基于变厚度杂交元的二维连续体结构拓扑优化

本文提出了以节点厚度为设计变量、基于变厚度杂交有限元的二维连续体结构拓扑优化设计模型。文中考虑了以柔顺度作为目标函数、体积作为约束条件的刚度最大化拓扑优化问题,推导了基于节点变厚度杂交元的连续体结构敏度计算的解析表达式,并采用优化准则法进行迭代求解。对MBB梁等典型问题所做算例结果表明,无需采用敏度过滤等特殊处理,该方法也能给出具有清晰边界的拓扑优化结果,验证了方法的有效性和优越性。     

用于工程系统设计的一个二层优化方法

结合线性分解法和模型协调法提出了一个适用于一般工程系统设计的优化方法。该法将原系统分解为若干较小的子系统和一个协调系统，使在原系统内形成一个二层（分别称为系统层和子系统层）结构关系。每个子系统有自己的目标函数、设计变量和约束条件。对给定的系统层设计变量，各子系统可以单独进行优化设计。各子系统的优化结果通过协调系统协调最终获得原问题的最优解。该法可以在平行计算机或分布式计算机上实现．其正确性和有效性通过３个优化实例得到了验证。     

基于二级多点逼近算法的连续体结构拓扑优化

针对基于变密度法的连续体拓扑优化中设计变量连续性的特点,建立了以结构重量最小为目标,考虑位移和频率约束的连续体结构拓扑优化模型;原拓扑优化问题先转化为具有较高精度的第一级多点近似序列问题,该问题的约束函数由优化过程中历史设计点的临界约束函数值及其一阶导数构造;再通过线性泰勒展开建立可由对偶法快速求解的第二级近似序列问题,以逼近各第一级近似问题的解. 采用敏度过滤技术,避免棋盘格引起的数值缺陷问题,并对低密度区域的单元刚度进行惩罚,以消除频率约束问题的局部模态现象. 优化过程中采用通用有限元程序Nastran进行结构分析和敏度分析. 数值算例结果表明:应用该方法可以有效地解决具有位移和频率约束的连续体拓扑优化问题.      

进化方法在热传导拓扑优化设计中的应用

提出用进化方法求解热传导场拓扑优化设计问题;以单元相对导热率为设计变量,建立最小化热柔度数学优化模型并进行敏度分析,移除具有最小敏度值的单元使得目标柔度增量最小;进化优化过程中引入滤波技术对敏度场进行过滤以消除数值计算不稳定性;数值算例验证了进化拓扑优化方法的有效性及高效性,优化结果为后继进行的形状、尺寸优化提供了可靠的依据。     

基于自适应遗传算法的单层球面网壳优化分析

采用改进的自适应遗传算法来解决单层球面网壳结构构件截面优化问题,并采用VC 语言编写了相应的自适应遗传算法和有限元计算程序,可以实现单层球面网壳结构的自动优化设计。设计了不同类型、跨度和矢跨比的网壳优化算例,以检验基于自适应遗传算法的单层球面网壳的优化效果,结果表明基于自适应遗传算法思想而编制的优化程序原理简单,容易收敛,结果可靠,优化效果良好。     

板翅式换热器热通道结霜过程的数值模拟

为了研究板翅式换热器热通道在不同工况下的霜层生长规律以及霜层对板翅式换热器的影响,建立了基于Lewis传热传质类比理论的结霜模型,并将该模型与板翅式换热器非稳态传热模型相结合。首先借助平板结霜可视化观测实验台验证了该模型的准确性,然后主要计算对比了湿空气进口流速分别为0.8、1.2、2 m/s,相对湿度分别为60%、70%、80%时换热器热通道结霜量的大小,以及结霜起点位置的变化。结果表明:空气流速越大,霜层增长的速率越大,结霜区域越小;空气相对湿度越大,霜层增长的速率越大,结霜区域越大。并且,随着霜层厚度增长通道压降持续增大,板翅式换热效率持续下降,当热通道内霜层平均厚度累积到1.5 mm时换热器效率下降约10%。     

超临界压力下煤油传热特性试验研究

得到了煤油在超临界压力下流过电加热圆管的传热试验结果．试验结果表明,在试验段壁温升高到拟临界温度后有传热强化现象发生,在极高热负荷下不但没有发生传热恶化,而且会发生第二次传热强化．煤油中加入添加剂能提高烧损热负荷．给出了煤油在超临界压力下的传热关联式,其计算值和试验值吻合良好     

超临界压力下煤油传热特征试验研究

得到了煤油在超临界压力下流过电加热圆管的传热试验结果。试验结果表明,在试验段壁温和蔼同到拟临界温度后有传热强化现象发生,在极高热负荷下不但没有发生传热亚化,而且会发生第二次传热强化,煤油中加入添加剂提高损热负荷,给出了煤油在超临界压力下的传热关联式,其计算值和试验值吻合良好。     

热孤子与微细通道相变传热研究

对于微槽流动相变传热,在给出汽泡的平衡半径及初值条件的前提下,提出了汽泡在微槽中演化半径的系综公式,并在此基础上结合汽泡生长随机变量的相关性得出了汽泡在微槽道中生长满足的随机微分动力方程,由方程的定态解进一步得出了微槽中汽泡生长系统的势能及概率密度函数随半径的演化规律。根据微槽中反应汽泡热通量的热孤子表达式,从理论上获得了以核态沸腾为主的微槽相变传热计算公式。为了验证该公式的可行性,本文对具有23条平行的0.3 mm×2mm 微槽进行了相变传热实验,实验结果验证了理论计算公式的可行性。     

带次流道的波状细通道热沉熵产分析

【目的】探究次流道对细通道热沉换热性能的影响。【方法】使用CFD软件对常规直细通道热沉(CMS)、波状细通道热沉(WMS)、带次流道的波状细通道热沉(WMS-S)3种细通道热沉进行数值模拟和对比分析。【结果】WMS和WMS-S的传热系数k比CMS显著增加,低Re数时,WMS-S比WMS的传热性能略有增加,且WMS-S的传热不可逆损失较小。【结论】在低Re数时,次流道能有效增强波状细通道热沉传热系数k,且能够减小传热不可逆造成的能量损失。     

基于形状的遥感图像检索系统

研究了基于内容的遥感图像库的快速检索系统．系统采用基于形状全局特征与局部特征相结合的两步检索策略，由简单的全局特征来过滤掉大部分的非相关形状，利用矢量近似方法来对所属类别进行快速定位，缩小搜索空间；局部特征相似性是通过形状小波变换系数之间的距离直接计算的．仿真试验表明，该查询结构能够高效准确地对高分辨遥感图像和航片进行检索．     

磨损磨粒铁谱分析中图像预处理技术研究

利用计算机图像处理技术实现铁谱诊断自动化是铁谱技术发展的目标,故铁谱原始图像需要进行预处理,如平滑、滤波、二值化及颗粒筛选等,能够有效减少噪声污染和简化数据处理。文章探讨了铁谱图像的预处理技术应用,采用空白窗卷积方法,对实际铁谱图像进行处理,从而验证这些方法的有效性。     

红黑着色的相场两相流并行投影算法

提出一种交错并行的有限体积投影算法求解基于相场法的两相流控制方程组。该算法的实施主要依赖于压力泊松方程的显式推进设计,从而突破投影算法求解不可压Navier-Stokes方程的效率瓶颈。同时,提出了一种交错扫描策略来更新节点上的变量,以实现更紧凑的时空耦合。本算法与相场模型相结合,能够高效、准确地捕获相界面的动态拓扑变化。测试算例结果表明：网格量为131 072,采用8线程CPU并行时,新提出并行算法的效率达到串行标准投影算法的80倍以上。     

地震波能量补偿的并行反Q滤波方法研究

在石油勘探地震资料处理中,反Q滤波方法能有效地对地震波进行振幅补偿和相位校正,为地震反演和储层预测提供更准确的信息。对于大规模的地震道集数据处理,反Q滤波方法在CPU计算平台上执行时间较长,影响了地震解释的效率。分析发现,反Q滤波方法大量时间消耗在振幅相位补偿与短时傅里叶变换。在GPU平台上,首先,对振幅相位补偿部分进行并行化;其次,对批量短时傅里叶变换用CUFFT库进行加速;最后,对批量短时傅里叶变换进一步优化并将其应用于反Q滤波方法。实验结果表明,相比CPU计算环境,基于CUFFT库的反Q滤波并行算法效率提升了3.9倍,优化后的批量短时傅里叶变换进一步将效率提升了12%。     

基于广义S变换的动态滤波技术及应用

分频解释技术已广泛应用于地震资料综合解释流程中。以广义Stockwell变换时频谱为基础,提出了一种针对瞬时谱的动态滤波技术,该方法分别对各时刻瞬时谱进行频率域滤波,且各时刻滤波参数由该时刻瞬时谱动态决定。详细介绍了该方法的原理及实现流程;通过单道地震信号分析了动态滤波技术的优势;并结合实际工区和衰减梯度含油气性检测技术,对比了滤波前后检测的衰减异常,得出利用动态滤波方法处理后的地震数据能够更准确的检测气藏的衰减异常,更符合工区实际情况,证实了该方法的可行性和实用性。动态滤波方法为地震信号分频处理提出了一种新思路。     

模糊滤波技术在转速信息处理中的应用

信息处理技术是实现车辆起步的关键．对于转速脉冲信号,因包含高速过零脉冲信息,故其滤波技术十分困难．为此,引入人工智能推理方法,利用模糊逻辑技术和专家经验分别为车辆发动机和变速箱中间轴转速信号设计了模糊自适应滤波器,并在ＡＭＴ（电控机械式自动变速车辆）上进行了试验．对于高频转速信号,由于干扰脉冲频率与有用信号的频率接近,采用常规滤波技术,滤波后的信号严重失真,采用本文设计的模糊自适应滤波器,其滤波效果很好．     

一种脉冲噪声模糊检测和滤波算法

脉冲噪声滤波一直是图像处理研究热点。提出一种适合各种脉冲噪声,基于模糊检测和滤波新算法。这种非线性滤波算法由脉冲噪声检测和脉冲噪声滤波两部分组成,能够很好的保留原图像的轮廓清晰度。基于梯度模糊度的观点,我们构造了一个用隶属函数描述的脉冲噪声模糊集。将隶属函数用于滤波,实质是对邻像素的模糊度加权平均。实验结果显示:无论图像中含脉冲噪声多少,该算法都能快速、高效检测去除脉冲噪声算法。     

一种改进的自适应阈值分块曲面滤波方法

针对传统的分块曲面滤波算法使用固定阈值进行滤波时造成的误分现象,提出了一种改进的自适应阈值分块曲面滤波算法.首先采用高斯滤波以及K-D树(K-dimensional树)滤波对异常点云进行剔除;然后利用网格法对点云进行逐级分块,并以曲面拟合的方式自动获取块域种子点,降低种子区域过大造成的滤波影响,从而建立了顾及块域面积及块域内最大高差两个因素的滤波阈值自适应模型.利用3组不同的数据对传统算法与改进算法进行滤波对比试验,结果表明改进方法不仅解决了人工选取种子点带来的问题,还能有效降低两类误差,充分验证了改进算法的可靠性.     

基于距离相关的信道分配算法

为最大化认知Ad Hoc网络并行传输的信道数目,提出一种新的信道分配算法.由于认知Ad Hoc网络中信道的衰落特性不同,该算法首先估算节点间距离,根据估算到的距离选择合适的信道进行数据传输,节点以干扰距离与传输距离的关系为依据更新信道的使用状态,从而提高信道的空间复用;另外,在公共信道上只进行广播和信道预定信息的传输,有效地避免了控制信道瓶颈问题.实验结果表明,该信道分配算法能够有效增加信道的空间复用,提高网络的吞吐量.相同的策略下,当负载较高时,该算法的吞吐量比DDMAC算法提高12%左右.     

用AMSU资料反演西北太平洋海域大气湿度廓线的研究

采用快速辐射传输模式RTTOV对AMSU所有通道进行水汽廓线的敏感性分析, 并根据模式计算结果逐步剔除相关性小的预报通道, 建立两种水汽廓线反演的统计回归模型;之后利用2006年7月NOAA-16卫星AMSU亮温资料, 计算不同算法下的反演系数矩阵, 回归得出大气水汽廓线。反演廓线经与NCEP 廓线比较, 得到0600UTC 和1800UTC 比湿反演的各层偏差(RMS)分别在1.4g/kg 及1.7g/kg 以内。个例分析发现, 反演廓线与NCEP廓线趋势一致; 反演比湿场可定位台风云区及水汽供应输送带, 具有一定的揭示台风结构的能力。