分数阶傅里叶变换的数值实现

信号及其傅里叶变换可以分别反映信号在时频两域内的信息。傅里叶变换是一种常用的数学工具，在数学、物理及工程技术领域都得到了十分广泛的应用。介绍了一种崭新的信号分析工具——分数阶傅里叶变换，并用经典的傅里叶变换的观点对分数阶傅里叶变换进行了解释。对于分数阶傅里叶变换的实现，因一般情况下分数阶傅里叶变换给不出解析表达式，故分数阶傅里叶变换的数值算法的研究是十分重要的。给出了分数阶傅里叶变换的较准确的数值计算方法。利用此方法对被线性调频函数污染混叠的高斯信号进行了滤波分离。     

时间-空间分数阶扩散方程

讨论了用分数阶Caputo算子c0Dvt和分数阶Riesz 算子μx分别替换扩散方程中对时间和空间变量的偏导数后得到的时间-空间分数阶扩散方程定解问题, 利用积分变换(Fourier变换、Laplace 变换)及其逆变换得到时间-空间分数阶扩散方程的Green函数,并用Green函数得到有源时间-空间分数阶扩散方程Cauchy问题的解.     

不同分数导数下Maxwell杂化纳米流体流动和传热变化的灵敏度分析

考虑多孔介质中垂直拉伸板引起的分数阶Maxwell杂化纳米流体流动与传热,并引入二阶滑移边界条件。利用分数阶剪应力和分数阶Fourier定律构建边界层控制方程,采用有限差分结合L1算法进行数值求解。图示并详细讨论分数导数参数变化时,各物理参数对该流体流动和传热影响的灵敏度变化。结果表明,Darcy数和滑移参数对平均表面摩擦系数的影响,以及滑移参数对平均Nusselt数的影响,对速度分数导数比对温度分数导数更敏感。Darcy数对平均Nusselt数的影响对温度分数导数敏感,但几乎与速度分数导数无关。此外,一阶滑移参数比二阶滑移参数对流动和传热的影响更大。     

分数阶热弹理论下一维六方准晶杆的动态响应

基于分数阶热弹理论，对两端固定的有限长一维六方准晶杆受到移动热源作用时产生的动态响应进行研究。得到了该问题的控制方程，并利用拉普拉斯变换及其数值反演进行求解。对温度、位移、应力关于时间、热源速度、分数阶参数的扰动情况分别进行图像绘制。结果表明：时间与热源速度一定时，位移、温度、应力都会随着分数阶参数的增加而增加，但分数阶参数对位移产生的影响更小。     

一种多分量线性调频信号参数估计方法

为解决目前传统方法在低信噪比时对多分量线性调频信号参数估计不理想的问题,提出一种新的参数估计算法.该算法将分数阶傅里叶变换和小波变换很好地结合起来,对经过分数阶傅里叶变换后的信号用小波进行滤波,并最终估计信号参数.仿真结果验证了该算法的有效性,可适用于低信噪比环境.     

一种空间域和分数阶傅里叶变换域相结合的数字水印算法

数字水印技术与信息安全、信息隐藏、数据加密等均有密切的关系,本文分析了数字水印的特点,讨论了利用不对称分数阶傅立叶变换来实现图像加密,提出一种空间域和分数阶傅里叶变换域相结合的水印算法,对于实际应用中的水印有重要的指导意义。     

分数傅里叶变换全息与菲涅耳衍射

基于分数傅里叶变换理论并以分数阶这一重要参量为纽带，推导和分析了分数傅里叶变换(FRT)、分数傅里叶变换全息图(FRTH)和菲涅耳衍射之间的关系，并通过具体实例讨论它们的应用。     

单透镜分数傅里叶变换全息图

基于分数傅里叶变换理论并以分数阶这一重要参量为纽带,推导和分析了分数傅里叶变换与菲涅耳衍射之间的关系;提出了基于罗曼I型分数傅里叶变换系统的分数傅里叶变换全息图,并实现了其计算机生成及数字重现;研究表明,分数傅里叶变换是描述菲涅耳衍射的理想工具,分数傅里叶变换全息图可以同时记录物体和系统的信息,开拓了分数傅里叶变换和全息术的应用领域。     

基于类间功率谱差的FRFT-TDCS门限判决算法

针对分数阶傅里叶变换域通信系统采用传统门限判决算法难以有效剔除多分量线性调频干扰的问题,根据高斯白噪声和多分量线性调频干扰分数阶傅里叶变换域功率谱特征,提出了基于类间功率谱差的门限判决算法。该算法利用了分数阶傅里叶变换不影响高斯白噪声的统计特性,在分数阶傅里叶变换域的三维频谱上自适应地确定门限值,既可以有效对多分量线性调频干扰频谱剔除,又解决了分数阶傅里叶变换的变换阶次对门限判决带来的不利影响。仿真结果表明,该算法在双极性调制和循环移位键控调制下,对多分量线性调频干扰剔除的有效性,尤其在大干信比情况下,误码率的提升尤为明显,对提高分数阶傅里叶变换域通信系统抗多分量线性调频干扰的能力具有一定的实用价值。     

基于分数阶傅里叶变换的宽带LFM信号波达方向估计新算法

提出一种新的基于分数阶傅里叶变换和信号子空间分解的宽带线性调频(LFM)信号波达方向(DOA)估计算法.该方法利用LFM信号在分数阶傅里叶变换域的极高的聚集性,在分数阶傅里叶变换域分离信号,并构造分数阶傅里叶变换域的阵列信号相关矩阵.通过对相关矩阵进行特征值分解,估计信号子空间和噪声子空间,并利用MUSIC算法估计宽带LFM信号的波达方向.仿真验证了新方法的有效性.     

突然起动无限长平板的流场动量输运分析

以修正的牛顿内摩擦定律的为基础,建立了瞬态动量方程,用拉普拉斯变换法对无限长平板突然起动的动态流场进行了求解,求得瞬态过程的动量、动量流分布函数。结果表明了速度、动量流输运的波动机制。     

An exact solution of unsteady Couette flow of generalized second grade fluid

The fractional calculus approach is introduced into the rheological constitutive model of a generalized second grade fluid. A constitutive model with fractional derivative is developed for the generalized second grade fluid. Unsteady Couette flow of the generalized second grade fluid is studied by using the method of the discrete inverse Laplace transform and generalized Mittag-Leffler function. And then an exact solution is obtained for this problem with arbitrary fractional derivative. This provides a new analytical tool for the study of viscoelastic fluid mechanics.     

对本构方程书写形式的探讨

在研究非牛顿流体圆管和环空管流层流流动问题时,确定其速度分布是关键。对于非牛顿流体圆管和环空流动问题,有些文献中的推导结论有错误,原因是混淆了运动方程和非牛顿流体本构方程中的切应力概念。为了解决此问题,在分析流体运动方程中各项物理意义的基础上,给出了一种统一的本构方程的书写形式,用于研究非牛顿流体圆管和环空管流层流流动规律。应用结果表明,该方法物理意义明确,容易得出有关流动的正确解。     

广义二阶流体平板不定常流动的解析解

研究了分数阶广义二阶流体在无穷平板上方的不定常流动. 将分数阶微积分的方法引入黏弹性流体本构关系模型. 借助Fourier正余弦变换的方法及分数阶微积分的Laplace变换理论, 研究了三种不同条件下的平板流, 得到了问题的精确解析解.     

粘性流体中涡旋扩散的非牛顿效应

在考虑瞬态过程中动量扩散速度基础上，用拉普拉斯变换法对无限长平板突然起动瞬态动量定解方程进行了求解，并按涡量定义求出涡量分布函数。结果表明伴随动量扩散的波动性，涡量扩散也存在波动性。     

黏弹性流体环空内脉动层流流动的理论解析

结合运动方程和本构方程,建立同心环空内上随体Maxwell型黏弹性流体在周期性压力梯度作用下脉动层流流动的数学模型,采用固有函数法对模型进行理论求解,得到环空内的速度分布,并讨论各种因素对环空内速度分布的影响。结果表明:受周期性压力梯度作用的影响,环空内的速度随时间呈周期性变化;流体的弹性作用使环空内的速度剖面具有显著区别于牛顿流体的特征。     

交叉魏格纳／模糊度分布函数中拉冬变换的新特性

分析了交叉魏格纳分布函数中的拉冬变换是这些函数中分数傅里叶变换的可分乘法,因此,二维交叉模糊度函数是一维信号分数相关的表面形式,每一信号都与表面观察的角度有关。     

内管轴向运动对环空内宾汉流体流动规律的影响

为了分析内管的运动对宾汉流体在环空内流动规律的影响,将宾汉流体的本构方程和运动方程相结合,利用因次分析的方法,得到了宾汉流体在内管作轴向运动时环空内的速度分布。在此基础上分析和讨论了内管运动对宾汉流体在环空内流动时的柱塞尺寸、速度分布、平均速度、柱塞速度、摩擦系数和流量等的影响。结果表明,内管的运动对柱塞大小没有影响,但会影响到柱塞位置,同时内管的运动速度和方向将改变环空的平均速度、柱塞速度、摩擦系数及流量,并使内侧速梯区的速度分布曲线产生移位。     

内管轴向运动对环空内宾汉流体流动规律的影响

为了分析内管的运动对宾汉流体在环空内流动规律的影响，将宾汉流体的本构方程和运动方程相结合，利用因次分析的方法，得到了宾汉流体在内管作轴向运动时环空内的速度分布。在此基础上分析和讨论了内管运动对宾汉流体在环空内流动时的柱塞尺寸、速度分布、平均速度、柱塞速度、摩擦系数和流量等的影响。结果表明，内管的运动对柱塞大小没有影响，但会影响到柱塞位置，同时内管的运动速度和方向将改变环空的平均速度、柱塞速度、摩擦系数及流量，并使内侧速梯区的速度分布曲线产生移位。     

分数阶广义二阶流体管内轴向流动的精确解

研究了分数阶广义二阶流体的管内轴向流动问题 .在欧氏测度下 ,应用R L分数阶微积分算子理论给出了上述问题的精确解 .同时也指出了已有文献结果的错误和不足之处 .结果表明 ,流体粘弹性特征越明显 ,其速度剖面及应力分布对分数阶导数的阶数依赖性越强