混合层流动的数值模拟

对混合层流动进行了数值模拟。采用了离散涡方法。计算中采用扩散速度法处理粘性作用项。计算结果表明：与通常采用随机涡方法或核膨胀法处理粘性作用项相比,采用扩散速度法的计算结果与实验更吻合,同时更准确地反映了混合层流动的自相似性。在混合层流动中,邻近大尺度涡结构之间存在着连续不断的合并;采用二维离散涡方法预报的横向脉动速度均方根大于实验值是由二维离散涡方法忽略了真实流动的三维特性引起的。     

基于NPLS技术的超声速混合层流动控制实验研究

在对流马赫数（Mc）为0.5的超声速混合层风洞中,通过在两股气流的分隔板上添加扰动片的方式,对超声速混合层进行了流动控制的实验研究。比较了不同尺寸下,二维扰动片和三维扰动片对混合层流动控制的效果。采用基于纳米粒子的平面激光散射技术（NPLS）进行流动显示,所得NPLS图像清楚地再现了混合层的流动结构,为比较流动控制的效果提供了有力的实验依据。流动控制的结果表明：二维扰动控制增强了混合层的二维特性,有利于推迟混合层的转捩;三维扰动控制增强了混合层的三维特性,使混合层转捩提前。采用NPLS技术对混合层内的三维结构进行了流动显示,在三维扰动控制下,混合层内部出现明显的H-型分布的A涡结构。     

不同对流马赫数下细光束畸变特性研究

为了探讨混合层可压缩效应对细光束成像变形特性的影响,利用理论分析和相机成像技术研究了不同对流马赫数下细光束成像的畸变特性．通过理论分析首先揭示了图像模糊程度的判据之一“穿越混合层后细光束零级衍射斑直径”与流场特征参数（如对流马赫数、自由流速度、密度比等）之间的关系;实验结果还发现随着对流马赫数的提高,零级衍射斑直径增长速度加快,图像的模糊程度提高．此外理论分析结果为将来实验方案设计提供了指导．     

基于嵌入式变换光学的光束偏折器

用嵌入式光学变换法设计了一种光束偏折器,可使光束的传播方向发生90°的偏转,当对介质中与TE波和TM波相关的光学参数分别设置时,这种器件可以实现偏振分离的功能,采用数值计算的方法对器件的光学特性进行了分析,计算结果表明这种器件的设计是可行的.     

自散焦晶体中空间二次谐波的产生机理

在掺Fe浓度为0.025%,厚度为1.06mm的自散焦LiNbO3∶Fe晶体中发现了阵列光束与写入晶格相互作用,表现为双光束、3光束、4光束和6光束全部发生光斑分裂.通过对一维和二维光子晶体的二次谐波现象的理论计算,证明了空间二次谐波是产生光斑分裂的原因,并且发现满足相位匹配条件能够提高二次谐波的产生效率.     

基于二维最小二乘回归的子空间分割

现实中有很多样本数据是二维的,且多数聚类方法需将二维样本数据向量化,从而导致二维数据的内部几何信息丢失.针对这一问题,提出二维最小二乘回归子空间分割方法直接对二维数据进行聚类,将一维最小二乘回归子空间分割方法推广到二维,使得原始数据的结构信息得以保留.在人脸数据集和哥伦比亚大学图像数据集上进行实验,结果表明该方法是有效的.     

日本海混合层深度季节和年际变化的数值模拟

基于垂向混合坐标系统的海洋模式HYCOM模拟了北太平洋1981~2001年间的月平均三维水动力学和热力学结构.在对模拟结果验证的基础上,得到日本海混合层时空场的分布情况,剖析了日本海混合层深度的季节及年际变化特征.对模拟结果分析表明,日本海混合层存在着显著的季节和年际变化:冬季混合层深度深,夏季混合层深度浅,其深度变化范围在10~100 m之间.日本海混合层深度的年际变化与季节变化存在共性而又各具特色.研究证实,日本海地形、环流、海面风场和温度梯度场等的综合作用,导致日本海混合层深度的变化.     

基于弹性波理论的高铁线下结构病害快速检测方法

基于对高铁线下结构及其病害的调查与分析,将高铁线下结构简化为二维的多层层状结构,以此为基础建立高铁线下结构二维缺陷模型,采用有限元动力法分析弹性波的传播特性,特别是其波形能量、卓越频谱特性.研究不同缺陷类型时弹性波的传播特性的变化规律,建立两者间的定性关系.在此基础上,针对高铁线下结构常见的两种病害类型开展1∶1比例尺模型试验研究,探讨了数据采集、分析及成果可视化等研究方法,评价了预设缺陷的空间分布.     

二维余弦高斯光束基于魏格纳分布函数的分数傅里叶变换

基于分数傅里叶变换和魏格纳分布函数旋转的等效性,推导出二维余弦高斯光束的光强分布和束宽的解析表达式.由此表达式,研究在分数傅里叶变换面上分数阶数对此种光束变换属性的影响并且给出数值计算例.所得表达式提供了一种研究二维余弦高斯光束的分数傅里叶变换的方便工具.     

苏州城区凹陷沉积土层对地震反应特征的影响

针对土层非均匀分布的苏州城区凹陷沉积场地,采用黏弹性人工边界模拟无限域场地的边界,基于ABAQUS建立大尺度二维有限元模型,分析了加速度峰值、位移峰值、频谱等地震动参数特征,探讨了凹陷沉积土层对地震效应的影响.结果表明:凹陷沉积地震动响应呈现较大的空间差异性,局部位置地表加速度放大效应明显;苏州城区场地敏感周期段为0.20～0.70 s,与水平均匀场地相比,凹陷沉积场地地表反应谱沿横向变化较大,越靠近地表,反应谱谱峰越向长周期方向偏移;由于地震波在局部区域聚焦,凹陷沉积场地PGA值沿深度方向呈起伏变化现象;沿水平方向的PGD随土层深度增加呈非单调递减,且与输入地震动频谱特性相关.大尺度二维模型一定程度上能合理反映微地形起伏、土层分布对地震波传播过程的影响.     

Self-Collimation for Two-Dimensional Micro-Angle Measurement in Space

How to measure the two-dimensional attitude angle of space target and achieve stable tracking and aiming has become an important problem. The self-collimation is often measured via one-dimensional motion of the object in space. This paper proposes a micro-angle measurement system based on self-collimation to obtain the two-dimensional angle information of moving objects in space, and a thrice reflecting optical path structure is built to improve the compactness of the system. First, by establishing a posture angle measurement and decomposition model, the two-dimensional deflection angle value of the reflecting mirror is derived from the rotation angle equation; Second, the self-collimating measurement process is simulated to show the relationship between the reflecting mirror rotation angle and the imaging spot distortion of detector; Third, a two-dimensional micro-angle experimental platform is established based on the Position Sensitive Detector(PSD). Finally, nonlinear error of PSD is improved by the cubic spline interpolation method. The case results show a 15% reduction in the angle error.     

交汇区水流结构对水温分布特征的影响机理

为分析交汇区复杂的水温分布规律及其受水流结构影响的机理,采用Fluent数值模拟软件,通过改变汇流角和汇流比,模拟了不同条件下交汇区的时均流场、紊动特性和水温分布,分析了各工况下交汇区水平面及断面水温分布特征(水温非均匀性指数)和水流结构特征参量(紊动能和涡量)间的关系,探究了不同水流结构对水温分布的影响机理。结果表明:水流剪切影响热掺混层的位置,二次环流影响热掺混层的形态;汇流角或汇流比越大,断面非均匀指数越小,水温掺混越快,热掺混层随剪切层位置的改变越靠近外岸壁(交汇口对侧壁面),热掺混层弯曲程度随二次环流强度增大而增大;紊动能及涡量与断面非均匀指数之间呈现良好的线性关系。     

水泥混凝土路面传力杆应力分析力学模型

应用三维有限元模型分析水泥混凝土路面中传力杆与水泥混凝土的接触状况,并基于弯曲刚度等效原则将传力杆和水泥混凝土面层系统简化为双层梁结构.计算结果表明,弹性地基上双层梁结构可很好地描述水泥混凝土路面的挠曲效应,而接缝处的双层梁相对位移、转角、以及挤压应力合力与三维有限元解的差异,只需对双层梁层间竖向反应模量进行修正即可;随后,总结归纳了相对位移、转角及挤压应力合力修正系数的回归式,讨论给出了接缝传力杆的抗剪刚度与抗弯刚度的计算式,并指出传力杆的传递弯矩的能力很小可忽略.最后,计算分析了梁端部作用集中荷载时,有基层的地基梁接缝传荷问题,指出在接缝抗剪刚度相同条件下,基层存在可使接缝两侧挠度比增大,接缝传递的剪力减小.     

损伤弹性梁的静力学行为分析

根据损伤连续介质力学理论,建立了计及剪切变形效应的具有损伤的线弹性梁的静、动力学行为分析的数学模型.在平面静态情况下,对问题进行了解耦,得到了挠度、转角和损伤分别满足的微分方程,并得到了通解.在不同的边界条件下,得到了挠度、转角和损伤的解析表达式.作为数值算例,给出了在均布载荷作用下的挠度、转角和损伤曲线,考察了损伤对梁的力学行为的影响.     

Aero-optical wavefront measurement technique based on BOS and its applications

A collimated light beam will be refracted if it propagates through a flow-field with index-of-refraction variations,and its wavefront will be distorted.If we measure the deflection angle of the light beam,the gradient of the wavefront can be obtained using the Malus law,and the wavefront aberration can be computed with a reconstruction algorithm.Two characteristics of background oriented schlieren(BOS) are conducive to wavefront aberration measurement:BOS can be used to measure the deflection angle of a light beam by measuring the displacement field between the reference image and the experiment image.Moreover,in a BOS system of Schlieren mode,only the ray perpendicular to the background image can be captured with a camera.This is helpful to measure wavefront aberrations that occur after a planar wavefront has passed through the flow-field.Based on these characteristics of BOS of Schlieren mode,a new wavefront measurement technique,which is called the BOS-based wavefront technique(BOS-WT),is proposed in this paper.It works by constructing the relationship between the displacement of the background image and the aero-optical wavefront gradient and uses the Southwell wavefront reconstruction algorithm.A BOS-WT system was assembled,and its temporal resolution was found to be 6 ns,and its temporal-correlation resolution reached 0.2 μs.A BOS-WT can measure the time-correlation transient wavefront quantitatively.It is simple and easy to operate.In this paper,we also present a study of the aero-optical performance of supersonic mixing layer based on our BOS-WT transient wavefronts at an interval of 5 μs.The results showed the wavefront was transient and distorted after it had passed through the mixing layer.Through the analysis of the data at the 5 μs interval,the temporal evolution of wavefront can be obtained.     

强一致收敛下的动力性状的遗传性

为研究连续函数列{fi}的动力性状和极限函数厂的动力性状之间的关系,引入强一致收敛的概念,在函数列{fi}强一致收敛于厂的条件下,证明了函数列{fi}的极小性,拓扑传递性,拓扑弱混合性,拓扑混合性,都可以遗传到f上;并且还得出函数列{fi}的Li-Yorke混沌集（非游荡集）和f的Li-Yorke混沌集（非游荡集）之间的包含关系。最后得出结论：通过对函数列{fi}的动力性状的研究,可以刻画出厂的动力性状。     

核反应堆堆心的地震响应分析

根据堆心的三维均匀化动力学模型,给出了分析堆心地震响应的基本方程和定解条件,采用有限元法进行离散和,并应用Ｗｌｓｏｎ－θ直接积分法编制了数值计算软件,给出了一个数值算例,计算了在地震加速度激励下,堆心内流体压力和管梁挠度的响应曲线。     

Direct numerical simulation of particle-fluid flows in turbulent mixing layer

The coherent structures of a three-dimensional temporally mixing layer and the associated dispersion patterns of particles are numerically studied using a pseudospectral method for fluid and the Lagrangian approach for tracing particles at different Stokes numbers without consideration of particle-particle interactions. The results show that the particles with Stokes number of the order of unity have the largest concentration near the outer edges of the large-scale spanwise vortex structures. The study validates the effect of the streamwise large-scale structures on the particle distribution along the spanwise and transverse directions and it enhances with the development of the three-dimensionality of the mixing layer, which results in a ‘mushroom’ shape of the particle distribution in the spanwise direction.     

基于人工神经网络的沥青路面模量评估

介绍了利用弯沉盆参数和人工神经网络方法来处理FWD（落锤弯沉仪）的测量结果用于结构层模量的评估。在研究弯沉盆信息时,利用FORTRAN程序进行了轴对称模型的动力有限元分析.与现有的反算程序中利用迭代不断调整模量来匹配弯沉的方法不同,本方法利用基层破坏指数和形状因子两个参数来确定土基模量,并将土基模量和其他参数一起作为输入,利用人工神经网络来预估上层模量.最后,分别利用本方法和软件ELMOD对实测FWD数据进行分析,结果验证了本方法的可行性.     

降雨条件下多层土坡入渗机理与稳定性分析

基于VG(Van Genuchten)模型多层土含水率方程,建立了考虑边坡倾角的含水率与基质吸力控制方程,提出了土层间渗透系数比不同的情况下多层土坡入渗深度计算方法.通过在Geo-Studio软件中的Seep/w板块建立多层土的一维和二维模型,分析雨水入渗过程中土层交界面处饱和滞水区形成过程及不同降雨条件下多层土坡稳定性变化规律,并验证本文计算方法的正确性.结果表明:多层土坡降雨过程中,土层交界面处体积含水率、孔隙水压力变化范围较大,对于各层渗透性不同的多层土坡,在同一降雨强度下,渗透系数比越大,则交界面处滞水向下消散的速率折减得越多,交界面处孔隙水压力变化范围越大;多层土坡在交界面处出现饱和滞水区后孔隙水压力急增,导致土抗剪强度骤降,进而引发土坡稳定性系数大范围下滑.上述结论为降雨边坡预警工作提供参考依据.