评析2021年高考全国乙卷理综第25题

2021年高考全国乙卷的物理压轴题,再次以电磁感应的力电综合题出现,而且难度有所增加.画出金属棒与导体框的运动过程速度图像,会更能清晰准确分析运动特点,为选择合适的物理规律提供保证.从动力学和功能关系两个思路分别考虑,简捷程度大不相同.     

固体颗粒对半球扰动尾迹影响的实验研究

采用粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)研究固体颗粒对放置在平板层流边界层中半球粗糙元尾迹的影响. 实验采集了清水和加入粒径为140 $\mu$m, 220 $\mu$m, 350$\mu$m聚苯乙烯固体颗粒4种工况下二维速度场信息, 基于半球半径的雷诺数为994 ($Re_R=RU/\upsilon$), 固体颗粒的体积浓度为$3.0\times10^{-5}$. 对比清水和两相工况下的平均速度剖面、湍流强度等宏观统计量, 分析固体颗粒对半球尾迹流动宏观特性的影响. 分别利用沿流向不同位置的流向脉动速度的二维空间相关系数和法向脉动速度的功率谱密度函数分析颗粒对尾迹结构演化过程及尾迹结构脱落频率的影响. 结果发现: 与清水相比, 回流区随颗粒粒径增大而逐渐增大; 颗粒使湍流强度增大, 回流区的存在导致在半球后流向位置$2R$前后区域湍流强度呈现不同变化趋势; 颗粒使尾迹结构的流向尺度减小并且随着颗粒粒径的增大先减小后增大; 在尾迹结构运动过程中颗粒的存在促进了尾迹结构的周期性加速和减速运动, 促进作用随着颗粒粒径的增大先增强后减弱; 颗粒的存在促进了尾迹结构的脱落, 脱落频率随颗粒粒径的增大先增大后减小.      

不同加载边界下混凝土巴西劈裂过程及强度的DIC实验分析

平板、垫条、圆弧压模及平台试样等不同加载方式下, 脆性材料巴西劈裂实验结果的差异一直是人们所讨论的问题. 本文设计了混凝土平板直接加载与采用垫条加载实验, 采用理论、高速相机与数字图像相关法(digital image correlation, DIC)相结合的方法, 对试样表面应变场演化、起裂位置及裂纹扩展过程进行分析, 探讨了不同的加载边界对试样应变集中演化及劈裂拉伸强度结果的影响. 结果显示: (1)混凝土拉伸非线性特性导致的应变集中演化对不同加载条件非常敏感, 平板加载时应变集中较早在加载端起始并向中心演化, 即使满足巴西实验"中心起裂"条件, 其强度仍低于垫条加载情况, 两者差别达17.9%; (2)如果软垫条加载接触角合理设计, 与平板直接加载相比, 其应力场更稳定, 有利于保证圆盘试样的应变集中及断裂均从中心起始, 更好满足巴西劈裂实验条件; (3)仅校验巴西实验 "中心起裂"有效性条件是不充分的, 设计时必须谨慎考虑. 研究结果对脆性材料巴西劈裂实验设计、测试分析具有重要参考意义.      

气动光学效应研究进展

光学成像探测技术是精确制导领域发展的重要方向,但由于光线在穿过密度变化的流场时会发生偏折、抖动和光程变化的现象,成像质量将严重下降, 此即气动光学效应.研究气动光学效应同时具有明确的工程和学术价值,一方面以认识流场对光线传播的影响为基础,如何减弱气动光学效应已受到人们的广泛关注;另一方面由于光线传播携带了流场结构信息,光学探测也可以成为一种流场研究技术.从空气动力学和光学工程交叉的视角,对气动光学效应的研究进展进行综述.首先介绍了常见的气动光学评价参数,其次阐述了各种理论研究、实验、数值模拟方法,最后从流动导致图像畸变、减弱气动光学效应的方案和采用气动光学探测方法研究流场三个角度对现有文献进行总结,并讨论了气动光学领域数值模拟验证方法的困难和研究现状.最后结合气动光学效应的发展阶段对未来研究进行展望.      

基于同步辐射原位CT的聚氨酯泡沫微观变形机理研究

为揭示聚氨酯泡沫的微观结构性能关系,本文依靠自主研发的微型材料试验机,在美国APS光源2BM线站上搭建了原位CT系统,对闭孔硬质聚氨酯泡沫在准静态压缩加载下的变形损伤行为进行了三维实时表征,分辨率可达0.87μm。通过原位CT试验获取了硬质聚氨酯泡沫的应力应变关系,以及三个变形阶段(弹性、平台、压实)的三维结构演化过程。三维图像显示,在平台段会观察到局部压缩带从样品两端向中间传播的过程,且压缩带传播速度会超过压头速度。同时,利用数字体图像相关技术精确计算了聚氨酯泡沫的三维变形场,表明压缩变形主要集中在变形带内部。通过追踪胞元变形过程并利用表面曲率场来量化胞壁变形,发现胞元坍塌主要源于包壁屈曲形成的褶皱。     

医学物理的最新成果──质子疗法

本文介绍了ＩＴＥＰ（前苏联理论实验物理所）在医学物理方面的研究及发展情况,主要报道了该所二十多年来使用质子疗法所取得的成果,简述了该所目前对新的治疗诊断仪器［ＴｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄＤｉａｇｎｏｓｔｉｃＦａｃｉｌｉｔｙ（ＴＤＦ）］的开发工作． The development in the medical physics in the institute of Theoretical ExperimentalPhysics (ITEP) is introduced. The achievements of over 20 years in proton therapy, which have been obtained in ITEP are mainly reported. The recent research work in ITEP on developing the new Treatment and Diagnostic Facility (TDF) is briefly discussed.     

塞曼效应实验之虚拟仿真与电脑辅助对比分析

塞曼效应实验通过测量汞绿光在磁场中分裂谱线的波长差计算电子的荷质比。电脑辅助版塞曼效应实验利用CCD图像采集卡将法布里-珀罗标准具等倾干涉图像采集到电脑,再利用塞曼效应实验分析软件对图像进行处理,测出光分裂的谱线波长差,计算出电子荷质比。虚拟仿真型塞曼效应实验则是利用科大奥锐提供的虚拟仿真实验系统,从实验仪器的摆放、调试到测量及数据处理,实现对塞曼效应实验的全程模拟仿真。电脑辅助版塞曼效应实验克服了过去手工测量的诸多缺陷,但并没有解决所有不足,还带来一些新问题。塞曼效应虚拟仿真实验几乎解决了传统塞曼效应实验所遇到的所有问题,只要必要的步骤操作到位,就可以得到理想的实验结果。通过研究分析,深刻认识到两种实验方式相互不能完全替代,但可以作为有益补充。     

张量环因子非凸秩约束的高光谱图像超解析

针对高光谱图像超解析问题,提出了一种联合子空间表示、非局部相似性和张量环因子非凸秩约束的超谱-多谱融合模型.首先,基于高光谱图像的全局谱低秩特性,利用原始低空间分辨率高光谱谱域信息将其降维至子空间表示;随后,针对视觉对像在非局部维度上的强相关性,利用多光谱图像的空间冗余信息将降维后子空间图分成多个相似patch组,并对...     

基于先验知识的单幅图像雨雾去除方法

单幅图像雨雾去除是计算机视觉研究的热点之一,现有的去雨方法往往需根据雨的特性恢复图像,忽视了场景中的雾以及场景深处雨累积的影响。提出了一种新型单幅图像去雨雾方法,设计了一种基于先验知识的三阶段单幅图像去雨雾框架。首先,将深度图作为图像透射率的引导,利用暗通道先验知识对输入图像的低频部分去雾,然后,采用残差网络学习高频雨痕特征,最后,引入条件生成对抗网络（conditional generative adversarial network,cGAN）,对图像局部细节进行精细化修复,cGAN对图像的空间信息和纹理细节更为敏感,能有效恢复去雨雾过程中丢失或未能填补的细节。分别用高质量的合成雨雾数据集和真实数据集进行实验测试,结果表明,本文方法在峰值信噪比和结构相似度上均较基准方法优,能将雾浓度各异和雨分布变化情况下的图像恢复至细节丰富的干净场景图。     

利用傅里叶红外显微化学图像系统鉴定书写与盖章的先后顺序

采用傅里叶变换红外显微化学图像系统并结合面扫描和反射模式对书写与盖章的先后顺序进行了无损、快速鉴定,结果表明先盖章后写字的红外谱图中墨水的特征峰吸收明显,先写字后盖章的红外谱图中印油的特征峰吸收明显。该法具有快速、准确、客观和不损坏样品等特点。