CHAOS-REGULARIZATION HYBRID ALGORITHM FOR NONLINEAR TWO-DIMENSIONAL INVERSE HEAT CONDUCTION PROBLEM

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｓａｋｉｎｄｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｈｅｒｍａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌ,ｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｍｕｓｔｂｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｍａｋｅｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ .Ｉｔｈａｓｂｅｅｎｔａｋｅｎｄｕｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｅｓｔｉｍａｔｅｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｆｒｏｍｉｎｎｅｒａｎｄ/ｏｒｂｏｕｎｄａｒｙｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅ…     

Isolation of Integrated Optical Acousto-Optic Switch

Isolation of a new structured acousto-optic switch based on an integrated optical polarization-independent quasi- collinear acousto-optic tunable filter is studied in detail. The factors that influence the isolation of the optical switch are analysed, the expressions of the isolation are educed, and the isolation of the device is measured in experiment. It is found that the isolation mainly depends on the TE/TM mode intensity ratio, the mode-splitter extinction rate, and the conversion efficiency.     

与散射相函数相关的光源附近微区漫反射

采用Monte Carlo法研究散射相函数对光源附近微区内的漫反射光的影响,分析一个半经验的漫反射解析模型与相函数相关的光学参量之间的关系.研究表明,来自光源附近微区的散射光对散射相函数的变化非常敏感,敏感程度随收集孔径φ的增大而逐渐减弱.当φ1.8mm时,散射相函数对漫反射率的影响不明显,反射率的相对变化小于1%;当φ1.8mm时,散射相函数对漫反射率的影响高达15.2%.用各向异性因子g和二阶光学参量γ表征单粒子散射特性时,散射特性的差异反应在三阶参量δ上.漫反射率随δ的增加而减小,并且δ对漫反射率的影响达到9%.     

冲击载荷下脆性空心颗粒破碎机理

为考察脆性空心颗粒在冲击载荷作用下的应变率效应和破碎行为的细观机理,以粉煤灰漂珠为研究对象,基于低速冲击实验和有限元数值模拟,对比了典型空心颗粒材料在不同加载速率下的力学响应特性和细观压溃行为,阐释了材料宏观应变率效应产生的细观机理,获得以下结果。（1）在0.001～300 s?1应变率范围,漂珠颗粒的破碎率和Hardin破碎势平均提升了约21%和10%～30%,材料比吸能提升了50%～125%,比吸能的额外增加主要与动态颗粒滑移产生的摩擦耗能相关。颗粒平均尺寸较大的试样体现出更强的应变率效应。（2）初始压溃阶段的应力应变响应特征的数值模拟结果与实验结果较吻合,低速冲击下动态二次压溃现象产生的细观机理为动态颗粒滑移和压紧行为对加载速率的依赖性。(3) 数值模拟表明,冲击加载下产生相同应变时颗粒的损伤程度和范围大于准静态加载,这与实验所得破碎势随应变率增加的结果一致。对比低速冲击实验的相对破碎势分析和细观数值模拟结果可知,脆性颗粒堆积材料在动态冲击下表现出的宏观应变率效应主要归因于颗粒压溃行为的率敏感性和动态加载下颗粒破碎能量利用率的降低。     

Hybrid diffusion approximation in highly absorbing media and its effects of source approximation

A modified diffusion approximation model called the hybrid diffusion approximation that can be used for highly absorbing media is investigated. The analytic solution of the hybrid diffusion approximation for reflectance in two-source approximation and steady-state case with extrapolated boundary is obtained. The effects of source approximation on the analytic solution are investigated, and it is validated that two-source approximation in highly absorbing media to describe the optical properties of biological tissue is necessary. Monte Carlo simulation of recovering optical parameters from refiectant data is done with the use of this model. The errors of recovering μ＇s and μ＇s are smaller than 15% for the reduced albedo between 0.77 and 0.5 with the source-detector separation of 0.4-3 mm.     

非线性二维导热反问题的混沌-正则化混合解法

考虑热传导系数随温度变化,建立了非线性二维稳态导热反问题数值计算模型。并把混沌优化方法和梯度正则化方法相结合,构成一种混沌-正则化混合算法求该计算模型的全局解。以热传导系数随温度线性变化为例,由布置在结构边界上的观测点温度信息确定了结构材料热传导系数及其随温度变化规律。结果表明混合算法计算结果与初值无关,具有很好的全局寻优性能,而且计算量远比经典遗传算法和单纯采用混沌优化方法小。     

人耳鼓膜置管数值分析

鼓膜置管是治疗分泌性中耳炎改善听力的有效方法. 置管后听力系统的生物 力学特性并没有很全面的研究. 建立了包括外耳道、鼓膜、鼓膜置管、听骨链、中耳韧 带/肌肉以及内耳液体在内的有限元模型,真实完整地再现了其复杂结构及边界约束. 利用人 耳有限元数值模型研究了鼓膜置管对鼓膜及镫骨底板振动的影响,分析了置管自身振动情况. 用数值方法解释了鼓膜置管对传声的影响,为中耳炎治疗及鼓膜置管设计提供了力学参考.     

混凝土重力坝材料参数识别的正则化最小二乘法

基于混凝土重力坝坝顶水平位移原型观测资料,采用正则化最小二乘算法识别坝体混凝土和坝基岩石的弹性模量。建立了正则化最小二乘算法的叠代格式和正则化参数的确定方法;并提出了考虑先验信息的材料参数识别方法。最后,介绍了此方法工程应用实例,工程实际应用表明,此方法具有较快的收敛速度和良好的稳定性。     

湍流状态下鼻腔的几何尺寸与鼻腔阻塞系数的关系

研究正常成年人的鼻腔气道几何尺寸和鼻腔通气程度的关系,对17个志愿者进行鼻阻力测试,并对测试数据进行函数拟合确定鼻腔的阻塞系数.对每个志愿者的鼻腔进行CT扫描,提取每一层CT图像的鼻腔结构的几何数据,如鼻腔气道截面积和截面周长等.对鼻腔阻塞系数和鼻腔结构几何数据进行分析对比,建立气道几何数据与阻塞系数的关系,并确定其中的待定系数.结果表明,可以通过鼻腔气道的截面积、气道长度、湿周长等几何尺寸大致确定鼻腔的通气程度.     

散射相函数的高阶光学参量研究

漫反射光谱技术被广泛应用于无创测量生物组织光学性质。当光源与探测器很近时,仅仅依靠吸收系数μ_a和约化散射系数μ′_s不能准确描述光源附近光的传播状态。而二阶光学参量γ的引入改善了近光源光的传播状态的描述。本文将生物组织的散射等效成特定球形颗粒的散射,基于Mie散射理论,计算了与散射相函数p(θ)有关的单粒子和多分散系粒子的二阶光学参量γ,研究了γ随尺度参数α和相对折射率m的变化规律,描述了γ与组织结构参量之间的联系,并阐述了γ对粒子特征的表征能力。研究表明,参量γ对尺度参数α小于2的微粒尺寸的改变是敏感的,并呈二次函数关系,其系数与相对折射率呈线性关系;对于相对折射率和尺度参数都不相同的两个粒子,他们的各向异性因子g相同时,二阶光学参量γ却不同,粒子越大,γ表征粒子特征的能力越强。这对于无创探究组织微观形态具有深远的意义。