹配点应用统计相关法进行细搜索,最终找到匹配点的位置。基本实验、计算和应用表明,这种算法在消除噪声和提高运算速度等方面,取得了良好的效果。     

Analysis on the efficiency of parallel FDTD method and its application in two-dimensional photonic crystal

A new kind of parallel finite-difference time-domain (FDTD) method is used to calculate and analyze the transmission properties of photonic crystal. The effectiveness and the accuracy of parallel FDTD method were proved by the typical two-dimensional sine wave. The result shows that parallel FDTD method, which can save time effectively in electromagnetic problems with large size and long time, performs as accurate as the series one. This method, whose results shows that the photonic band gap normalized frequency moves to the low-frequency direction with the enlargement of the section area of the square cylinder and that the band gap gets thinner, is applied to simulate and analyze the two-dimensional photonic crystal and gives calculating method and analyzing accordance to calculate and analyze large-sized photonic crystal structure.     

一种近红外光谱在线监测新方法及其在中药柱层析过程中的应用

近红外光谱(NIRS)广泛应用于生产过程分析与监测,常需事先建立定量校正或定性判别模型,并需在生产条件变化后调整模型,使用较复杂。本文从相异度和相似度两个对立互补的角度,提出自适应移动窗口标准差法和过程光谱相似度法,并以此为基础建立一种针对生产过程的无需校正模型的简易光谱在线监测方法。论文以中药柱层析过程为例,对监测过程作NIRS自适应移动窗口标准差趋势图和过程光谱相似度趋势图,并通过HPLC离线分析所得的多指标成分含量变化趋势图进行对比验证,发现可用于工艺状况实时监测,指导收集起点、终点、溶液相变点的判断,表明论文提出的方法合理可行。该方法亦可用于紫外/可见、红外、拉曼、荧光等光谱及色谱、质谱等其他过程分析技术。     

3ω法加热/测温膜中温度波解析及其在微/纳米薄膜导热系数测量中的应用

给出了3ω法测试系统中描述薄膜表面加热/测温膜中温度波动的级数形式解，并将复数温度波动的实部和虚部分开表示.利用该解分析了交流加热频率、加热膜宽度和材料热物性的组合参数对加热膜温度波动幅度的影响.并根据此解对测量原理的数学模型进行了修正，建立了相应的3ω测试系统，首先测定了厚度为500 nm SiO₂薄膜的导热系数，验证了实验系统的合理性.加大了测试频率，利用级数模型在高频段直接得到SiO₂薄膜的导热系数，结合低频段的数据同时确定了Si基体的导热系数.利用级数解分析测试了激光晶体Nd:YAG〈111〉面上多层ZrO₂/SiO₂增透膜的导热系数，测试的ZrO₂薄膜的导热系数比体材料小.进行了不确定度分析.结果表明，提出的分析方法可以有效研究微器件表面薄膜结构的导热性能. 关键词： ω法')" href="#">3ω法 微/纳米薄膜 导热系数 微尺度加热膜     

LP-MOCVD异质外延ZnO薄膜中的应力及对缺陷的影响

利用低压金属有机化学气相淀积(LP-MOCVD)在Si基片上外延生长ZnO薄膜，制备了两类样品 ：一类是在Si上直接外延ZnO，另一类是在Si上通过SiC过渡层来外延ZnO.根据两类样品的拉 曼光谱、x射线衍射、原子力显微图和光致发光的结果，表明ZnO外延薄膜中的张应力对薄膜 的结晶状况有着重要的影响，使用SiC过渡层能够有效缓解ZnO薄膜中的张应力，减小缺陷浓 度，提高ZnO外延层的质量；然后根据缺陷的形成机制进一步提出，对于ZnO/Si，其中较大 的张应力导致了高浓度的非辐射复合缺陷的形成，使得样品的紫外和绿峰的发射强度均大大 降低；对于ZnO/SiC/Si，其中较小的张应力导致ZnO薄膜中主要形成氧替位缺陷O_{Zn，从而使发光中的绿峰增强. 关键词： ZnO薄膜 应力 缺陷 拉曼光谱}     

负跃层浅海声传播问题的解析解及其在水下脉冲声传播研究中的应用

提出一个基于波数积分理论的解析解,可用于计算包含海面下均匀层、负跃层、海底上方均匀层以及液态均匀海底的负跃层浅海波导中的声场。对声源位于水体不同层中的情况给出详细的推导,给出深度格林函数的解析解,并介绍了如何利用其计算点源和线源这两种情况下的声场.通过一个典型的负跃层浅海算例,验证了本文所提方法的精度,以及处理点源及线源问题的能力.此外,将本文提出的方法应用于水下脉冲声传播研究。针对某次实验的实际海洋环境,利用本文方法研究接收到的脉冲信号的波形特点,并与利用射线理论分析得到的相邻脉冲到达时间间隔等理论结果进行比较·结果表明,利用本方法得到的相邻脉冲到达时间数值结果与理论值高度一致。本方法非常适用于需要大量重复计算声场的情况,如水下脉冲声传播、海底声学参数反演等问题的计算机仿真研究。