基于任意拉格朗日—欧拉型移动网格的反应流广义黎曼问题方法

提出一种在自由重映移动网格下的广义黎曼问题方法模拟反应流.该方法基于显式的自由重映移动网格广义黎曼问题的解.为保证在时间和空间上的高精度，应用广义黎曼问题方法构造数值通量.为保证反应区的高分辨率，采用变分法生成自适应移动网格.该方法不仅能够保证网格质量，而且能有效地避免任意拉格朗日—欧拉方法中由于显式重映过程而带来的数值误差.包括CJ爆轰及不稳定爆轰的数值实验说明该格式的精确性和鲁棒性，证明这种移动网格下的二阶广义黎曼问题方法可以较好地捕捉反应流的间断与光滑结构.     

本征广义琼斯矩阵方法（英文）

为了描述完全偏振光在非线性晶体中传播时的偏振态及相位变化,本文基于Ortega-Quijano等人在推导非线性晶体的广义琼斯矩阵时采用的微分广义琼斯矩阵方法,提出了本征广义琼斯矩阵方法。与微分广义琼斯矩阵方法相比,本征广义琼斯矩阵方法使用了更精确的数学技巧,在描述光在非线性晶体中传播的物理过程上更为严谨。解决了微分广义琼斯矩阵不能计算斜入射光或者光轴与实验室坐标不重合时光的偏振变化的问题。首先,根据折射率椭球方程和光的入射方向,计算出非线性晶体中本征光的传播方向和折射率。然后,给出了本征光的本征广义琼斯矩阵。最后,计算了本征光的偏振态和相位变化。本文使用本征广义琼斯矩阵对带有一个奇点的涡旋光在KDP晶体中的传播情况进行模拟计算,计算结果表明,本征广义琼斯矩阵方法能够描述任意入射角度、任意光轴方向的完全偏振光在非线性晶体中的传播过程。     

多流管网格上九点格式的节点插值方法（英文）

多流管方法是二维多介质辐射流体力学数值模拟中一类常用的求解方法,它采用Lagrange-Euler混合型四边形网格,称为多流管网格。通常其网格品质高于一般的四边形网格。在这类网格上,可以利用网格特性对九点扩散格式中的节点插值方法进行改进。本文利用调和平均点和梯度离散构造的方法提出几种节点插值方法。并给出数值实验,说明现有应用程序中的节点插值方法损失精度,而新的节点插值方法能够使得九点格式在多流管网格上具有二阶精度。     

基于红外热成像技术和广义回归神经网络的稻种发芽率检测方法研究（英文）

基于稻种老化时间不同时的物理学和生理学差异,提出一种基于红外热成像技术及广义回归神经网络的快速、无损检测稻种发芽率的检测方法,解决传统稻种发芽率检测方法操作复杂、实验周期长等问题。在温度为45℃、湿度为90%的条件下,将水稻种子依次老化0,1,2,3,4,5,6和7 d,得到不同发芽率的种子;采集稻种红外热图像,然后提取稻种胚芽部位数据,总计144份,随机分为校正集和预测集,其中校正集96份,预测集48份;分析和比较不同老化天数稻种红外热差异,从物理学和生理学方面揭示稻种发芽率与红外热图像间的关系,结合偏最小二乘算法(partial least squares,PLS)、BP(back propagation,BP)人工神经网络和广义回归神经网络(general regression neural network,GRNN),建立稻种发芽率的红外热模型。结果表明,利用GRNN建立的发芽率预测模型效果最优,其中校正集的Rc(相关系数)和SEC(标准偏差)分别为0.932 0和2.056 0,预测集RP(相关系数)和SEP(标准偏差)分别为0.900 3和4.101 2,相关性均达到较高水平且校正集与预测集的标准偏差均较小。实验结果表明,采用红外热成像技术结合广义回归神经网络研究稻种发芽率是可行的,且所建模型在稻种发芽率快速测定方面有较高的精度。     

基于拉格朗日乘子的交流放大电路参数优化方法

交流放大电路是电子工程中重要的一类电路，它的基本结构和参数对于其工作性能有着重要的影响。然而由于交流放大电路设计中存在元器件参数耦合以及不连续问题，导致电路设计无法达到最优性能，即品质因数不能取最大值。为此提出了一种基于拉格朗日乘子的交流放大电路参数优化方法。首先介绍了采用基尔霍夫定律推导放大电路的传递函数方程。随后讨论了交流放大器的主要参数，包括中心频率和放大倍数，最终推导出品质因数。最后，使用拉格朗日函数来求解在给定中心频率和放大倍数下品质因数的最大值问题，即通过将中心频率和放大倍数视为约束，在这两个完整约束下求解函数的最大值。基于典型交流放大电路系统地阐述了基于拉格朗日乘子的参数优化方法，为交流放大电路的优化设计提供了理论基础。     

固体火箭发动机羽流辐射光谱测温方法研究（英文）

固体火箭发动机羽流具有高温、高速与强辐射特征,羽流温度是发动机工作状态与性能的重要表征参数。准确测量固体火箭发动机羽流温度对了解发动机内部燃烧情况以及发动机综合性能具有重要的参考价值。随着激光与光谱学的发展,激光光谱技术逐步应用于固体推进剂燃烧及发动机羽流温度测量。辐射光谱测温法通过测量火焰辐射光谱来实现温度的非接触在线测量,具有测温范围宽、响应快及可靠性高等优点,可应用于固体火箭发动机羽流温度测量。在此提出了基于火焰辐射光谱的固体火箭发动机羽流温度测量方法,采用350～1 000 nm波段光纤光谱仪搭建了发动机羽流火焰辐射光谱测量系统,利用标准辐射黑体炉开展光谱仪响应系数标定,获得响应系数随波长的变化曲线,并以此用作羽流辐射光谱数据修正。之后将该测量系统应用于标准?118固体火箭发动机地面试验,开展典型12%铝质量含量推进剂发动机羽流辐射光谱实验测量,选取不同时刻羽流辐射光谱分析了发动机羽流辐射光谱特征,并利用双色法灰性判断原理对羽流火焰灰体特性进行讨论,验证在675～745 nm波段发动机羽流火焰辐射可近似认为灰体,该波段辐射率随波长变化最大相对偏差为4.01%,相对均方差为1.53%。因此,基于普朗克辐射定律开展辐射光谱拟合参数获得不同时刻羽流温度与辐射率参数,并讨论测量结果与发动机工作状态的关系。最后,开展12%, 15%与19%铝质量含量的不同推进剂配方固体火箭发动机羽流辐射光谱测量,将辐射光谱法温度测量值与理论热力计算值进行比较,两者最大偏差值为5.40%,讨论了不同铝含量推进剂发动机羽流辐射光谱特征,并结合温度与辐射率测量结果,分析了固体推进剂铝含量对辐射光谱、羽流温度及辐射率的影响。通过固体火箭发动机羽流辐射光谱测温方法研究,为固体火箭发动机性能评估及推进剂配方优化等研究提供了有效的羽流参数测量手段。分析获得的推进剂铝含量对发动机羽流辐射光谱、温度及辐射率参数的影响,为降低固体发动机羽流特征信号提供了重要的实验数据支撑。     

密集斜槽流颗粒靶的流动性（英文）

研究了中子辐照装置密集斜槽流颗粒靶设计的流动性,该靶设计能够提供适用于聚变反应堆材料研究的高能中子。本文通过数值模拟和理论分析的方法描述了流动的稳定性和稳固性,这在其他文献中很少被提及。结果发现,25°对于稳定的流动是可以接受的,这种颗粒流有潜力成为热介质的选择。     

多介质流模拟的Runge-Kutta控制体积间断有限元方法（英文）

构造可用于多介质流数值模拟的Runge-Kutta控制体积(RKCV)间断有限元方法.对于多介质流模拟,使用线性和非线性的Riemann问题解法器计算界面处的数值流通量.该方法是一种高精度的数值方法且可以保证流体的局部守恒.数值结果表明,即使是利用线性Riemann问题解法器的计算格式也可获得较好的数值结果.与Runge-kutta间断Galerkin方法的比较展示了本文构造算法的优势.     

基于主动锁相的二维电子光谱方法（英文）

二维电子光谱是探测复杂系统激发态相干动力学的重要工具,实现二维电子光谱测试的最大挑战是精确控制多束超短脉冲之间的相位差.本综述回顾了利用主动相位管理方法实现二维电子光谱仪装置,主要包括干涉仪相位稳定、声光调制器进行频率标记和多光频梳等三类方法;结合四波混频、泵浦探测及完全共线等不同构型,能实现高时空分辨及量子跃迁通道选择的二维光谱检测.超短脉冲技术与主动相位调控的结合实现二维电子光谱学方法,为研究激发态相干动力学提供新的机遇.     

基于高光谱的颜色辨别方法研究（英文）

在颜色测量领域区分相似颜色的样品是非常困难的。测量颜色的准确性和高效性对于工业上的应用非常重要。提出了一种基于超光谱成像技术的色彩测量的方法,并设计制成原理样机系统。该系统能够快速准确的测量彩色样品的光谱,并在分析后可得丰富的颜色数据与颜色坐标。该方法克服了传统测色方法"测谱不成像,成像不测谱"的局限性。为了评估系统的性能,进行分析和实验:比较细分的每个波段的信噪比,并使用光谱匹配技术来比较彩色照相机和所设计的系统在颜色测量方面的优缺点。结果表明,本系统提供了一种更精确的颜色测量方法,可以有效地测试产品颜色的质量。     

基于正交调制的激光测距系统和解模糊方法（英文）

提出一种基于正交调制的激光测距系统,该方案与传统的二次混频方法相比,提高了相位测量精度并简化了系统的硬件设计,针对距离测量过程中的距离模糊问题,提出了一种基于超定方程组的距离解模糊算法,避免了对最优解的搜索,最后使用2台K60激光测距仪和3台基于本方案的测距仪在精度为0.18mm的国家标准基线上进行对比试验,结果显示,测距时间少于1.8s,平均测量误差在2mm以内,在60m的量程内测距标准差在1mm以内,验证了该方案相比较传统的方法具有更高的测量精度和速度。     

基于珠串分子动力学的漫游反应H+MgH的反应速率研究（英文）

本文使用珠串分子动力学计算了多通道漫游反应H+MgH→Mg+H_2的热速率系数,明确考虑了两个反应通道:紧致和漫游通道.首次将珠串分子动力学方法应用于多通道反应.借助新开发的方法,即用于准备初始结构的优化插值工具和自适应的力常数选择方法,成功获得了热速率系数.本文结果与其他理论方法,如变分过渡态理论和量子动力学结果一致.珠串分子动力学速率结果显示出速率对温度的负相关性,这与变分过渡态理论的结果相似,但与基态量子动力学的结果不同.     

基于人工传输线的小型平衡型Wilkinson功分器（英文）

提出了一种基于人工传输线并采用双面平行带状线实现的小型平衡型Wilkinson功分器。该器件采用人工传输线取代传统传输线以减少电路尺寸,同时引入双面平行带状线结构用来实现功分器平衡的功能。设计的功分器尺寸仅为传统Wilkinson功分器的25%。测试结果表明,设计制作的平衡Wilkinson功分器在0.83GHz至1.05GHz带宽范围内相位平衡度±1.28°,幅度平衡度±0.17dB,回波损耗大于16.79dB,端口隔离度大于16.21dB。测量结果和仿真结果吻合良好,证实了该功分器具有良好的性能。     

低能强流离子注入丁腈橡胶的表面改性（英文）

丁腈橡胶是一种广泛使用的合成橡胶,目前应用于各种非轮胎制品。离子注入被认为是一种提高丁腈橡胶表面特性的有效手段,比如降低摩擦系数、提高耐抗性等。最近,为了理解辐照效应对于硫化橡胶的功能特性如摩擦系数和硬度等的影响,利用北京大学离子源测试平台将N~+和H~+注入丁腈橡胶表面进行研究。离子注入完成以后,对丁腈橡胶表面的摩擦系数、硬度、耐热老化性能、摩擦特性以及耐磨损性能进行了分析。     

基于MCNP计算结果的快速物理插值方法（英文）

在核辐射科学研究中经常使用MCNP蒙卡计算程序,但其计算结果只是给定位置的物理量。为了快速获得计算点附近的感兴趣位置处的值,本研究建立了一种3点插值计算方法。首先分析了粒子在材料中输运的物理规律,给出了满足3点插值的空间范围,建立了插值计算模型。然后利用距离平方反比权重法,结合粒子衰减规律,推导了插值计算公式。最后设计了计算机程序,并用X射线屏蔽后注量的MCNP计算结果进行验证。通过和直接采用的距离平方反比权重法和克里金插值法对比,考虑物理作用机制的该计算方法精度更高,且误差在10%以内。     

基于TOA信息的脉冲星信号周期估计方法（英文）

针对脉冲星信号周期估计需逐步搜索、计算量大等问题,提出脉冲星信号周期直接估计算法.根据周期不确定误差对时域上脉冲到达时间(Pulse Time of Arrival,TOA)估计方法的影响,推导了基于TOA信息的脉冲星信号周期估计方法的数学模型.该方法将一组观测到的脉冲光子到达时间序列(Photon Time of Arrivals,TOAs)进行等时间间隔分段,在时域上对每段TOAs进行相位估计获得相应的TOA信息,并根据建立的TOA信息与周期误差的关系采用最小二乘原理估计脉冲星信号周期.对周期准确性的评价不同于传统的依赖折叠轮廓的好坏,而是以TOA与时间图像的斜率作为依据,这一依据更直观、易于理解.理论分析与物理、计算机仿真数据结果表明,本文所提的周期估计方法能够根据短时间脉冲光子到达时间序列获得高精度和高分辨率的脉冲信号周期,有利于X射线脉冲星导航的工程应用.     

基于级联方程的量子耗散半经典方法（英文）

提出基于级联方程的半经典方法,通过把时间演化的变量由密度矩阵变为相空间矩,极大提高计算效率,同时仍保持着对体系环境相互作用的非微扰处理.以级联量子主方程[J. Chem. Phys. 131,214111 (2009)]为例展示了半经典级联方程的导出,以非谐振子的线性光谱为例演示了数值模拟的方法和结果.     

基于数值模拟的SHPB实验数据处理方法（英文）

在分离式霍普金森压杆(SHPB)实验中,可以精确测得加载试件边界上的应力和速度。然而,基于这些测量结果得到一条精确的应力应变曲线有一定难度。根据SHPB实验技术的原理,有3组公式可以处理实验数据,并且3组公式都对波头的选择敏感。由于波动效应的影响以及选择波头的误差,3种方法得到的应力-应变曲线缺乏一致性。为了解决正确对齐波头的问题,编写了三波耦合法的数据处理程序。该方法基于动量守恒,可以得到更可靠的应力-应变曲线。为了证明该方法的正确性,进行SHPB的数值模拟实验。结果显示,利用这种方法可以得到唯一的应力-应变曲线。这种方法可以避免对齐波头时的误差,而传统的两波法或三波法则不能。     

基于光场处理方法的太赫兹成像优化（英文）

近年来,太赫兹技术在检测、安保等诸多领域变得日益重要。如何扩大视场和提高成像质量是太赫兹成像的关键。针对以上问题,本文基于单相机扫描方式搭建了一个太赫兹光场成像系统以同时实现对太赫兹波空间和角度分布信息的利用。基于四维全光函数和双平面参数化方法,利用太赫兹光场传播过程中的强度一致性进行了重聚焦运算,通过对光场进行积分即可得到一系列对应不同视角、不同成像距离的结果。与初始的太赫兹成像结果相比,所搭建成像系统的视场和成像质量都得到了有效提升。在本文实验中,视场扩大了1.84倍,分辨率从1.3 mm提高到了0.7 mm。此外,部分被遮挡的目标信息也可通过使遮挡物离焦得到恢复。结果证明所搭系统能够提高太赫兹成像质量并拓展其功能,从而为太赫兹无损测量和安全检测提供了新的思路。     

迭代的多组态相互作用方法（英文）

本文提出了迭代的组态相互作用方法(IMRCI).IMRCI被用来计算H_2O和CH_2(单重态和三重态)在平衡态和远离平衡时的电子能量.IMRCI、MP2、MP3、MP4、CCSD和CCSD(T)还用来计算H_2O、CH_2(单重态和双重态)和N_2的势能曲线.这些计算结果表明IMRCI的结果不依赖初始的多参考态组态函数,并能较快地收敛到完全组态相互作用的计算结果.相比完全组态相互作用的结果,仅需2至4次迭代,IMRCI的误差就能达到10~(-5)hartree数量级.另外,IMRCI还提供了寻找势能面上主要电子组态的一个有效途径.这将有助于单参考态和多参考态理论模型得到准确的计算结果.