基于质心分析的淮河流域降水时空分布特征

为定量表征淮河流域降水量非均匀性特征,建立年降水质心时间指标,以概化年内降水过程时间分布,从时域、空域、频域3个维度解析流域近55 a降水质心时间的总体格局与演变规律。结果表明:各典型站点近55a降水质心时间序列中全部存在28a的第一主周期;年降水质心时间序列突变年份多发生于1975—1989年,突变主要集中于淮河上中游地区;年降水质心时间序列多呈现不显著的增加趋势,说明流域大部分地区年降水集中期有微弱的后移倾向;年降水质心时间随纬度增加而呈现明显的后推趋势,流域南北地区年降水质心时间可相差20 d左右,经度变化对年降水质心时间没有明显影响;淮河流域暴雨与大雨质心时间普遍迟于其他等级年降水质心时间,流域年降水质心时间对暴雨、大雨较为敏感。     

超声空化场分布的动力学机理研究

超声技术在机械制造中获得了广泛的应用,其应用与声场分布有着密切的关系,精细准确地描述声场分布则是超声技术更广泛地投入实际应用中的关键。该文基于声波叠加原理和牛顿第二定律,分析了染色法生成声像图的物理原因。结果表明,在声场力的作用下,声场中的亚甲基蓝悬浮粒子总是背离声压波节(力的波腹)而向其波腹(力的波节)聚集。在声压波腹附近,超声空化效应导致原本光洁的铜版纸面变得粗糙,使得汇聚到声压波腹附近的悬浮粒子易于附着在纸面;而在声压波节附近,悬浮粒子几乎不会附着在纸面。因而铜版纸被染色的程度呈现出的"声像"形象地反映了声场强弱的分布。     

面向脑MR影像分割与偏置场修正的FCM方法

传统模糊C-均值(fuzzy C-means,FCM)算法以及结合空间信息的改进方法在分割脑磁共振(magnetic resonance,MR)影像时对噪声十分敏感,且无法消除脑MR影像中的偏置场。针对上述问题,提出一种面向脑MR影像分割与偏置场修正的FCM方法。该方法充分利用图像中的空间局部信息和非局部信息,分别构造出多局部信息模糊因子和非局部权重,在提高算法抗噪性的同时,尽可能多地保持图像细节;建立偏置场模型,以去除脑MR影像中的灰度不均匀性;将提出的多局部信息模糊因子和非局部权重嵌入到带有偏置场模型的FCM方法中,以实现噪声和偏置场条件下的脑MR影像分割。实验结果表明,与其他方法相比,所提方法对脑MR影像中的噪声具有更强的抑制能力,且能够有效消除偏置场对脑MR影像分割的影响,具有更优的分割性能。     

西北太平洋2001-2014年热带气旋结构变化的环境垂直风切变和水汽场统计

利用Best Track资料、TRMM卫星资料和NCEP再分析资料中2001—2014年西北太平洋海域385个热带气旋(TC)的4967个观测记录, 将TC结构变化分成9类, 并分析 TC结构变化对垂直风切变和水汽场的响应。结果表明, 西北太平洋强度增大的TC主要伴随东风切变, 强度减小的TC主要伴随西风切变。在较强的垂直风切变(v > 5 m/s)作用下, TC的结构变化没有明显的水汽异常; 而在较弱的垂直风切变(v ≤ 5 m/s)作用下, “增强增大” (“缩小减弱”)的TC伴随着正(负)水汽异常。     

活性炭微波加热制备装置的仿真设计

活性炭在石化、电力、化工、临床医疗、环保等多个行业中广泛应用,其市场需求量也与日俱增.研究表明,相对于传统方法,微波法制备的活性炭具有孔隙结构更发达,比表面积更大,孔隙结构分布更均匀等优势.然而,这些研究都局限于实验室层面,现有的微波加热装置普遍存在热点、热失控和加热效率低下等问题.这严重限制了微波能在活性炭工业制备中的大规模应用.针对上述问题,本文以国内大量存在的竹子为研究对象,提出了一种可用于活性炭制备的微波均匀加热装置设计方案.通过多物理场仿真计算,以原材料的受热均匀性及装置的能量馈入率为考核标准,采用参数扫描分析的方法对装置参数进行了优化,得到了S11参数为-26.81dB,温度场的变异系数为0.2834的加热装置.此外,本文还结合参数扫描过程以及不同算法的运用,验证了该仿真计算的鲁棒性和准确性.该文章的工作对当前的活性炭工业制备装置的设计具有重要指导意义.     

外束PIXE束流均匀性测量与改善

外束PIXE束流均匀性是对非均匀性样品进行PIXE定量分析的基础.利用IP板对北京师范大学GIC4117 2×1.7 MV串列加速器外束PIXE束流均匀性进行了测量.通过在准直光栏前改用5μm的铝箔散焦膜,并用刀口厚度仅为0.1mm的铝准直光栏代替原有的碳准直光栏,改善前外束PIXE束流中心直径3.6mm内的离散程度为-65%~50%,改善后为-4.9%~2.8%.改善后的PIXE可直接用于Tisch安德森8级气溶胶采样器样品的元素定量分析,以及PIXE公司的分级式撞击采样仪第1~7级样品的元素定量分析.     

带裂纹非均匀各向异性材料的双周期弹性焊接第一基本问题

双周期弹性问题作为构建各向异性损伤理论的基础问题,是弹性和断裂力学理论的重要研究课题.利用复变函数理论提出并讨论两种各向异性材料组成的无限板的平面弹性第一基本问题,板内含有的双周期分布裂纹群以及焊接界面都假设是任意光滑的曲线.运用Lekhnitskii各向异性板的复变函数理论,将求解该平面弹性问题划归为寻求满足对应边值问题的解析函数;然后构造Sherman变换得到解析函数的广义表达式;进一步利用广义Plemelj公式将问题转化为一组正则型奇异积分方程的解,并在数学上严格证明积分方程的唯一可解性.     

25°Ahmed模型射流主动控制气动减阻策略

采用剪切应力输送(SST)κ-ω(湍动能-比耗散率)湍流模型对标准25°Ahmed模型进行基于计算流体力学(CFD)数值模拟的稳态射流减阻研究.在模型尾部设置射流孔,分别探究各位置处射流孔的孔径、到边线的距离、形状、射流速度和角度的最佳值,分析不同射流状态对流场结构、总阻力系数及局部阻力系数的影响.仿真的基本工况与风洞实验数据一致性很好,验证所采用数值方法的准确性和可靠性.研究结果表明,与未设置射流孔的模型相比,设置射流方案的模型尾流结构得以改善,纵向涡得以抑制,同时其阻力系数明显降低.单独位置布置射流孔方案中在斜面上方进行射流时,阻力系数最低,为0.252 2,减阻率为11.3%.通过正交试验获得最佳组合方案得到阻力系数0.246 7,减阻率达13.23%.     

波函数及其在稀土离子晶场参数从头计算中的应用

量子力学主要研究微观粒子及其运动规律,波函数是其中一个非常基础且重要的概念。本文在简要介绍波函数概念的基础上,重点阐述其在物理学特别是在稀土离子晶场参数从头计算中的应用。通过铈离子掺杂发光材料体系计算实例的展示加强量子力学初学者对波函数概念的理解,并激发他们对量子力学课程学习的兴趣。     

两种螺旋波天线对非均匀等离子体波场结构的影响

基于气体工质电离后被射频加热的稳态过程,在石英管中等离子体沿径向不均匀分布条件下,研究分析了1Loop型和Boswell型等2种螺旋波天线激发出的射频波功率对波场结构的影响情况。运用Helic程序求解管内电磁场相关的4个径向微分方程,得到波电场和波磁场的分布情况。通过分析两型天线对螺旋波等离子体波场结构的影响,对比2种天线的性能。结果发现:L型天线激发的波场属于强静电弱磁波场,B型天线激发波场则属于强静电强磁波场;B型天线相比L型天线能够在天线覆盖范围内产生强波电场,该天线下更多功率耦合进了等离子体中。L天线激发波电场受密度梯度影响显著,L天线对靠近壁面处等离子体影响范围大于B天线,B型天线激发波场能量更强。