三维复杂流动的间断有限元方法模拟

本文基于三维可压缩Euler方程,采用基于Runge-Kutta时间离散的间断有限元方法(RKDG方法),对三维前台阶、三维Riemann问题和球Riemann等问题进行了模拟。结果表明,本文的RKDG方法能够在很少的网格内清晰地捕捉到三维复杂流场中的激波和接触间断;同时,将球Riemann问题中z=0.4平面压强沿到对称轴距离的分布与文献中的近似精确解相比,吻合较好,这也验证了本文的RKDG方法不仅能够进行三维复杂流场的定性描述,也能够应用于三维复杂流场的定量计算。     

三维非稳定渗流自由面边界积分项的精确数值计算

利用固定网格法分析三维非稳定渗流问题时,将要面对两项积分难题:以自由面及单元表面为边界的空间积分及以自由面为边界的曲面积分。针对常用的任意8结点6平面三维普通单元,提出采用坐标变换及等参变换技术求取空间积分项的精确数值解;至于曲面积分项,建议改用单元非饱和区部分表面作为积分边界,经过坐标变换及等参变换处理积分边界后,利用高斯数值积分可求出曲面积分项的精确数值解。通过一个普通单元及一项均质半无限边界堤坝的实例分析,表明此方法的精确性和稳定性良好。     

基于光斑投影3D-DIC的动态液面波高场测量方法研究

动态液面波高场测量与面型三维重建是流体力学、晃荡动力学等研究领域中的重要问题,但目前仍缺乏一种简易且高效的高精度全场测量手段.基于光斑投影和三维数字图像相关(3D digital image correlation, 3D-DIC)原理,提出了一种动态液面波高场的测量方法.通过液体染色和光斑投影,在液体表面形成光斑纹理,设置双目相机拍摄动态液面的散斑图像.运用交比不变性标定板及张正友标定法获得双目相机内外参矩阵,并基于反向组合高斯牛顿(inverse-compositional Guass-Newton, IC-GN)的3D-DIC算法实现动态液面波高场的高精度三维重构.进一步建立光斑投影的几何光学模型,模拟规则波液面的双目图像,开展数值模拟测量以验证本方法的理论精度,同时开展真实液面波高场的测量验证.结果表明,本方法可实现动态液面波高场的高精度全场测量,模拟液面测量的均方差为0.004 mm,真实静态液面抬升测量的均方差为0.022 mm,真实动态液面测量的均方差小于0.037 mm.本文方法具有高精度、非接触和全场测量等优势,可在实验室流体测量和相关工程场景中推广应用.     

无人机入水发射流场仿真及冲击特性分析

跨介质航行是近年来无人机应用领域的重要研究内容。本文通过数值模拟方法,对某型号飞翼式无人机在不同工况下发射入水过程流场演变及运动姿态进行对比分析,同时对其入水冲击响应进行了数值仿真研究,得到不同发射工况下无人机的入水冲击载荷响应情况。结果表明：该型号无人机入水过程的姿态变化同时受水面条件及发射工况影响,静水工况下以25°入水角、4 m/s的条件发射无人机入水时,可实现最优的姿态恢复时间及入水冲击载荷响应值。

     

卫星运动预测及规避的建模与求解

近年来,随着各国侦查卫星系统的不断完善,有效根据观测数据预测卫星的轨迹,同时建立适当的规避防范措施变得尤为重要·通过研究地面监测站监测的卫星数据及地理信息,提出了一种基于三维坐标系变换的卫星轨迹求解模型,具体建立模型的方法为:建立4种不同的坐标系,通过卫星坐标在4种坐标系中的变换,将地面检测站检测到的卫星数据进行处理,拟合出卫星的六个运动参数,得出卫星运动轨迹方程,并较为精准的预测卫星被观测站观测到的情况,以及任意时刻星下点的经纬度坐标.针对卫星的运动情况,为满足我方军事目标的运动需求,根据新疆地图建立军队行军路线的有向图,然后,在考虑卫星规避的情况下对每条路线进行模拟分析,最终,通过每条路线模拟分析的结果进行比对,得出最优的行军路线.     

A Sufficient Condition for the Genus of an Annulus Sum of Two 3-manifolds to Be Non-degenerate

Let Mi be a compact orientable 3-manifold, and Ai a non-separating incompressible annulus on a component of δMi, say Fi, i = 1, 2. Let h ： A1 → A2 be a homeomorphism, and M→M1 ∪h M2, the annulus sum of Mi and M2 along A1 and A2. Suppose that Mi has a Heegaard splitting Vi ∪Si Wi with distance d（Si） ≥ 2g（Mi） ＋ 2g（F3-i） ＋ 1, i = 1, 2. Then g（M） = g（M1） ＋ g（M2）, and the minimal Heegaard splitting of M is unique, which is the natural Heegaard splitting of M induced from Vi∪S1 Wi and V2 ∪S2 W2.     

水下爆炸气泡融合动态特性研究

在自然界中,气泡融合是一种重要的物理现象．基于势流理论,采用边界积分法,对水下爆炸气泡融合进行数值模拟研究．依据已有的数值研究成果和实验数据,建立气泡融合三维动力学数值模型,数值模拟结果与实验值吻合良好．应用该文开发的三维计算程序,分析距离、水深等特征参数对气泡融合动态特性的影响,得到了一些规律性的曲线和结论,旨在为水下爆炸气泡融合机理和动态特性研究提供理论参考．     

三维可压Euler方程简单波及双重波结构

本文研究了三维可压欧拉方程简单波解和双重波解的结构.给出了简单波的流动区域是被一族相互独立的平面所覆盖,沿着每个平面u,v,w从而p,ρ,c均为常数.双重波的流动区域是被一族相互独立的直线所覆盖,沿着每个特征平面u,v,w从而p,ρ,c均为常数.     

基于相机标定的双目三维景物重建方法

介绍了一种基于相机标定的双目静止镜头下的三维景物重建方法.方法假设已经通过相机标定的方法得到两个相机的内外投影矩阵参数,通过投影矩阵和几何的方法,配合图像配准技术,恢复感兴趣场景的深度信息,达到三维景物重建的目的.本方法主要是基于几何变换的方法,巧妙避开了三维投影矩阵的计算,直接从真实图像映射为虚拟极平面图像,可以达到比较好的效果.     

三维斑点追踪成像评价甲状腺功能亢进患者左心室收缩功能改变的应用价值

目的 探讨三维斑点追踪成像（3D-STI）技术在评价甲状腺功能亢进(甲亢)患者左心室整体收缩功能中的应用价 值。方法 选择50 例甲状腺功能亢进患者与45 例健康志愿者,获取心尖四腔心切面动态图像,存储左心室三维全容积动态图像后,运用3D-STI 软件进行脱机分析,得到两组收缩期左心室整体纵向峰值应变（GLS）、圆周峰值应变（GCS）、左心室扭转度角度峰值(LV-tw)、左心室扭力（LV-tor）、左心室心底水平旋转角度峰值（Prot-B）、左心室心尖水平旋转角度峰值（Prot-A）及左心室射血分数（LVEF）等,比较两组三维应变（3DS）指标之间的差异。结果 与正常对照组比较,甲亢组的左心室收缩功能增强,GLS、GCS 分别为（-20.47±3.08）% vs.（-18.52±4.77）%、（-28.98±3.00）% vs.（-25.88±2.12）%,两组差异均有统计学意义（均P＜0.05）;甲亢组LV-tw、LV-tor、LVProt-A、LVProt-B 均较正常对照组略有增加,但差异均无统计学意义（均P＞0.05）。结论 3D-STI 可无 创、敏感检测甲亢患者左心室三维应变,为临床客观评估甲亢左心室收缩功能提供一种新方法。