基于改进元胞自动机模型的三元合金枝晶生长的数值模拟

在二元合金元胞自动机模型的基础上,通过耦合多元合金热力学相平衡求解器PanEngine, 建立了三元合金改进的元胞自动机模型,可模拟初生相枝晶的生长过程. 模型考虑了曲率过冷和成分过冷对界面平衡溶质成分的影响,通过不同组元的无量纲溶质过饱和度方程和界面溶质守恒方程之间的耦合来求解界面生长速率,并通过PanEngine计算界面处的液相线温度. 采用本模型模拟了Al-7%Si-xMg三元合金自由枝晶的生长形态, 结果表明Mg含量的增加会抑制枝晶一次臂的生长和二次臂的产生.同时模拟了不同抽拉速度下 Al-7%Si-0.5%Mg合金柱状枝晶的竞争生长过程,随着抽拉速度的增大,柱状枝晶一次枝晶臂间距逐渐减小, 与Hunt理论模型符合较好.     

基于改进零树编码的图像联合压缩加密算法

在认真研究算术编码和算术加密的基础上,提出了一种基于改进零树编码的图像联合压缩加密算法.使用密钥对图像压缩产生的原始上下文和原始判决进行修正,实现了图像联合加密.阐述了上下文修正和判决修正算法的规则,对其安全性进行分析.结合比特平面编码技术,可以使用不同密钥对不同小波分辨率的系数分别加密,实现分辨率选择性加密,以满足不同应用需求.对零树编码进行改进,加入自适应算术编码,并对联合压缩加密算法进行仿真.结果表明:相对原始图像压缩算法而言,所提出的图像联合压缩加密算法具有基本相当的压缩效率;相对区间分裂的联合加密算法而言,所提出算法具有更好的安全性.     

基于纵波三维层析成像技术的压裂检测方法研究*

国内煤层气勘探由于煤层埋深浅,煤储层致密、压力低,均需压裂增产作业。而压裂效果与煤层气单井增产效果密切相关,因而研究煤层压裂效果,建立评价指标,指导压裂设计至关重要。三维声波测井资料能够获取井周轴向、径向以及环向速度变化信息,在压裂前后,利用三维层析成像处理技术,可以精确评价煤层气井压裂效果。实际井现场应用,并与传统声波技术和微地震监测结果对比,可以清楚看出该技术能够直观判断煤层气储层压裂后在纵横向及环向的变化情况,应用效果非常显著。     

基于铂电阻的机载测温系统校准方法改进

为了解决机载铂电阻测温系统机上校准工作量大、实施难等问题,根据机载铂电阻测温原理和校准方法,分析了对于单个测温通道在实验室与机载环境下测量结果之间的差异,提出了一种对实验室校准曲线进行修正而替代机上校准曲线的方法,并通过实验对该方法进行验证;设计了根据机载测试系统的数据文件、系统配置文件,批量修正实验室校准曲线的软件;任意选择的8个参数进行工程验证,采用原方法和本文方法进行校准得到的两组校准曲线,分别对测试数据进行处理,得到测量结果的最大偏差与量程比不超过0.27％,证明修正后实验室校准曲线与机上校准曲线基本一致,可以用作数据处理;结果证明,改进后校准方法方便、高效,校准结果满足机载测试要求,为机载参数校准提供了新思路。     

基于改进核主元分析的TE故障诊断

PCA、KPCA作为常用的多变量统计监控算法,一般适用于定常过程。针对实际工业过程的时变、非线性特性,提出一种基于分块的改进KPCA算法。该方法通过采用随时间更新的核矩阵代替固定核矩阵用于主元模型的建立,使非线性监控模型能够在线更新,从而提高KPCA的检测正确率。与KPCA方法相比,该方法的运算复杂度明显降低。将该方法应用于TE(Tennessee Eastman)过程,仿真结果显示,该方法具有较好的监测性能,且所需时间大大减小,说明了本算法的有效性。     

基于离散四元数傅里叶变换的双随机相位加密技术

应用光学图像加密的思想,将离散四元数傅里叶变换(DQFT)与双随机相位加密技术相结合,提出了一种应用于彩色图像的双随机相位加密新技术. 基于DQFT的双随机相位加密技术可将彩色图像作为一个整体进行加密,从而在保持了系统的保密性能的同时,有效地降低了复杂性. 阐述了加密和解密的原理,并通过实验对其鲁棒性进行了验证. 关键词： 四元数 离散四元数傅里叶变换(DQFT) 双随机相位加密     

用基于格林函数的ADC(3)方法研究电子动量谱

首次用基于格林函数ADC(3)方法研究电子动量谱,并利用该方法和新研制的高效率高精度电子动量谱仪研究了CH2F2的价轨道和伴线结构.     

基于离散元方法的颗粒材料缓冲性能及影响因素分析

在冲击荷载作用下, 颗粒材料通过颗粒间的摩擦及非弹性碰撞可有效进行能量耗散实现缓冲作用. 本文采用离散元方法对冲击载荷下颗粒材料的缓冲过程进行数值分析, 研究不同厚度下颗粒材料的缓冲性能. 计算结果表明: 颗粒层厚度H是影响颗粒材料缓冲性能的关键因素, 并存在一个临界厚度H_c. 当H < H_c时, 冲击力随H的增加而降低; 当H > H_c时, 冲击力对H的变化不敏感并趋于稳定值. 此外, 在不同颗粒摩擦系数和初始密集度下对缓冲过程的离散元分析表明, 光滑和疏松颗粒材料具有更好的缓冲性能. 最后, 对颗粒材料在冲击过程中的力链结构和底板的压力分布进行了讨论, 以揭示颗粒材料缓冲性能的内在机理.     

α铁冲击相变的离散元方法

利用离散元方法结合基于无扩散相变的两相模型、热力学相容的自由能函数与有限速率相变动力学方程,模拟α铁的冲击相变过程.得到铁的相边界、冲击Hugoniot关系及自由面速度剖面,并对不同冲击压力下加卸载过程的波系传播和相互作用过程进行分析,获得了加卸载波速特征.     

元胞方法与蒙特卡洛方法相结合的薄膜生长过程模拟

利用仿真方法从原子尺度研究薄膜生长过程是当前薄膜研究领域的热点. 目前, 仿真方法主要在纳米尺度模型实现, 时空需求很大. 针对这一问题, 本文提出元胞和蒙特卡洛相结合的模拟方法, 实现对微米尺度模型薄膜生长过程的模拟. 利用元胞方法来实现模型表示以及演化计算, 从而降低对内存空间的要求, 提高计算效率, 并使用蒙特卡洛方法计算粒子的扩散概率. 通过对氮化硅薄膜生长过程进行具体研究, 将模拟结果与实际实验结果和分子动力学演化结果进行表面形貌和成分的比较, 验证了该方法的有效性.     

各向异性油藏水平井多角度人工裂缝线性单元计算方法

考虑各向异性油藏渗透率张量的表征,利用Green函数和拉普拉斯变换建立裂缝流动的一维单元,裂缝的流量分布采用节点线性插值,裂缝内的流动处理为线性积分,耦合地层与人工裂缝的流动,建立有限导流裂缝井底压力的求解方法.结果表明:多裂缝压裂水平井存在压裂裂缝线性流、地层线性流、系统径向流3种流动形态,压裂裂缝条数越多,相同的生产时间,无因次井底压降越小;裂缝条数对流动影响明显.随着裂缝条数的增加,压降变化减小;裂缝长度和导流能力有相似的变化.人工裂缝与井筒角度越大,产能越大,当裂缝垂直于井筒时,产量最大;地层最大渗透率方向垂直于人工裂缝时产量最大,平行裂缝时产量最小.当人工裂缝垂直于井筒,并同时垂直于地层最大渗透率方向时,达到最大产量值.     

分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井瞬态压力特征

基于分形理论和连续性假设,考虑页岩气吸附解吸、基质-裂缝窜流等机制,建立分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井试井解释模型,并通过拉氏变换、点源函数及压降叠加原理等方法得到模型的解.绘制无因次压力随时间变化的双对数曲线,研究分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井的压力特征,分析分形指数、分形维数等参数对压力动态的影响.结果表明：分形裂缝性页岩气藏多段压裂水平井的压力动态可划分为7个流动阶段;分形指数越大或分形维数越小,晚期径向流直线段的斜率越大;其它参数对水平井的压力动态也有一定的影响.     

裂缝性油藏水平井产能计算方法

根据裂缝性油藏水平井渗流特征,将渗流区域等效为近井区域和远井区域.远井区域视为连续均匀介质.在近井区域,基于势叠加、镜像反映原理和微元线汇思想,建立考虑天然裂缝和水平井生产段共同渗流的耦合模型.组合两个流动区域得到裂缝性油藏水平井产能评价模型,并进行求解.实例计算结果表明,由于考虑了裂缝之间的干扰,用建立的模型计算的水平井产能小于用理论公式计算的水平井的产能,与实际产能比较接近;随着裂缝密度增加,产量逐渐增加,但增加的幅度降低.     

Analysis on the Development of Digital Economy in Guangdong Province Based on Improved Entropy Method and Multivariate Statistical Analysis

The lack of adequate indicators in the research of digital economy may lead to the shortage of data support on decision making for governments. To solve this problem, first we establish a digital economy indicator evaluation system by dividing the digital economy into four types: “basic type”, “technology type”, “integration type” and “service type” and select 5 indicators for each type. On this basis, the weight of each indicator is calculated to find the deficiencies in the development of some digital economic fields by the improved entropy method. By drawing on the empowerment idea of Analytic Hierarchy Process, the improved entropy method firstly compares the difference coefficient of indicators in pairs and maps the comparison results to the scales 1–9. Then, the judgment matrix is constructed based on the information entropy, which can solve as much as possible the problem that the difference among the weight of each indicator is too large in traditional entropy method. The results indicate that: the development of digital economy in Guangdong Province was relatively balanced from 2015 to 2018 and will be better in the future while the development of rural e-commerce in Guangdong Province is relatively backward, and there is an obvious digital gap between urban and rural areas. Next we extract two new variables respectively to replace the 20 indicators we select through principal component analysis and factor analysis methods in multivariate statistical analysis, which can retain the original information to the greatest extent and provide convenience for further research in the future. Finally, we and provide constructive comments of digital economy in Guangdong Province from 2015 to 2018.     

基于WLP-FDTD方法的传输线瞬态分析与计算

利用加权拉盖尔多项式-时域有限差分方法（WLP-FDTD）对高速电路中非均匀传输线进行瞬态分析和计算.根据传输线等效电路模型的电报方程,采用拉盖尔基函数展开电流电压表达式,并利用其正交性,避免了稳定约束条件进而得到方程的解.与传统的时域有限差分方法（FDTD）相比,提出的方法分离了时间和空间变量,不受稳定条件的约束,在对传输线离散段数较多时,具有较高的计算速率.仿真结果表明在传输线的分析中采用WLPFDTD比FDTD的效率更高,最后开发了基于WLP-FDTD多根传输线的仿真软件.     

Analysis of Transient Optical Bistability and Stability in a Nonlinear Fiber Fabry-Perot Resonator Based on an Iterative Method

We perform a transient analysis, steady-state analysis, and linear stability analysis of a nonlinear Fabry-Perot resonator in order to examine the possibility of a fiber bistable device. We here develop two iterative methods for calculating the dynamics of the Fabry-Perot resonator containing a nonlinear medium with an instantaneous response time. The treatment of the counter-propagating field within the cavity is very important in estimating the nonlinear phase shift due to propagation. A trapezoid rule and midpoint rule are used here for the numerical integration. The iterative method using the trapezoid rule gives excellent agreement with the multiple-beam method developed by Bischofberger and Shen (Phys. Rev. A 19 (1979) 1169), which is more complicated than the proposed procedure. Unfortunately it is found that the midpoint approximation is numerically unstable. Assuming a conventional optical fiber, the switching power for optical bistability is less than 1 kW for a resonator length of 1-2 cm. On the basis of the iterative method, we perform a linear stability analysis to examine whether Ikeda instability affects bistable device application or not. The stability analysis shows that the instability threshold is two orders of magnitude larger than the switching power for optical bistability.     

Method of Lines Based on Finite Element Discrete Technique to Analyze Eigenvalues of Waveguides

In this paper, a novel numerical technique to solve electromagnetic boundary value problem is described. This finite element based method of lines is developed by combining finite element method and the method of lines, so that it not only has high flexibility to treat geometrically and compositionally complex problems but also maintains high accuracy of semi-analytical technique. The geometry discretization, element mapping, element trial function and standard ordinary differential equation construction are discussed in details. Our numerical result demonstrates that this method can successfully solve the complex problems with fewer mesh lines when compared with conventional method of lines.     

基于有限元的平面光波导粘接热应力分析

基于有限元理论对阵列光纤和波导芯片粘接情况进行了建模与仿真,分析了在温度变化下不同粘接区域厚度的热应力和微位移的产生和分布,结果表明粘接界面的边缘区域对温度变化最敏感.根据光弹效应定性分析了粘接区域的应力双折射,并利用光束传播法计算了由此微位移所导致的光功率损耗,结果表明若以附加损耗小于0.15 dB的标准考察,则必须要求粘胶厚度的理论值在16 μm以内.总结了温度变化和在相同条件下不同粘胶厚度对平面光波导封装性能的影响规律.     

基于改进水平集方法的翼型拓扑优化

将改进的水平集方法与灵敏度分析方法相结合,发展了一种研究Navier-Stokes方程拓扑优化的新方法。在拓扑优化过程中,引入无需样条参数化的网格重新划分方法,实现水平集函数演化和流场求解的结合。最后,通过对低雷诺数条件下Navier-Stokes翼型优化问题的研究,表明该方法具有良好的全局性,并能有效节约优化问题的计算工作量。     

基于改进标准加入法的碳酸饮料中防腐剂和甜味剂高通量筛查分析

利用正交设计分别配制含有三种防腐剂、四种甜味剂的模拟水样,采用核独立成分分析（KICA）处理模拟水样与加入不同含量标准品的饮料样品的紫外光谱(UV)数据,得到其中待测添加剂或背景成分的UV轮廓的独立组分(IC)信息,以IC的系数矩阵进行支持向量回归（SVR）分析,建立模拟样品中防腐剂与甜味剂的UV-KICA-SVR预测模型。添加不同含量水平添加剂的碳酸饮料样品,采用KICA处理其测试得到的UV光谱数据,得到与添加剂对应的IC信息及量,加入量与预测量线性回归方程截距即为饮料中添加剂含量。利用化学计量学“盲源信号分离”方法提取饮料样品中的待测添加剂IC信息与样品基质信息,利用SVR对解析得到的IC信号回归分析建模,改进传统单一组分测定的标准加入法,建立了碳酸饮料样品中防腐剂和甜味剂高通量筛查分析的新方法。方法用于测定碳酸饮料中山梨酸钾,苯甲酸钠、对羟基苯甲酸甲酯钠三种防腐剂与糖精钠、安赛蜜,阿斯巴甜和甘草酸铵四种甜味剂含量,检测限(LOD)为0.2～1.0 mg·L-1,测定结果与传统的色谱方法相当。