基于轴线偏转切片法的料滴体积测量方法

为了解决玻璃生产过程中因高效、高速和高温而不便于对玻璃料滴进行常规称质量的问题,提出一种用于测量料滴的体积和质量的非接触测量方法。搭建动态料滴的冷态模拟系统采集料滴图像,在B通道分量中阈值分割得到料滴与背景的二值图像。利用水平切片法计算料滴体积,分析料滴偏转角度对水平切片法计算精度的影响;根据边缘确定料滴的旋转对称轴,计算料滴偏转角度并自适应纠正偏转料滴,累加水平分割的各部分体积得到料滴体积和质量。研究结果表明:当料滴旋转轴发生偏转时,测量误差随着偏转角度增加而变大;对于不同料滴形状,利用轴线偏转切片法测量料滴体积的平均误差与标准差分别为0.96%和1.24。     

加压下气泡在液体中的行为

通过物理实验,研究了容器压力、喷嘴孔径和吹气流量对气泡形貌、直径和上升速度的影响.结果表明,在常压下,大孔径喷嘴形成的气泡呈扁平状,其上升过程形状变化大;而在大的压力下,其形成的气泡呈椭球状,上升过程形状稳定.常压下吹气流量对大孔径产生的气泡等效直径影响较小,在小的喷嘴孔径下,吹气流量能明显增加气泡的等效直径,而压力对改变小气泡等效直径的作用不明显.在低的吹气流量和高的容器压力下,较大孔径的喷嘴也能产生较小的气泡.在大孔径下吹气,压力在0.1~0.2 MPa时,不同的吹气流量下的气泡等效直径相差小;而当压力增加到0.3~0.4 MPa时,不同吹气流量的气泡等效直径差别变大.压力增加,气泡的上升速度降低,且在大的吹气流量下,压力对气泡运动速度的影响更为明显;大孔径喷嘴产生的气泡一般有更大的上升速度.在常压下,气体流量对气泡上升速度起着决定性影响,而加压到0.4 MPa,喷嘴孔径对气泡上升速度起着决定性作用.     

大型复杂多孔塑件注塑模拟关键技术

针对大型复杂多孔零件注射成型模拟中网格模型大、计算耗时和模拟精度低的问题,根据体积相等的原则和多孔特征截面的简化方法,用简单截面的形状因子和等效厚度来替代多孔复杂截面,推导了圆形孔和六边形孔的形状因子和等效厚度的计算公式. 利用推导公式对某汽车后门板注塑成型过程进行数值模拟,大大缩短了计算时间,并准确预测了零件熔接痕和气泡的位置,可应用于具有类似特征产品的注塑工艺模拟.     

一种矩量法精度分析验证方法研究

提出一种针对任意形状目标散射矩量法计算的精度验证方法.根据等效原理,建立介质目标积分方程.令介质分界面两侧的介质参数相同,推导出入射等效源在介质体外产生的场为0.利用这种性质,对任意形状目标散射问题矩量法计算精度进行验证.对球和正8面体等算例进行的数值实验,验证了不同奇异点处理方法下介质目标积分方程的精度.数值实验证明了转移法和坐标变换法的精度优于提取法.结果同时表明所提出验证方法的有效性和通用性.      

稀疏泡状流中三维变形气泡的双投影测量技术

为研究气泡变形对泡状流中气泡受力与运动的影响,设计了一种可获得稀疏泡状流中变形气泡三维参数的双投影测量技术:经图像处理得到变形气泡的两幅投影椭圆后,针对变形气泡特点改进了调整椭圆参数以满足极线约束的预处理方法,并基于对偶空间理论建立了变形气泡的双投影三维重构算法,改进了已有算法中对三维模型与其二维投影间映射关系的处理。在稀疏泡状流中的实验结果表明此技术可较准确地测得变形气泡三维参数,实验误差小于12%。     

基于可变形状基的自适应运动参数识别方法

针对传统运动参数测量方法估计结果偏差较大的问题,为了提高运动参数的测量精度,提出一种可变形状基的自适应运动参数识别方法.首先运动员的运动可以看作是一个随机过程,通过计算运动员的形心坐标,确定运动状态下运动员的形状基矩阵,然后使用测量矩阵的秩来计算形状基数量的可变性,最后获得形状基在噪声干扰情况下的最优计算结果.仿真结果表明,本文方法可以更加准确检测出人体运动的相关参数,提高了参数的测量精度.     

带导数的自适应变阶积分公式

利用自适应Simpson算法和基于Hermite插值导出的带端点导数的Romberg外推算法结合思想,提出一种新型的带端点导数的自适应变阶积分公式:它兼有变步长计算和逐步提高数值积分法收敛阶的优点。数值算例表明,当被积函数在积分区间上变化性态急剧多变时,与自适应Simpson算法和Romberg外推算法相比,新算法的求解精度有了较大提高。当精度要求一定时,新算法大大减少了计算量。     

实验室电解水产生气泡群的尺度分布

分别通过对气泡照片进行图像处理和利用声波的散射进行反演两种方法,研究了实验室电解水产生气泡群的尺度分布.结果表明:在实验条件下,电解水产生的气泡直径在10～250μm之间;直径100μm以下的小气泡占绝大多数,超过80%,平均直径在75.4μm左右;电解水产生的气泡群呈现泊松分布;声学反演出的气泡分布趋势与光学测量结果相近.     

椭球计测定场强的精确计算

依据极化的各向异性,考查电场与场强计金属椭球感生电偶极矩间的力矩,建立椭球在待测电场中的非线性振动方程,计算与振幅有关的振动周期,得出用金属椭球场强计测量电场强度的精确计算公式。分析振幅参数对实验计算的影响,给出确定振幅的实验方法。并同按线性振动处理的计算结果进行对比,反映考虑非线性振动因素对计算精度的提升作用。     

高精度大轴滚轮测量法辅助瞄准定位装置

滚轮法测量大型工件的直径是一种应用较广、技术上较成熟的方法。研究发现,滚轮轴线与被测大轴轴线的平行度对大轴直径的测量精度影响较大。文章介绍了所研制的一套辅助瞄准装置,借助该装置对滚轮方位进行调整可以提高滚轮轴线与被测大轴轴线的平行性,从而减小滚轮变形对大轴直径测量精度的影响。实验数据证明了辅助装置的有效性。     

基于图像处理的微钻芯厚测量

针对接触式芯厚测量设备不能测量直径小于0.30 mm的微钻的问题,提出了基于图像处理的微钻芯厚测量方法.为了提高设备的检测精度,对3种亚像素边缘检测算法进行了对比,综合各算法的误差和耗时,选取灰度矩法为亚像素边缘检测算法;并通过对直径0.40 mm、0.25 mm的钻头的芯厚测量来验证文中提出的测量方法的精确性.结果表明:对直径0.40 mm的钻头,基于图像处理的芯厚测量方法的重复精度可达1μm,重复精度优于接触式芯厚测量方法;对于直径0.25 mm的钻头,基于图像处理的芯厚测量方法的重复精度仍可达到1μm,说明该方法能够有效测量直径小于0.30 mm的微钻的芯厚.     

垂直壁面附近单气泡运动特性可视化研究

为了明晰气泡在壁面附近的浮升行为及运动规律,采用高速摄影结合阴影图像处理算法,对水中近壁面气泡的迁移行为进行了可视化研究,探讨了不同初始离壁距离条件下气泡运动轨迹、形状和上升速度的变化规律。研究结果表明：在气泡上升的初始阶段,当气泡与壁面量纲一间距S^*≤1.4时,气泡趋向于壁面运动;当S^*≥2.05时,气泡远离壁面运动。在本研究的参数范围内,当S^*≤0.61时,气泡与壁面发生周期性碰撞,碰撞瞬间气泡水平速度发生反转,气泡形状由椭球形突变为球形;当S^*≥1.4时,气泡与壁面不再发生碰撞,气泡呈“之”字形振荡上升,上升轨迹近似于正弦曲线。随着气泡初始离壁距离进一步增加,气泡上升轨迹振荡的幅度减小,周期增大,壁面效应逐渐减弱;当气泡变形程度减小时,气泡纵横比的振幅变大。气泡水平速度呈现与气泡轨迹相同的变化趋势,振幅减小,周期增大;而气泡垂直速度基本不随初始离壁距离的改变而变化。当气泡与壁面不发生碰撞时,气泡垂直速度的振荡周期为水平速度振荡周期的1/2。     

基于点云数据的株冠体积测量方法

 在林业领域,利用地面三维激光扫描(Terrestrial 3D Laser Scanning,TLS)技术可获取测树因子,以辅助林业资源调查,但该技术尚未用于测量灌木植物的体积。在介绍TLS系统组成、工作原理的基础上,基于紫穗槐的点云数据,测量29株两年生紫穗槐苗的冠高、冠幅直径,采用整体凸包算法、切片凸包算法、切片分割算法和立体栅格算法计算紫穗槐的株冠体积,并对株冠体积与冠高、冠幅直径进行相关性分析,从而选择适合测量灌木植物体积的方法。结果表明,立体栅格算法是计算与紫穗槐有相同结构特征植物株冠体积的最好方法,利用TLS技术可监测野外灌木生长状况。     

牛顿环实验数据处理方法的探究

分析了牛顿环实验数据处理中的测量的最佳值和不确定度计算方法,把各级暗环直径为各环左右读数之差的测量值当作非等精度测量处理。在实验操作中应选择测较大的环,且使取值也大(m-n=25)时,可以得到一种简单易操作的结果处理方法。     

数字散斑相关方法在实验力学中的适用性

数字散斑相关方法是近些年来新兴的一门利用图像处理技术来计算物体的位移及变形的方法,具有全场测量、非接触、光路相对简单、测量视场可以调节、不需要光学干涉条纹处理、可适用的测试对象范围广、对测量环境无特别要求等优点,对此利用3个基本的实验,刚体平动、橡胶材料拉伸、三点弯梁实验,验证了数字散斑相关方法在大位移及变形测量中的适用性.     

椭球状态定界的数值稳定算法

针对带有未知但有界噪声的线性离散时间系统，提出了一种数值稳定的集员状态估计递推算法．算法采用椭球集合来描述状态的不确定性和噪声的界限．椭球形状矩阵的计算采用奇异值分解技术，以提高算法的数值稳定性．同时，给出了包含时间更新椭球和在状态空间中与量测量和量测噪声相一致的椭球交集的次最小容积椭球的计算方法，以避免受病态矩阵求逆的影响．蒙特卡洛仿真结果表明，数值稳定算法所得到的均方误差和椭球容积与最优算法得到的十分接近．此外，当存在舍入误差时，数值稳定算法可以保证形状矩阵的正定性，而最优算法有时难以保证，说明该算法比最优算法具有更好的数值稳定性．     

基于多周期条纹投影技术的位相逆推法在物体表面形状测量中的应用

提出了一种基于多周期条纹投影技术和位相逆推法的物体表面形状测量法,该方法通过分析干涉条纹的位相分布来测得物体的表面形状。相对于单波长干涉仪、条纹投影法等其他测量方法而言,多周期条纹投影法不仅具有更高的测量精度和更大的测量范围,而且还可以用来测量非连续表面形状。此外,在多周期条纹投影法的基础上,还介绍了一种新的空间位相分析方法：位相逆推法。运用这种方法测量物体表面形状可以极大提高测量的精度和系统的稳定性。数值仿真及实验表明,由位相过零点所得到的测量值精度高于由振幅最大值所得到的测量值精度;当测量范围为毫米级时,基于多周期条纹投影法的位相逆推法的测量精度可以达到微米级。     

井底气泡的形成过程及其平均初始直径计算

利用类比的方法对井底气泡的形成过程进行了分析研究。认为垂直井底的气泡形成过程中,气泡膨胀阶段与Kazakis微孔介质气泡形成实验相似;脱离阶段则与水平毛细管气泡脱离过程相同。利用包立炯实验数据对Kazakis微孔介质气泡初始平均直径半经验公式进行了倾角校正,结合井底气层的渗流规律得出了适合井底气泡初始平均直径计算的方法。进行了井底压差和岩石孔吼直径对气泡初始平均直径影响情况的实例分析,结果较为符合实际,能为井底多相流动的微观描述提供一定的依据。     

长线路工程GPS控制网工程椭球建立方法

用传统的高斯投影方法处理东西跨度较大的线路时,频繁换带既不能解决参考椭球面投影至高斯平面产生的投影长度变形,也不能解决高程归化引起的长度变形的影响。因此,有学者基于最小二乘法、空间坐标系旋转和椭球变换等理论,提出了一种建立工程椭球的新方法。笔者在此理论基础上,通过高铁GPS控制网的具体实例对该方法进行了验证和分析。试验分析表明:该方法可大大减少投影后横轴方向变形分量,避免高斯投影分带现象,同时有效减小高程引起的投影变形。特别适合东西跨度较大的长线路工程,且数学模型成熟、计算过程清晰,对线路工程测量具有借鉴作用。     

不同形状颗粒弥散复合材料的等效导热系数

根据最小热阻力法和比等效导热系数法对不同形状颗粒弥散复合材料的等效导热系数进行预测。采用以颗粒在传热方向上的特征长度为边长的立方体体积与实际颗粒体积之比作为形状因子,对不同颗粒形状等效为立方体时的无量纲相对特征长度进行修正,基于形状因子进一步推导了适用于不同形状颗粒弥散复合材料在中低体积分数情况的等效导热系数通用计算公式。此通用计算公式与实验值及其它模型计算值吻合较好,对于导热增强型复合材料,体积分数一定时,其等效导热系数与颗粒形状因子呈正比,增加颗粒在传热方向上的尺寸能有效提高复合材料的导热性能。