掩星折射率和弯角同化对台风预报影响的对比

为研究无线电掩星探测(GPS RO)弯角和折射率同化对数值预报的影响,以2012年17号台风"杰拉华"为例,利用美国国家环境预报中心(NCEP)的业务同化系统(GSI),以NCEP预报场资料为初始场,分别使用一维弯角观测算子和一维折射率观测算子同化弯角和折射率数据,并与观测数据对比,分析比较了同化掩星弯角和折射率资料对台风路径、强度及大气状态变量的影响。结果表明,在完成掩星弯角和折射率资料同化后,台风路径的预报水平得到明显改进,其中同化弯角资料可以使路径误差减少32%,而同化折射率资料只能减少13%,同化2种掩星资料对台风强度预报也有一定的影响,其中同化弯角资料后在前2天预报的台风中心气压更接近于实际情况,而同化折射率资料对预报有负影响。     

激光到达角误差修正方法研究

由于大气介质的不均匀性,导致大气折射率不再是常数,使得激光在大气中传播时产生折射效应,最终使激光束到达角产生误差,影响系统的通信性能.为了减小到达角产生的误差,提高系统的性能,提出了一种利用纯转动拉曼激光雷达修正对流层目标定位误差的方法,根据角度折射误差来调整光源仰角的方法.通过对新方法仿真计算证实,在进行远距离光通信时,经过大气折射误差修正后,可以在很大程度上提高光通信的速率,减小误码率.     

地球局部曲率中心修正特征的讨论

GPS掩星探测技术可以探测中性大气获得全球大气折射率、气压、密度、温度和湿度等气象参数,该技术基本原理是基于信号多普勒观测和球对称大气的几何光学近似下Abel积分反演,获得大气廓线.在归算过程中,需要考虑地球曲率、电离层传播时间延迟、大气大尺度水平梯度、多路径传播现象等物理因素对大气反演廓线的精度影响.研究了在标准大气模式下地球局部曲率中心相对于地球中心位置变化并拟合其最佳逼近函数,研究成果可以为相关领域的研究提供参考.     

利用平行分束偏光镜干涉装置测定晶体折射率

利用平行分束偏光镜、1／2波片、起偏器、检偏器的恰当组合,给出了一套偏振光干涉实验装置。经过分析,该装置不仅能完成偏振光的干涉实验,而且可以测定晶体的折射率或折射率分布情况,通过测量干涉光强,当在单光路中置入折射率均匀晶体时,可以计算出相应的折射率;如果在两个光路中置入同一非均匀折射率晶体,则可以测定该晶体的折射率分布情况,分析了可能的误差来源,并提出了装置的优化设计方案,指出了实验系统的优缺点。     

销轨弯曲角对采煤机行走机构动力学特性的影响

为研究行走轮经过销轨连接处时的动力学特性,分析输送机在水平弯曲和垂直弯曲两种工况下销齿啮合中的三种激励,建立了销齿啮合力和导向滑靴与销轨间最小间隙的数学模型。利用ADAMS建立行走机构动力学仿真模型,模拟销轨间不存在弯曲角、存在水平弯曲角和存在垂直弯曲角三种状态的动力学特性。结果表明:销轨间不存在弯曲角时,行走轮角速度波动率为10.5%。随着弯曲角度的增大,行走轮角速度波动幅值由77(°)/s增大到83(°)/s,销齿啮合力幅值由504 kN增大至632 kN;而垂直弯曲角对行走轮速度波动不大,对销齿啮合力影响可忽略不计。该研究为行走轮与销齿的可靠性设计提供参考依据。     

基于抛物方程的蒸发波导传播研究

蒸发波导是近海面一种常见的异常大气折射结构,它能够部分陷获电磁波,从而改变电磁波传播特征,为实现电波超视距传播提供条件.使用分步傅里叶算法对电磁波传播的抛物方程模型进行求解,然后基于不稳定层、稳定层和中性层的修正折射率剖面,通过仿真得到了蒸发波导环境中不同层结条件下的空间场分布.     

雷达海杂波反演大气折射率剖面试验分析

讨论了基于5参数法的大气折射率剖面反演技术,利用雷达海杂波携带的传播路径上的环境信息反演大气折射率剖面．通过在我国部分海区试验情况,以某天同时存在表面波导和蒸发波导为例进行验证．试验结果表明：反演值与实际测量值在有效范围内,验证了5参数法反演大气折射率剖面技术在我国海区的适应性．此方法克服了海上条件下大气折射率剖面难于测量的困难,具有实时、方便、易行的特点．     

液滴图片数字化引起的超疏表面接触角测量误差模拟研究

液滴在表面上的接触角是衡量表面润湿性能的一个重要指标,近年来在超疏水表面研究领域得到广泛应用。目前接触角测试主要采用座滴法在获取液滴数字图片的基础上对液滴轮廓进行直接测量或拟合得到;数字图片的离散性决定了接触角测试结果具有一定误差这一误差在液滴偏离球冠形状的情况下(例如:超疏水/油表面接触角测量)会变得较为严重。拟采用数值模拟分析方法研究由液滴数字图片决定的超疏水/油表面接触角测量误差随液滴参数和表面性能的变化规律。通过模拟发现,接触角测量误差随着接触角的增大而增大;采用大体积液滴进行测量会带来较大的接触角误差;而密度大或表面张力小的液体带来的误差较太。为实现接触角误差的控制,在采用小体积液滴的同时,可以通过悬滴法进行测试,此时误差可控制在仪器误差限范围之内。     

热处理状态和工艺顺序对铝型材弯曲回弹的影响

采用实验和数值仿真相结合的方法研究了材料热处理状态和工艺顺序对6063铝型材弯曲回弹的影响规律和机理.结果表明:型材绕弯变形区内外层材料分别为压应力和拉应力起主导作用,中性层附近材料为明显的拉-压两向应力集中区.外力卸载后,中性层存在很大的残余拉应力;挤压态型材经人工时效处理后绕弯成形回弹角将会变大.且随着人工时效时间的延长,内外侧材料最大拉压应力差变大,回弹角逐渐增大;弯曲型材后续经人工时效或电泳烤漆处理,产生二次回弹.且弯曲角度越大,热处理后回弹角会增大.进一步延长人工时效时间,弯曲型材的回弹角基本不变;弯曲型材的三种成形工艺顺序方案中,挤压态型材先经冷弯成形再紧接着进行人工时效和电泳烤漆处理总的回弹角最小.     

Strategies for 4-D regional modeling of water vapour using GPS

Global Positioning System (GPS) signals experience ranging errors due to propagation through the neutral atmosphere. These range delays consist of a hydrostatic component, dependent on air pressure and temperature, and a wet delay dependent on water vapour pressure and temperature.Range delays arising from the hydrostatic component can be computed with accuracies of a few millimeters using existing models, provided that surface barometric or meteorological data are available. By using a regional network of GPS reference stations, it is possible to recover estimates of the Slant Wet Delay to all satellites in view. Observations of the Slant Wet Delay (SWD) can be used to model the vertical and horizontal structure of water vapour over a local area. These techniques are based on a tomographic approach using the SWD as input observables, where 4-D models of the wet refractivity may be derived. This method allows improved resolution of water vapour estimates for precise positioning applications and assimilation into Numerical Weather Predictions (NWP). In this paper we present strategies for real-time modeling of wet refractivity, with simulations and preliminary results of data processing for a regional GPS network in Southern California.     

弯管内成品油顺序输送混油数值计算

为了研究弯管对成品油顺序输送混油量的影响,采用volume of fluid（VOF）多相流模型,通过改变水平弯管的弯曲角度、曲率半径与竖直双弯管油品的输送顺序、方向及速度等因素,对水平弯管和竖直双弯管两种状态下成品油顺序输送进行三维数值模拟。结果表明：成品油在不同弯曲角度水平弯管中顺序输送时,随弯管弯曲角度增大,弯管处流场变化对混油段干扰加剧,混油量加大;在不同曲率半径水平弯管中输送时,随着弯管曲率半径增大,混油“双前锋”效应减弱,顺序输送过程中的混油段也相应缩短;成品油在竖直双弯管中顺序输送时,对于油品上行,汽油前行比柴油前行产生的混油量少,对于油品下行,相同输送顺序下结果则正好相反;当油品上行、汽油前行时,增大油品输送速度,紊流径向脉动加剧,油品间轴向扩散减小,混油段明显变短。     

GRAS误差对大气折射率廓线反演精度影响仿真研究

利用EGOPS软件仿真研究了多普勒偏差、多普勒频移、时钟稳定性/单差分、接收机噪声和局部多路径等GRAS误差对GNSS无线电掩星反演大气折射率廓线精度的影响。选择了一个上升掩星事件和一个下降掩星事件进行模拟分析,结果表明：误差最大值大部分出现在平流层顶附近,其中多普勒偏差引起的折射率相对误差最大值接近1%,多普勒频移引起的折射率相对误差最大值小于0.2%,时钟稳定性/单差分引起的折射率相对误差最大值接近0.8%,现实接收机噪声引起的折射率相对误差最大值超过了3%,局部多路径引起的折射率相对误差最大值小于1%。经讨论分析认为：对于高质量的无线电掩星大气廓线反演,仪器误差源中最主要的是接收机热噪声、时钟稳定性/单差分和多普勒偏差。     

斜坡段桥梁基桩受力与变形分析的传递矩阵法

根据斜坡段桥梁基桩的水平承载特性,建立了考虑斜坡效应的桩-土相互作用模型及挠曲微分方程;基于m法和传递矩阵法,推导了桩身内力与位移分析的传递矩阵解答;通过模型试验,测得了黏土和砂土斜坡地基比例系数,拟合得到了斜坡地基比例系数与坡度间的关系式,验证了理论解答的合理性;以某工程实例为基础,分析了斜坡坡度和桩顶水平荷载对斜坡基桩受力与变形的影响.研究表明：斜坡地基比例系数随桩土交界面处桩身水平位移增大而呈非线性关系减小;黏土和砂土斜坡地基比例系数均随斜坡坡度增加而减小;基桩桩顶水平位移和桩身最大弯矩均随斜坡坡度和桩顶水平荷载增加而增大;当斜坡坡度由0°增加至60°时,桩顶水平位移约增大86.4%,桩身最大弯矩约增大4.6%,桩身最大弯矩位置约下移2.0 m;桩顶水平荷载每增加50 kN,桩顶水平位移平均增大48.5%,桩身最大弯矩平均增大41.6%.     

激光在大气传输中的到达角误差修正方法研究

无线光通信被认为是解决地空通信高码率"瓶颈"问题的唯一途径.由于大气介质的不均匀性,导致大气折射率不再是常数,使得激光在大气中传播时产生折射效应,最终使激光束到达角产生误差,影响系统的通信性能.给出光源出射角(或到达角)的折射误差修正方法,通过仿真计算证实,随着出射角的减小,到达角误差逐渐增大.     

无线电信号传播的多相位屏数学模型及数值模拟

采用多相位屏的数学模型,数值模拟无线电信号在大气中的传播过程.利用高分辨率探空气球提供的折射率数据,采用三次样条插值,得到地球大气参数的剖面.在大气球对称假设下,把GPS无线电信号看成是平面波,采用多相位屏数学模型,通过每个相位屏上的输入和输出复信号之间的关系,用快速Fourier变换和快速逆Fourier变换得到复信号在相位屏之间的传播,数值模拟无线电信号在大气中传播过程,最后得到观测屏上的相位角和振幅.在Matlab环境下进行编程和数值计算,对模型进行求解.在低对流层中,由于水汽的增加,电磁波传播条件复杂,超折射和衍射现象逐渐严重,信号难以锁定,大气传播的研究比较困难.多相位屏模型的数值模拟对此区域无线电信号传播较为有效,从而对GPS掩星技术的理论研究和物理反演的实现具有一定的价值.     

双圆弧谐波传动刚轮插齿刀设计与齿形误差分析

双圆弧刚轮插齿刀几何参数的计算设计及齿形误差分析是谐波传动制造的难点之一.采用运动学法精确建立双圆弧刚轮插齿刀齿形及齿面数学模型;研究了双圆弧刚轮插齿刀顶刃后角对插齿刀可刃磨长度的影响规律;提出了侧刃后角、侧刃前角等几何参数的计算方法,研究了这些参数的影响因素及从齿顶到齿根的变化规律;分析了顶刃前角、顶刃后角对双圆弧刚轮插齿刀齿形误差的影响规律;通过算例给出了插齿刀前后角的设计方法.结果表明:插齿刀可刃磨长度随顶刃后角增大而减小;侧刃后角的大小与该点半径及压力角大小有关,并随顶刃后角增大而增大;侧刃前角随顶刃前角及顶刃后角增大而增大,其中顶刃前角的影响较大;顶刃前角与顶刃后角均对插齿刀齿形误差有较大影响,设计时应在保证齿形精度的情况下,选择较大的顶刃前角和较小的顶刃后角.     

内平动齿轮传动齿廓重叠干涉限制条件研究

研究考虑误差因素时的内平动齿轮传动齿廓重叠干涉限制条件.通过对中心距误差、齿厚偏差、齿距偏差、齿廓偏差等误差的分析,得到齿轮的各种误差对传动转角以及啮合角的影响. 结合齿廓重叠干涉的定义,得到误差因素对齿廓重叠干涉的影响.结果表明,正的中心距误差与齿厚偏差使[Gs](齿廓重叠干涉限制条件最小许用值)减小,负的中心距误差、齿距偏差以及齿廓偏差使[Gs]增大.实验表明,根据本文中公式设计出的内平动齿轮传动齿轮副,不会发生齿廓重叠干涉.     

圆弧形模切刀折弯成形的工艺方法

为了优化圆弧形模切刀折弯次数、进刀长度及折弯角度等参数,减少数控弯刀机进刀系统和弯刀系统圆整误差的影响,通过对圆弧形模切刀线性化工艺处理中进刀长度的理论分析,提出理想组装状态下最大进刀长度及极限组装状态下最大进刀长度的概念;建立进刀长度的计算公式,并针对大弧长、小弧长圆弧形模切刀,提出选整长度圆整角度、选整角度圆整长度...     

基于相关平差的全站仪水平角精度检验方法

针对全站仪精度,采用等间隔标尺检测的方法测定水平方向标准差,用相关参数平差的方法对检测数据进行处理,求取全站仪水平测角精度,得到水平角测定误差小于水平角误差的三分之一,实验证明该方法的正确性和可行性。     

水平弯管内气固两相流的试验研究与数值模拟

在低压浓相气力输送试验系统中,采用石膏粉为输送物料,进行水平弯管气力输送试验,并采用ANSYS软件对水平弯管气力输送进行数值模拟。通过试验,得出弯管的压力降随弯曲角度的增大而增大、随曲率半径的增大而减小的变化规律,并拟合出压力降与各输送特性参数之间的理论关联式;模拟结果显示,随着弯曲角度的增大,弯管内侧与外侧的压强之比愈来愈大;固相与气相的分布梯度更加明显,固相偏向外侧,气相偏向内侧,呈现更加复杂的紊流。