自由摆的平板控制系统设计

为了实现对基于自由摆的平板的控制,建立了基于自由摆的平板控制系统.首先分析平板的控制转角与自由摆转角的关系,推导出关系式,再对控制单元、反馈单元进行分析比较给出方案,采用32位LPC2138(ARM7)处理器为平板控制系统的中央控制单元,实现由高精度电位器测量出摆动角度后由步进电机控制的平板在周期摆动中做相应反馈调整,然后在现有器件的基础上编制出控制软件,在设备上进行调试,最后对系统的精度进行分析并进行实际测量.测量结果表明激光笔在摆动中照射在靶板上的光斑偏离基准线最大0.89cm,基本满足对平板的控制要求.     

大电流纳秒级脉宽激光二极管驱动电路的设计

脉冲激光雷达探测的性能直接与激光束的质量和能量有关,而激光驱动电路则直接决定了脉冲激光的功率和脉冲宽度。基于半导体激光雷达探测系统的要求,设计出应用于激光雷达发射系统的大电流纳秒级脉冲半导体激光二极管的驱动电路。介绍了电路的系统结构和驱动级电路的模型及其理论分析,推导其电流数学模型计算公式,并对关键器件的选择进行了总结;运用SPICE仿真程序对驱动电路进行了仿真。制作了印刷电路板,得到峰值电流25A,脉宽15ns的脉冲电流,满足设计要求。     

基于大涡模拟的移动粒子半隐式算法

移动粒子半隐式方法(MPS)是一种粒子方法,多用于模拟带有自由表面的不可压缩流动。工程实际中的自由表面流动往往是复杂的湍流流动,本文借鉴网格类方法的亚格子应力模型发展了基于Smagorinsky模型的亚粒子应力模型,并将其耦合到MPS方法中,实现了基于大涡模拟的MPS方法并用于研究自由表面湍流问题。为了提高计算的准确性和稳定性,SPS模型中出现的一阶导数项采用最小二乘法拟合得到,SPS项采用显式算法进行计算。使用这一算法模拟了溃坝问题,结果表明,采用亚粒子应力模型的模拟结果与实验的吻合程度明显提高。     

大直径W1/O/W2乳粒的稳定性

在准静态条件和旋转流体场中采用乳液微封装技术制备约2 mm的大直径W1/O/W2乳粒,研究了有机相浓度和水溶性聚合物浓度对W1/O/W2乳粒稳定性的影响。从乳粒受力和变形的角度,探索了旋转流体场对W1/O/W2乳粒动力学稳定性的增强作用机制。研究表明:无论是在准静态条件下还是旋转流场中,乳粒稳定性都随聚苯乙烯浓度单一上升,随聚乙烯醇浓度呈现先上升后下降的趋势;相对于准静态条件,旋转流体场在一定条件下对大直径W1/O/W2乳粒的动力学稳定具有明显增强作用。     

三维透平叶片扭转颤振问题的流固耦合数值研究

颤振,尤其是失速颤振是引起叶轮机械安全事故的重要原因之一。由于叶片颤振的复杂性,过去人们一直采用半经验的方法研究叶片的颤振。本文发展了一套更精确的流固耦合计算方法,并用这种算法研究了三维透平叶片的扭转颤振。在模拟大负攻角下的颤振时发现,传播失速响应频率向固有频率靠近是振动发散的一个重要判据。通过计算得出了压比和攻角对颤振影响的特性曲线,它不但可用于判断流体激振的稳定性,而且可以研究颤振的强度。     

平板混合层流动中两相脉动关联矩的大涡模拟

在气粒两相平板混合层流动中,对气相流动采用大涡模拟,对颗粒相流动采用轨道模拟,研究了两相脉动关联矩。由两相各自瞬时速度出发可以直接获得两相脉动关联矩的统计结果。模拟获得的颗粒相一阶矩、二阶矩以及两相脉动关联矩与实验结果定量符合,表明基于细观模拟是不通过模型获得和研究两相脉动关联矩的可行途径。     

气泡的大振幅振动及其在声致发光和空化核聚变中的应用

评述了气泡大振幅振动方程，特别是R—P方程的来龙去脉，指出了该方程所存在的缺陷并对它进行了修正，将修正方程的数值解和R—P方程的数值解作了比较，在此基础上，对与气泡振动方程有关的应用(如声致发光和空化核聚变)情况作了分析。     

行波管三维非线性计算机模拟的改进

采用宏粒子模型计算空间电荷力,导出行波管三维大讯号工作方程组,开发出ＶｉｓｕａｌＣ＋＋数值分析软件。随后进行计算机模拟,提出将三维空间电荷力处理为二维,大大节省了计算时间,数值结果与三维计算吻合很好。     

广角大相对孔径f-θ透镜光学设计

激光扫描系统中f-透镜是必不可少的部件,针对目前国内激光扫描系统工作面小、测量速度慢、测量精度低等缺点,设计出一种大视场大相对孔径f-透镜以改善以往系统的不足,提高工作效率。设计中透镜是一种负畸变透镜,属于像方远心光路,预期参数为2=60,D=120 mm,f=500 mm。经过计算后,利用Zemax软件对f-透镜模型进行了优化设计,得到艾里斑直径3.514 m,扫描范围为500 mm500 mm,相对孔径为6/25的大工作面大相对孔径的f-透镜,成像清晰,优化结果达到了预期的设计指标。