激光相变烧蚀二维程序LHAP2D研制

激光相变烧蚀二维程序LHAP2D的物理方案给出了空气环境中强激光引起的金属靶相变烧蚀的二维整体物理图像，并从固态物质、液体材料、气体对激光反射、折射和吸收规律，热能传递，状态方程等方面对所涉及的复杂物理过程进行了详细描述，最后给出了含相变的可压缩、多尺度、多相流体力学方程组。该方案还重点对激光能量在靶的固、液、汽三相和环境空气中的沉积律进行了理论描述，物质的状态方程用Sesame库。强激光与靶相互作用所涉及的物理过程的特征时空尺度相差很大(可达数个量级)，并且还涉及空间上的强间断、大梯度分布和相变界面移动的动界面过程，对它进行数值模拟有极大的难度，尤其是扩展到二维情形以后。     

激光驱动飞片冲击引爆炸药的计算

在Gurney方程和考虑金属相变状态方程的基础上, 提出了一种激光驱动飞片运动的计算模型。这种模型能确定与炸药临界起爆相关的参数,诸如沉积的激光能量、烧蚀层和飞片的厚度以及飞片飞行的距离等等。计算的结果与实验相符。在本模型中可以对电离、烧蚀及二维效应作进一步的考虑。     

激光驱动飞片冲击引爆炸药的计算

 在Gurney方程和考虑金属相变状态方程的基础上， 提出了一种激光驱动飞片运动的计算模型。这种模型能确定与炸药临界起爆相关的参数，诸如沉积的激光能量、烧蚀层和飞片的厚度以及飞片飞行的距离等等。计算的结果与实验相符。在本模型中可以对电离、烧蚀及二维效应作进一步的考虑。     

激光烧蚀瑞利－泰勒不稳定性模拟

给出了激光烧蚀流体不稳定性计算程序EUL2D的物理方程,介绍了计算中使用的活动网格和一些技术问题处理。EUL2D程序的计算结果与Takabe公式、FAST2D程序和LASNEX程序的结果较好符合。数值计算日本大阪大学激光烧蚀瑞利－泰勒不稳定性实验,再现了实验结果。发现了横向电子热传导烧蚀在长波长扰动的非线性瑞利－泰勒不稳定性演变中起重要作用。     

二维自适应结构网格的变分生成方法

提出-一种二维结构网格的自适应生成方法,即采用变分方程控制网格的疏密程度以及光滑性、正交性和正规性,并且所有的控制方程具有-致的量纲.几个数值算例表明,给出的网格自适应生成方法能够较好地收敛到方程的唯-解,同时产生性质良好的二维自适应结构网格.     

激光烧蚀瑞利－泰勒不稳定性模拟

 给出了激光烧蚀流体不稳定性计算程序EUL2D的物理方程,介绍了计算中使用的活动网格和一些技术问题处理。EUL2D程序的计算结果与Takabe公式、FAST2D程序和LASNEX程序的结果较好符合。数值计算日本大阪大学激光烧蚀瑞利－泰勒不稳定性实验,再现了实验结果。发现了横向电子热传导烧蚀在长波长扰动的非线性瑞利－泰勒不稳定性演变中起重要作用。     

二维拉氏自适应流体动力学（LAD2D）软件研制

二维拉氏自适应流体动力学软件LAD2D，是采用建立在拉氏自适应结构和非结构网格上的有限体积格式，可以计算平面二维和柱对称二维多物质大变形弹塑性流体动力学问题。LAD2D软件系统主要由5部分组成：主控程序、数据模块、前处理模块、主体计算模块、网格模块和后处理模块。其中主体计算采用了结构网格与非结构网格联合使用的拉氏网格体系，计算格式采用了有限体积格式。网格模块包括网格生成、自适应网格加密（AMR技术）和网格重分技术，以及网格改变后物理量守恒重映技术。LAD2D软件系统由主体程序、二维网格生成程序（GRID2D）、二维自适应网格加密程序（AMR2D）、二维自适应程序（ADAPT2D）f[I-维物理量重映程序（REMAP2D）组成。     

多重网格法在非结构网格中的应用

将多重网格法运用于非结构网格.网格是通过聚合法得到的,网格之间是相互关联的.方程的求解采用Jamson的有限体积法.给出了二维、三维情况的数值算例.     

高速气流作用下激光加热金属平板数值模拟

数值模拟研究了高速气流作用下激光加热金属平板温度场。流体控制方程为三维雷诺平均Navier-Stokes方程,固体控制方程为能量方程,湍流粘性系数求解使用k-ε两方程模型。采用流固耦合计算方法,使用两相流模型模拟气流对烧蚀物的剥蚀,较完整地模拟了激光辐照金属材料的物理变化过程,计算得到了不同气流速度下金属平板的温度分布以及烧蚀形貌。分别使用两相流方法和动网格方法对高速气流作用下激光对金属板的烧蚀效应进行了计算,结果表明,两相流方法与动网格方法都能较好地模拟高速气流作用下激光加热金属平板的温度响应,由于两相流方法能够较全面地模拟对流换热、熔化与凝固过程以及金属液体在气流冲刷下的动力学过程,因此能获得比动网格方法更为合理的物理图像。     

高速气流作用下激光加热金属平板数值模拟

数值模拟研究了高速气流作用下激光加热金属平板温度场。流体控制方程为三维雷诺平均Navier-Stokes方程,固体控制方程为能量方程,湍流粘性系数求解使用k-两方程模型。采用流固耦合计算方法,使用两相流模型模拟气流对烧蚀物的剥蚀,较完整地模拟了激光辐照金属材料的物理变化过程,计算得到了不同气流速度下金属平板的温度分布以及烧蚀形貌。分别使用两相流方法和动网格方法对高速气流作用下激光对金属板的烧蚀效应进行了计算,结果表明,两相流方法与动网格方法都能较好地模拟高速气流作用下激光加热金属平板的温度响应,由于两相流方法能够较全面地模拟对流换热、熔化与凝固过程以及金属液体在气流冲刷下的动力学过程,因此能获得比动网格方法更为合理的物理图像。     

光散射法测量颗粒尺寸、浓度的实验研究

为了能够准确快速地求解出微米量级颗粒系的尺寸和浓度,设计了一套基于Fraunhofer衍射,以线阵CCD为接收器件的实验颗粒测量装置.采用Shifrin积分变换方法,分析了给定样品颗粒的粒径分布、峰值、平均值和体积浓度.实验结果表明,与传统的Swithenbank方法采用环形光电管阵列为探测器接收衍射光强来反演颗粒分布方法相比,该方法不需要知道颗粒粒径上下限,各粒径区间间隔等预知信息,而且对粒径、浓度的实验测量值与理论值相差较小,样品峰值粒径为9.849 8 μm,与给定峰值的相对误差为3.432%,具有较高的测试准确度和较好的测试效果.     

快速高精度电动调整镜研究

高能激光合束系统中反射镜在工作前需要进行快速高精度的指向调整。设计了一种二维电控调整镜,系统主体采用一体化的柔性支撑设计,驱动采用步进电机配合减速机构带动螺杆实现,反射镜偏转角度的精密测量采用电涡流传感器,使用数字信号处理器（DSP）作为主控模块。对系统的工作原理和设计进行了分析,对系统标定方法和控制算法进行了深入研究。为了满足系统调整速度的要求,采用S形加减速算法作为调整镜的控制算法,采用分段线性的系统标定方法。最后对系统进行了实验测试,结果表明,在±500″角度范围内,调整镜到位时间在3 s以内,控制误差小于2″,可以满足系统要求。     

多噪声背景下光码分多址多用户干扰的抑制

针对光码分多址(OCDMA)的多用户干扰问题, 研究采用APD光电检测器的系统中存在多种噪声情况下, 基于最大值判决的光码分多址并行干扰抑制方法的多用户干扰抑制效果。阐述了其工作原理, 即在发送端对比特“0”和比特“1”分别使用一个地址码和它的移位变形进行映射, 以避免发送比特“0”时无光脉冲通过, 实现并行干扰抑制; 接收端判决电路采用最大值判决, 以避免门限判决所引起的误判, 进一步减小多用户干扰。系统采用光正交码作为地址码, 分析推导了系统的误码率表达式。根据所得的误码率表达式, 进行了数值仿真并与其他多用户干扰抑制方法进行比较。仿真结果表明, 本方法对多用户干扰的抑制作用与系统用户数和码重有关; 与引入双硬限幅器方法、多比特传输方法的多用户干扰抑制作用相比, 抑制效果要优于多比特传输的方法; 当接收功率较低时, 该方法优于引入双硬限幅器的方法, 因此可以有效的抑制多用户干扰。     

A modified Jiles method for hysteresis computation including minor loops

This work presents a new methodology for determination of hysteresis curves based on the Jiles–Atherton method. The magnetic induction is adopted as an independent variable which is available in the vector potential magnetic field formulation. The presented method can be directly incorporated in a finite element software.     

Micromegas中子探测器位置分辨特性的Monte-Carlo研究(英文)

利用GEANT4和Garfield气体探测器模拟程序模拟了Micromegas中子探测器位置特性。 在漂移极上加一层聚乙烯薄膜作为转换材料, 通过反冲质子法测量中子的位置。 提出了一套通过设定探测器上层结构的方案来得到探测器的位置分辨特性。 通过对模拟结果的分析与比较, 得到一种易于测定探测器位置分辨特性的方法。 该工作不仅可以优化气体探测器结构设计, 缩短实验周期, 而且还能极大程度地节约经费。 In the present work, the spatial resolution of Micromegas as a neutron detector was simulated with GEANT4 and Garfield program. The polyethylene foil was used as neutron converter. A new method based on structural setting on the top layer of the detector was adopted to obtain spatial resolution. According to our simulation, it turned out to be a better spatial resolution, and this method was easily realized in experiment.     

小目标识别的小波阈值去噪方法

为改善小目标识别的滤噪效果并提高其信噪比,构造了新的阈值函数并采用局部方差估计法来计算阈值对小目标进行去噪处理。对小波分解层次中各高频子带选取不同的阈值,其中大于阈值的小波系数采用改进的双曲线函数作为阈值函数,小于阈值的小波系数采用指数函数与对数函数相互组合的方式作为阈值函数。对采用的阈值函数进行了理论推导,并与软、硬阈值法进行了实验对比。计算机仿真结果表明：经本文阈值法处理后,信噪比相对于含噪图像提高了70.8%,而软、硬阈值法分别提高了49.8%和59.7%。光学实验进一步证实：该方法能更有效地提高信噪比,增强联合变换相关器对于小目标的识别能力。     

基于雷诺应力模型的高精度分离涡模拟方法

基于Speziale-Sarkar-Gatski/Launder-Reece-Rodi(SSG/LRR)-ω雷诺应力模型发展了一类分离涡模拟方法,结合高精度加权紧致非线性格式在典型翼型及三角翼算例中进行了验证,并和传统基于线性涡粘模型的分离涡模拟方法进行了对比.结果表明:基于SSG/LRR-ω模型的分离涡模拟方法,提高了原雷诺应力模型对非定常分离湍流的模拟能力;同时相比于传统基于线性涡粘模型的分离涡模拟方法,尤其是在翼型最大升力迎角和三角翼涡破裂迎角附近,该方法在平均气动力预测的准确度、分离湍流模拟的精细度等方面更加优秀.     

Contrast enhancement of optical coherence tomography images using least squares fitting and histogram matching

A method of contrast enhancement of optical coherence tomography (OCT) images based on least squares fitting and histogram matching is presented. Several different functions are adopted as the probability density functions of the gray levels to fit the normalized histogram of an OCT image and histogram matching is used to enhance the OCT image automatically. The effectiveness of the method is proved by the experimental results.     

嫦娥一号干涉成像光谱仪(IIM)2C级数据信息提取

通过分析Chang’E-1卫星所获取的高光谱数据的太阳高度角因素,选取了太阳高度角较高的IIM2C数据进行光谱定标。采用邻域平均法及邻域加权均值法对原始数据进行了杂点、条带修复。由于干涉成像光谱仪CCD阵列增益畸变以及它的自身问题使得干涉影像存在横向响应不均一性,提出采用基于子空间最大特征值法进行校正,结果影像亮度统计其强度表现均一,符合自然图像特征,并采用自编程序进行几何校正。运用国际上较为成熟的经验线性法对Chang’E-1IIM 2C数据进行绝对定标;与此同时,为了修正线性定标的偏置系数及降低数据噪声,首次采用自适应小波变换法对辐射定标后数据进行后处理,确定了IIM2C数据可用波段。通过对比国际标准定标点数据,制订了嫦娥IIM2C数据分析方案,完成了第一幅完整的Chang’E-1IIM 2C月球正面反射率影像。     

Efficient inverse radiation analysis in a cylindrical geometry using a combined method of hybrid genetic algorithm and finite-difference Newton method

An inverse radiation problem was considered to estimate boundary conditions such as temperature distribution and emissivity in axisymmetric absorbing, emitting, and scattering medium, given the measured incident radiative heat fluxes. The finite-volume method was employed to solve a direct radiative transfer equation for a two-dimensional axisymmetric geometry. Various parameter estimators, such as conjugate-gradient method, hybrid genetic algorithm, and finite-difference Newton method, were employed to solve the inverse problems, while discussing their performances in terms of estimation accuracy and computational efficiency. Based on this, we proposed, as a best inverse analysis tool, a new combined method that adopted the hybrid genetic algorithm as an initial value selector and used the finite-difference Newton method as a parameter estimator.