多孔介质模拟用于气膜冷气流动研究的尝试

本文采用多孔介质模拟与带真实气膜孔流动模拟方法,对平板气膜孔模型在低速条件下进行对比研究,以确定适用于涡轮冷却叶片气膜冷气与主流流动影响研究的多孔介质模拟方法。结果表明,采用流场参数进行多孔介质关键参数迭代计算,可以简化多孔介质方法在气膜冷气流动模拟中的应用。多孔介质模拟方法可以在较小的网格量下,获得较为详细的流场信息,对气膜冷气的流量、冷气射流速度、掺混平均的速度剖面、掺混损失、充分掺混区的平均气膜冷却效率、绝热壁温等进行较为准确的模拟。     

数据挖掘的光纤光栅传感器复用解调技术

针对现有技术获得的光信号采样点之间的欧式距离较大,导致解调后信号还原度不高,为此提出基于数据挖掘算法的光纤光栅传感器复用解调技术。利用数据挖掘与分割聚类的基本思想,将光纤光栅传感器信号采样点中的噪声信号剥离,并提取信道中调制信号的相位信息;根据提取结果利用内调制与外调制相结合的双重方法获取光信号相位差净值,完成对光纤光栅传感器复用信号的解调,并保留了原始基带信号中的细节信息。实验测试结果表明,提出解调技术的信号还原度优于传统技术,解调后信号的相位变化与初始信号趋于一致,说明该技术具有极高的应用价值。     

基于人工蜂群优化算法的高光谱森林生物量聚类方法

森林生物量聚类有利于资源保护,针对当前方法存在聚类复杂度较高、精确性较差的问题,提出基于人工蜂群优化算法的高光谱森林生物量聚类方法。结合奇异值分析,利用核范数最小化基于图像分块的方式实现高光谱森林图像自适应去噪。将去噪后的图像代入波段选择中,为森林生物量聚类奠定基础。采用人工蜂群优化算法利用最佳指数和JM距离间的加权和当作蜂群的适应度函数进行邻域搜索,一直到收敛或者达到最大迭代次数为止,将输出的最优蜜源当作最优波段组合。基于所选波段,利用粒子群算法迭代寻优获取聚类划分模型,引入蚁群算法实现类别标签聚类中心更新,并将剩余没有被划分类别的蚂蚁归类至与其相似的巢中,即类别中,实现高光谱森林生物量聚类。实验结果显示,所提方法自由度高,即聚类复杂度低,且具备良好地聚类精确性,能够很好地识别森林生物量。     

等离激元增强金属-硅组合微结构近红外吸收

亚波长光栅结构的光学表面具有减反特性,这种特性在光电转换效率的应用方面具有重要意义。为了提高硅基光栅结构在近红外波段(0.78～2.50μm)的吸收率,采用在硅表面光栅空隙处加入金属Ag纳米颗粒和Al₂O₃介质层的方法,利用FDTD软件仿真研究不同的组合结构及颗粒的直径对光吸收率的影响,分析不同的工作波长下组合结构中特征截面的光强分布。实验结果表明,当光栅线/间比为1∶1、周期为1μm、周期凹槽内放置两层直径为0.25μm的金属Ag颗粒、且凹槽内金属颗粒上方填充覆盖Al₂O₃介质层时,该组合微结构在近红外波段范围内的平均吸收率理论上可达到0.463,实现吸收增强的效果。在光电转换器件的应用方面,金属颗粒-硅光栅-介质层组合微结构可以增强光吸收,进而提高光电转换效率。     

基于分布式反馈激光器的高速运动方向选择和识别

类脑光子信息处理技术受高速低功耗的大脑信息处理原理的启发,与传统光子信息处理技术相比,可大幅提升处理的速率和能效,且在感知和识别等方面具有重要的应用价值。提出了一种基于分布式反馈(DFB)激光器的类脑光子信息处理方案,可对高速运动方向进行选择和识别。分析了电流偏置参数对DFB激光器光脉冲响应宽度的影响,验证了所采用的DFB激光器光脉冲宽度与高速运动方向识别之间的依存关系,并架构了基于DFB激光器的高速运动方向选择模块。对该模块进行实验测试,在正确识别前提下,分析了链路权值参数和电流偏置组合对模块适用速度范围的影响,结果表明,在马赫量级速度范围内,该模块对一维方向实现了有效识别。     

大挠度直梁二类混合变量变分原理及其应用

本文在功的互等定理的基础上,利用位移和应力作为变分变量的二类混合变量的最小势能原理和最小势作用量原理来求解大挠度直梁变形稳定问题,将所得结果与有限元模拟结果进行对比分析,验证了给出的方法的可行性和计算结果的准确性。给出的方法简单灵活,结果准确,为解决大挠度直梁问题提供了新的解决途径,不仅具有一定的理论意义,而且可以直接应用于实际工程中。     

基于锑化物二类超晶格的多色红外探测器研究进展

近年来InAs/GaSb二类超晶格红外探测器在材料晶体结构生长、器件结构设计与成像应用方面取得了飞速发展。尤其在多色红外探测方面,二类超晶格材料以其具备的带隙可调、暗电流小、量子效率高、材料均匀性高,以及成本低等优越性能,使其逐步成为第三代红外焦平面探测器的优选材料。本文阐述了锑化物窄带隙半导体研究中心的锑化物多色红外探测器研究进展。本团队成功实现了低噪声、高量子效率以及低光学串扰的短/中、短/长、中/长、长/长、中/长/甚长波等多种高性能多色红外探测器研制。     

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。

     

求解多尺度目标电磁散射的积分方程快速算法

建立了大尺度分层粗糙面散射物理模型, 基于Kirchhoff近似、几何光学和射线追踪方法, 推导给出粗糙面散射场的计算公式, 提出了一种快速模拟机载正下视合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)探测冰川回波的数值仿真方法, 以帮助分析实测数据.对SAR系统设计、雷达回波信号处理算法研究都有很大帮助, 可以应用到星体地下结构探测回波的模拟.理论公式及数值仿真结果验证了此数值仿真方法的正确性.在不同的仿真场景和雷达系统参数下, 数值仿真模拟了冰川散射回波, 定量分析了冰层表面粗糙度、次表面粗糙度、山体倾斜度、雷达系统参数等对天底区域和非天底区域散射回波的影响.本文的仿真方法可以快速计算任意大尺度特定地形所对应的雷达探测仪回波数据.     

基于鲁棒特征匹配的热成像全景图生成方法

热成像技术能够探测不可见的长波红外辐射并以图像的形式显示,在科学研究、安防刑侦及国防军事中有着举足轻重的地位.如果可以用全景图的方式显示所观测场景的大视场热成像则能够极大地扩大观测者的视野、提升场景感知能力.然而,由于热辐射成像模糊、信噪比低,图像特征提取往往存在着较大误差,进而导致特征点匹配不稳定,图像拼接失败.针对这一问题,改进了匹配过程,提出了一种基于鲁棒特征匹配的热成像全景图像生成算法.在增加特征匹配鲁棒性方面的改进主要包括2方面:第一,利用PCA(主成分分析)对SIFT算子进行降维以降低算子相关性,提高特征向量的鉴别能力;第二,利用快速搜索密度峰聚类算法预先筛选匹配点集以剔除错误匹配点,提高特征点的匹配准确度.实验结果表明,本文提出的算法可有效且稳定地生成热成像全景图,具有实用价值.