激光核聚变与高功率激光:历史与进展

回顾激光聚变近50年来的发展历程,评述聚变物理与高功率激光驱动器的研究进展,展望聚变能源未来前景.     

黑腔冷冻靶传热与自然对流的数值模拟研究

惯性约束聚变的设计要求在靶丸内形成均匀光滑的氘氚冰层, 靶丸周围的热环境对冰层的质量特别是低阶粗糙度有很大的影响. 本文对自主研发的黑腔冷冻靶实验装置中的热物理问题展开了数值模拟, 重点考察了黑腔冷冻靶的传热和流体力学特性. 通过参数分析得到了自然对流对靶丸温度均匀性产生影响的临界条件. 比较了黑腔不同布置朝向时的流场和温度分布, 结果显示黑腔水平布置时自然对流更加强烈, 造成的靶丸温度不均匀性也更大. 在此基础上, 讨论了消除自然对流影响的可能性, 结果发现仅当黑腔垂直布置时利用黑腔分区方法能够消除对流效应对靶丸温度不均匀性的影响而黑腔水平布置时不能消除. 研究结论对于实验中冷冻靶结构的设计、改进和实验的开展等具有指导意义.     

动态环境约束下企业的资本积累

本文讨论动态环境约束下企业的动态投资行为,拓广了文献[4]的结果.为了使讨论的问题更符合实际情况,本文假设政府设定的污染排放上限是与企业的规模大小有关,即假设污染排放上限是生产资本的函数,讨论动态环境约束下企业的最佳动态投资行为,并为政府制定污染排放政策提供依据.     

大型偏心结构吊装欠约束问题研究

吊装施工过程中被吊模块的水平度是作业要求的重要指标,通常需要增加配重调平。传统有限元方法需要补充约束以消除单元刚体位移,且需要重复计算平衡方程来求解调平载荷,效率不高。将模块的运动分解为随动坐标系的整体运动以及相对该坐标系的弹性变形,可将欠约束问题化为多体系统的静平衡问题。基于虚功率原理推导了吊装平顺时刻的节点力平衡方程以及相应的切线刚度矩阵,并将配重表示为基础配重与载荷系数相乘的形式。通过对节点力平衡方程求导,得到一组以载荷系数为自变量的微分方程,通过求解微分方程并结合水平度判据,可快速搜寻满足水平度要求的载荷系数。数值算例表明,该方法在解决偏心模块吊装欠约束问题方面具有明显的优势,在确定配重载荷方面具有较快的速度和合理的精度。     

基于相场描述的拉压不对称强度结构拓扑优化

运用了基于相场描述的拓扑优化方法,来寻找在拉伸和压缩中表现出不对称强度行为的连续体结构的最优布局。依据Drucker-Prager屈服准则和幂率插值方案,优化问题可以描述为在局部应力约束下的最小化结构的体积。用qp放松法来解决应力约束的奇异性,并采用基于P-norm函数的聚合方法对应力约束进行凝聚,该方法实现了约束个数的降低,同时引入了稳定转化法来处理大量的局部应力约束和高度非线性的应力行为,以修正应力,提高优化收敛的稳定性。在优化问题求解时,使用拉格朗日乘子法对目标函数和应力约束进行处理。利用伴随变量法进行灵敏度分析,并通过求解Allen-Cahn方程更新相场函数设计变量。数值算例证明了该优化模型和相应数值技术的有效性,相关算例还揭示了考虑拉压不同强度和考虑同拉压强度约束时得到的结构优化拓扑构型具有显著的差异。     

用规整膜板对砷化镓的三维微结构图形加工刻蚀

以微齿轮图形结构作为规整模板 ,用约束刻蚀剂层技术对GaAs样品表面进行了加工刻蚀 .在有捕捉剂H3AsO3存在的情况下 ,规则微齿轮图形能够很好地在样品表面复制 .刻蚀结果与没有捕捉剂存在时的刻蚀结果做了比较 .另外还测试了不同方法制得膜板的性能 ,初步探讨了电化学模板的制作工艺 .     

一种基于约束共轭梯度的闪光照相图像复原算法

针对闪光照相图像模糊较大、成像信噪比低的特点,提出了一种基于约束共轭梯度（CCG）的闪光照相图像复原算法。针对闪光照相的特点,引入基于非负、中值滤波和偏微分方程（PDE）的光滑约束条件,把闪光照相图像复原问题转化为约束优化问题,并利用约束共轭梯度法迭代求图像复原的最优解。数值试验表明,该算法能较好再现图像边缘信息,复原出的图像在信噪比和视觉方面都有较大提高。     

一类多体系统非完整运动最优规划的拟牛顿算法

研究带有非完整约束的一类多体系统运动规划问题。多体系统中的非完整约束通常是由不可积的速度约束或不可积的守恒律引起。在系统动量和动量矩守恒情况下,动力学方程降阶为非完整形式约束方程,系统的控制问题可转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。文中首先导出具有多体开链系统的非完整运动模型。利用最优控制理论和最优化技术,采用输入参数化的方法将连续的最优控制问题转化为离散的最优控制问题,提出一种非完整多体系统运动规划的拟牛顿算法。最后将该方法用于自由漂浮的空间三连杆机构,仿真结果验证了该方法的有效性。     

V型缺口裂端的三维应力状态及约束分析

利用三维有限元方法,研究了有限厚度板中V型缺口根部穿透裂纹前沿的三维弹性应力场。对不同厚度、不同缺口张开角和裂纹长度对应力强度因子及裂尖附近的三维约束程度的影响进行了分析,同时还讨论了三维约束区的大小。研究结果显示：当缺口张开角小于60度时,不同缺口的应力强度因子和离面约束因子的分布基本一致,角度的影响不明显。应力强度因子是厚度的函数,板中面的应力强度因子随厚度的增加逐渐减小趋近干平面值,最大为1．08倍的平面值。当板厚超过15倍的缺口深度时,应力强度因子最大值将从中面转移至接近自由表面位置,距中面约0．4倍板厚。三维约束非常明显的区域在裂尖前沿约0.45倍厚度的范围内．二维到三维的过渡区在裂尖前沿1.5倍厚度的区域内;在中面上三维效应影响区最大,随着离中面距离的增加逐渐减小,在自由表面上降为0。