射流对绕水翼云空化流动抑制机理研究

为理解绕水翼云空化流动的发展机理和探究水翼吸力面开孔射流的影响,采用密度修正的RNG k-ε湍流模型和Schnerr-Sauer空化模型对原始NACA66(mod)水翼和采用射流后的水翼的云空化非定常过程进行模拟和对比分析;采用在水翼吸力面近壁区设立监测线的方法对近壁区的流场进行监测,得到近壁区汽相体积分数、回射流速度、压力及压力梯度的时空分布云图;开展了云空化流场特性的涡动力学分析,进而分析水翼云空化的发生机理和射流抑制空化的抑制机理.结果表明:游离型空泡在下游溃灭时产生强烈的局部高压,其向上游传播导致前缘空穴的一次回缩,而空穴的二次回缩受回射流的影响.回射流的发展区域受限于较高的压力梯度,高的压力梯度一直存在,但回射流在一个周期内的首次出现需要时间的积累.在水翼吸力面射流使得射流孔附近压力升高,弥补了由于空化和绕流造成的压降,压力梯度增大,抗逆压能力增强,对回射流起到阻挡作用;另一方面,射流使得回射流区域面积和回射流的强度也有所减小,从而对云空化的发展起到抑制的效果.Q准则的涡结构云图相比于汽相体积分数云图能显示复杂的流动结构,前缘附着型空穴和尾缘游离型空穴内存在旋涡,回射流对空穴存在剪切作用造成空穴脱落.而射流对空穴和回射流的剪切和阻挡使云空化发展得到抑制.     

乙烯储罐气体泄漏诱发蒸气云爆炸的数值模拟

储罐会因腐蚀或人为误操作等原因引发泄漏,造成泄漏气体扩散或气云爆炸事故。为了揭示此种事故的发展过程及影响规律,应用计算流体力学软件FLACS,研究了泄漏和环境风两个主要影响因素对乙烯气体扩散及爆炸的影响。结果表明:气云扩散距离和体积随泄漏速率增加而增大;当泄漏速率低于6 kg/s时,不同泄漏方向上的气云扩散距离及体积相近;当泄漏速率高于6 kg/s时,气体泄漏扩散和气云形成过程因受到障碍物影响,随阻塞率增大,气云扩散距离减小,气云体积增加。当泄漏方向垂直于储罐组中轴线,泄漏速率为18 kg/s时,气云扩散距离最大为81.5 m;当泄漏方向平行于储罐组中轴线,泄漏速率为24 kg/s时,气云体积最大达到9 604 m3。爆炸波的冲击压力随泄漏速率升高而升高;环境风会加快可燃气体稀释,有效降低气云爆炸发生的概率,降低爆炸强度,达到爆炸压力峰值的时间更早,可使高温在更短的时间内下降。泄漏速率为24 kg/s时,与泄漏储罐紧邻的储罐表面上被冲击到的爆炸超压仅为6.88 kPa,但温度高达2 384 K,因此,为避免事故发生时的二次灾害,救援中对储罐组的冷却降温尤为重要。     

云端结合的书法大数据平台

基于文化强国的国家重大战略,为满足传承和创新我国传统文化这一重要需求,实现文化休闲与共享、书法普及与教育的具体目标,研发了基于大数据和人工智能等核心技术建构的云端结合的书法大数据平台。平台连通了线下和线上的信息通道,实现古代经典与当下书写的智能对接、线上与线下作品的共创共享以及个体创作与群体创作的有机结合。在此基础上,实现了数字书法创作与交流、作品集的生成与推广、线上线下协同创作、书法作品的智能竞技、书法创作数据分析等形式的智能书法服务。     

染料云的形态结构表征—染料的径向分布与投影密度分布

彩色影像的最小像元-染料云的形态结构的表征有两种方法:一种是染料云的染料浓度的径向分布;另一种是染料云的投影密度分布。前者一般是从染料云形成过程的模拟计算得到;后者是从微密度计对染料云的扫描测得。本文提出了将染料的径向分布转换成相对投影密度的一种近似计算方法,从而使两种形式的表征方法相互联系起来,这为进一步优化染料云形态的研究打下基础。     

基于快速回环检测的室外环境下激光雷达SLAM算法

在室外环境下,基于激光雷达传感器的里程计位姿容易产生累计误差,导致点云地图漂移甚至建图失败,严重限制了激光雷达SLAM的应用。针对这一问题,提出了一种面向室外环境的基于快速回环检测的激光雷达SLAM算法。利用扫描上下文（Scan Context）描述子和Kd-tree搜索获取候选的回环帧,有效提升计算的效率,并采用激光雷达虹膜（Lidar Iris）描述子计算回环帧间的相似度得分,通过残差项加权的特征匹配获取回环帧间的位姿变换,有效提升了回环检测的精度和速度。在KITTI数据集上的实验结果表明,与A-LOAM算法相比,所提算法的平均性能提升约50%,回环耗时有效减少,提升了在室外环境下的位姿估计精度和建图准确度。     

超导的光子云机制

根据超导的电磁力作用量子—光子,提出光子云、光子云电子对概念,根据光电效应原理建立起超导的光子云机制。讨论、计算了零点能、基态能隙与临界温度的关系、金属Hg的临界温度等,经比较与实验相近,揭示了寻找高温超导的一个新方向。     

基于Zernike多项式拟合的非球面点云数据自动调平

非球面光学元件在光学系统中的应用日益广泛。非球面点云数据调平坐标变换是非球面检测系统误差分析的一个重要环节。提出了一种基于Zernike多项式拟合的非球面点云数据自动调平方法,通过计算Zernike多项式X和Y倾斜项系数确定调平旋转矩阵,通过迭代使其最小化,最终将点云数据回转轴调整至与坐标Z轴平行,使得非球面三维点云测量结果可以进行后续三维比对和截面误差分析。通过理论仿真和实验数据测试验证了方法的有效性,能够将非球面数据倾斜降低到可忽略的程度;方法计算过程简单,对于各类非球面和曲面点云数据的调平变换都具有较好的参考意义。     

激波管内燃料两相云雾爆轰的实验研究

 在立式激波管中采用压力传感器和烟迹技术实测了6种碳氢燃料（环氧丙烷、硝酸异丙酯、C₅~C₆、己烷、庚烷和癸烷）与空气混合物的临界起爆能和爆轰波胞格尺寸。结果表明，燃料气液两相云雾爆轰的临界起爆能与当量比呈“U”形曲线关系，并且最敏感的起爆点在富燃料一侧，这与气相爆轰结论是一致的；由三波点运动的烟迹记录结果分析得出，雾滴的碎解、蒸发汽化过程以及燃烧区前导是控制气液两相云雾爆轰的作用机制。     

超高速撞击中影响碎片云形状因素分析

 应用光滑粒子流体动力学（SPH）方法对铝球弹丸正撞击防护屏进行了数值模拟研究，将计算结果同相应的实验结果进行了比较，二者符合得很好。在此基础上分析了撞击速度、防护屏厚度、铝球直径、材料、弹丸形状、间隙量等因素对碎片云的影响规律。并以碎片云的长度和径向尺寸为指标，应用正交设计方法对撞击速度、防护屏厚度、铝球直径三因素对指标的影响主次关系进行了分析研究，防护屏厚度是碎片云长度的主要影响因素，而弹丸直径是碎片云径向的主要影响因素。     

从爆炸力学的观点分析世贸大厦塔楼倒塌的过程

运用气体爆炸以及爆炸力学的基本理论对飞机撞击世贸大厦塔楼以及塔楼随后的倒塌过程进行了初步分析研究,并对世贸大厦北楼先撞而后倒,南楼后撞而先倒的原因也进行了分析。