拉格朗日无网格粒子法的声学计算及边界实现

针对现有拉格朗日方法处理声学问题时声学边界出现的匮乏现状,提出了耦合无网格-时域有限差分边界处理技术.边界粒子采用修正光滑粒子动力学方法(CSPM)求解,虚拟粒子采用时域有限差分方法(FDTD)求解;随后分别建立了声学软边界、硬边界和吸声边界的CSPM/FDTD实现方法,其中声传播控制方程采用拉格朗日形式的小振幅波动方程.通过管路声传播模型来对三种不同边界条件进行了验证,而后基于CSPM方法,着重对软边界弹性体在平面波中的时域声散射问题进行了模拟.计算结果表明:该方法能较好模拟出散射声场及其随时间的变化,同时不同初始粒子间距的计算结果也表明了其具有收敛性,验证了修正光滑粒子动力学方法和耦合声学边界处理技术的可行性.     

有耗色散地质介质中电磁波传播特性的FDTD计算分析

介绍一种基于三维时域有限差分法(FDTD)的有耗色散地质介质中电磁波传播特性数值分析方法。通过将色散介质本构关系和场量关系直接变换为时域微分方程的方法,导出了适用于一般色散介质中电磁场分析的时域有限差分法计算公式,并将完全匹配层(PML)吸收边界融入了FDTD计算格式。通过计算分析了介质色散对电磁波场传播的影响,观测到介质色散会导致电磁脉冲在传播中波形展宽、位相滞后、幅度减小。因此,电磁探测数据的处理解释应将介质的色散影响纳入考虑。     

弹性波时域仿真的两个问题

为了解决医学超声探测的动态计算机仿真问题，将计算电磁学的时域有限差分(FDTD)方法应用于弹性机械波的模拟．建立了模拟弹性波时的有限差分模型，给出了弹性媒质运动学方程的FDTD离散形式，提出了复杂媒质边界的处理方法，用完全匹配层吸收边界截断计算区域．数值实验验证了上述模型和计算方法的有效性．     

采用PML吸收边界条件的FDTD法在分析波导不连续性中的应用

研究采用理想匹配层（PML）吸收边界条件的时域有限差分法（PML-FDTD法）在分析波导不连续性问题中的应用，首先通过模拟正弦调制的高斯脉冲在波导中的传输来验证PML的吸收性能，然后将采用PML吸收边界的FDTD法应用于矩形波导填充有限媒质时的S参数和圆形波导中矩形薄膜片反射系数的计算，数值结果与巳有文献比较一致，说明了PML吸收边界条件用于FDTD法分析波导问题的有效性。     

二维空变等离子体光子晶体带隙特性研究

采用磁化等离子体时域有限差分(FDTD)算法,研究了二维空变磁化和非磁化等离子体光子晶体(PPC)的禁带特性. 建立了二维空变等离子光子晶体的模型,以微分高斯脉冲为激励源,引入UPML吸收边界,计算分析了二维垂直入射的等离子体频率随空间呈脉冲形式变化的周期函数对禁带的影响. 结果表明在空间上通过改变等离子频率的变化速率可以实现对等离子体光子晶体禁带宽度的控制.      

Z变换在PML中的应用

在完全匹配层(PML)中应用Z变换,和传统的引入PML的方法相比,得到的迭代公式的程序更方便、更简单;考虑到要模拟的时域有限差分(FDTD)计算区域的物质属性,采用了特殊的处理方法,并可运用到标准网格或非均匀网格中;数值实验验证了这种方法的有效性和吸收边界的吸收效果。     

纳米金属缝透射的FDTD边界问题研究

时域有限差分法(FDTD)可准确的模拟电磁波经任意介质的衍射与散射.本文依据时域有限差分法并引入Lorentz色散模型理论推导了适用于实际金属的时域有限差分法的迭代公式,利用积分的Maxwell方程组对实际金属边界上的电磁场进行了平均处理,保证了金属缝边界电磁场的连续性,纳米金属缝透射光强分布的数值计算结果验证了边界处理的正确性.     

一种截断Cole-Cole色散媒质CPML的FDTD方案

近年来,基于帕德(Padé)近似法,一种面向一般Cole-Cole色散媒质的时域有限差分(FDTD)方案被提出.为了应用该方案处理实际的电磁问题,发展了一种对应的卷积完全匹配层(CPML)吸收边界.该吸收边界具有复杂度低的优势,便于问题空间和吸收边界的统一处理.通过一维、三维2个算例,初步证实了该边界的良好吸收效果.     

高速IC芯片内互连线频变参数的有效提取方法

采用二维时域有限差分法(2D-FDTD)精确计算了高速集成电路芯片内互连线的频变等效电路参数.有耗吸收边界条件和非均匀渐变网格技术的提出和应用减少了空间网格的数目,用时间序列预测的方法来预测时域信号或提取传输线频域参数大大减少了FDTD模拟时间,明显提高了计算效率.传输线特性的计算考虑了导体和硅基片损耗,计算结果与其他方法及测量结果比较,一致性较好     

PML在FDTD法计算地闪回击辐射场中的应用

为了计算地闪回击电流辐射场,采用时域有限差分(FDTD)法在二维柱坐标系下计算,选用柱坐标系下的完全匹配层(PML)吸收边界条件截断计算域.将计算结果分别与采用一阶Mur吸收边界条件得到的结果和采用Cooray-Rubinstein法得到精确的辐射场进行比较.比较结果表明:PML吸收边界条件的吸收效果优于一阶Mur吸收边界条件;与一阶Mur吸收边界条件相比,在计算结果达到同样精确的条件下,减小了计算域,缩短了计算时间.     

地运动信号的时频分析

对实测地运动信号,分别应用短时傅里叶变换(STFT)、Wigner-Ville分布(WVD)、小波变换(WT)和Hilbert-Huang变换(HHT)进行了分析,讨论了地运动信号的时频分布.结果表明,地运动信号有多个中心频率,信号能量在0～30 Hz以内,优势频率在12～15 Hz.4种时频分析方法都能反映地运动信号的时频特征,STFT和WVD只能粗略反映信号能量的分布情况,可以给出能量峰值对应的具体时间和频率,但其分辨率单一.WT和HHT可以给出信号能量比较详细的分布情况,WT具有多分辨率特点,但给出的能量分布在一定的带宽内,不能给出某一频率的能量分布.HHT具有自适应性,给出的是某些特征分量的能量分布,也不能给出某一频率的能量分布.     

四阶紧致差分格式对三维网格计算特性的影响

为了研究四阶紧致差分格式对三维网格计算特性的影响,引进了一种推导斜压地转适应过程频散关系的通用方法,采用二阶中央差和四阶紧致差分格式从频率和群速度两个方面比较在各种三维网格上描述斜压地转适应过程产生误差的情况.结果表明,采用高精度的四阶紧致差分格式仅能提高三维网格C/LTS和EL/LTS的计算特性,而对其他几种三维网格的影响则不是正面的.四阶紧致差分格式在大气或海洋数值模式中应慎用.     

基于有限元和试验的钢管混凝土柱IMS抗震

为了研究钢管混凝土柱IMS结构的抗震性能,运用了有限元理论分析钢管混凝土柱IMS(institute for testing of materials republic of serbia)结构抗震性能,并与抗震试验数据进行对比,检验其抗震性能.通过运用有限元软件建立2层钢管混凝土柱IMS结构模型,对所建立的结构形式进行弹性反应谱分析及弹塑性时程分析,并与振动台试验数据进行比较分析.理论分析与振动台试验均表明,该结构体系能很好地满足8度二组II类场地地区小震的作用.弹塑性时程分析及静力弹塑性分析结果表明,该体系也能很好地满足8度地区大震作用的抗震设防.钢管混凝土柱IMS的抗震性能满足要求.通过有限元理论和试验相结合的方法,得出钢管混凝土柱IMS抗震性能参数,从而为钢管混凝土IMS的设计计算和制定相关规范的提供科学的依据.     

异源多普勒频移应用于空中风探测

针对无线电经纬仪体制下的空中风探测精度较低的问题,提出基于异源多普勒频移测速技术的空中风探测方法,讨论了该方法应用的意义.分析了利用异源多普勒频移进行空中风探测的数学原理,根据多普勒频移原理和探测精度对频率源的要求,在探空仪上使用恒温晶振(OCXO)作为高稳定度的频率源,将其输出频率分频后作为副载波调制在发射机上,地面接收机检测副载波信号的频移并进行径速的计算.对这种方法进行了初步的实验验证,结果表明该方法的应用可以改善被动探测方式下的空中风探测精度.     

覆土层对雷达波衰减及浅埋工事反雷达伪装性能分析

为使浅埋工事躲避星载和机载雷达常用侦察波段(L-Ku波段)的探测,分析了工事覆土层对雷达波衰减特性及影响因素,通过反射—透射法测得土壤在不同含水率时的电磁参数,并计算L-Ku波段雷达波对不同含水率的土壤的穿透深度,得出在含水率为10%、雷达波段为L波段时,穿透深度为1.65m的最大值.结合计算结果及反雷达伪装的要求,得到浅埋工事的反雷达隐身方案及其覆土层厚度的参考值,以降低工事暴露征候,达到反雷达伪装的目的.＃     

ICMN中基于单指数模型的路由算法

由于缺乏固定的基础设施维持网络的连通性,ICMN(intermittently connected mobile networks)通常借助单个或多个节点作为中继,实现分组传输,解决ICMN路由问题的关键在于能否找到合理且高效的中继路由策略.为此,提出了基于组合理论中单指数模型的SIMR(single index model-based routing)路由算法,为每一节点计算迁移可测度,并将测度值作为单指数模型的输入参数,最终从邻节点组合中选取最优组合策略.多次仿真实验表明,SIMR算法在阈值可调的区域内,既能兼顾网络开销又能获得较小的平均分组迟和较高的分组到达率.     

一个基于三值位平面分解的盲数字图像水印算法

为了有效地保护数字图像的知识产权,提出一种新的、基于三值位平面分解的数字图像盲水印算法.对原始图像进行3级小波分解,将待嵌入的水印图像按高斯—拉普拉斯金字塔分解方法分解成3层.为了减少误差,不直接将分解得到的图像作为水印,而是保留前两层差值矩阵中的负值,并对这两个含有负值的矩阵进行三值位平面分解,将分解得到的位平面作为嵌入水印的掩码信息,用三值系数抖动调制的方法嵌入到相对应的分辨率层次原始图像之中.实验结果证明,该方法在减少提取水印的误差方面效果显著,而且有很好的抗JPEG压缩特性,对常见的图像处理攻击也有较好的稳健性.     

基于近似共轭梯度法链路价格调整的速率控制算法

从网络拥塞和速率控制面临的困境入手,分析了拥塞定价机制在弹性流速率控制中的应用.针对已有的梯度投影算法收敛速度慢、效率不高的问题,提出了一种基于近似共轭梯度法的链路价格调整算法.分析了基于概率标记的端到端价格传递机制,并将0-1分布的点估计和区间估计结合起来,提出了一种样本量自适应调整的价格估计方法.实验结果表明,近似共轭梯度法链路价格调整算法与样本量自适应的概率标记价格传递机制相结合,可以使速率分配快速收敛到用户总效用最大化的网络优化目标.     

基于线谱对高效矢量量化的0.6kb/s语音编码算法

为了提高通信系统的抗干扰和抗攻击能力,尽可能降低语音编码速率.提出了一种O.6 kb/s语音编码算法.算法基于3帧联合,对多帧联合参数采用高效矢量量化,在降低语音编码速率的条件下保证语音编码质量.其中,对线谱对参数采用预测多模式多级矢量量化码本结构.在码本设计过程中,提出了多模式渐进闭环设计,对各类码本联合优化,并联合优化预测器和量化器,可以有效提高线谱对参数量化质量.在译码方,采用多带混和谐波激励提高合成语音清晰度.测试结果表明,该语音编码算法合成语音PESQ(perceptualevaluation of speech quality)得分可以达到2.7,汉语诊断押韵测试DRT(diagnostic rhyme test)得分可以达到89.7.     

一种简洁的船舶湿表面网格快速自动生成方法

为了能够找到一种统一、简洁、快速的船舶湿表面网格剖分方法,从而提高船舶水动力分析的效率,运用累加弦长理论对型值点的数据做预处理.处理后的型值点数据沿各站型线方向以及船长方向均匀的分布,将经过预处理的型值数据作为双3次B样条曲面的待拟合数据点,通过给予适当边界条件求得双3次B样条曲面进而获得湿表面网格.通过进行水动力算例分析表明,本方法准确、简洁,可以满足水动力分析的需要,不仅克服了曲线连续性低和直舷计算失效的缺点,又省去了对艏艉单独处理和最后整体网格拼接的繁杂工作.