基于图像分割的两相流PIV/PTV测量技术

介绍了采用图像分割技术,将密度较低的大悬浮颗粒和高浓度的示踪粒子共存的两相流场图像进行分离(相分离),对经过分割的悬浮相图像和连续相图像分别进行PTV和PIV运算,以实现对两相流动各个相速度场的同时测量.而后将基于相分离的PIV/PTV程序应用于对液固两相冲击射流流场的实验测量,并对测量结果进行了研究和分析,从而验证了相分离程序.实验结果表明,基于图像分割的PIV/PTV程序在两相流速度场测量中具有较好的实用性.     

PIV中提取速度信息的一种新方法

通过对PIV中粒子图像固有特点的研究,提出了一种新的速度信息提取方法。该方法先通过模拟人眼判断粒子图像中心点的过程来获得粒子的中心点,再利用这些中心点之间的相关关系求取速度。以内燃机缸内流场的PIV实测图像为例,通过与直接FFT变换求相关的方法进行比较,阐明了该方法的特点。     

二维图形的集合运算算法研究

二维图的并、交、差等集合运算是二维图形的设计、图形消隐处理，零件的三维造型及数控加工编程中刀具轨迹生成等的重要基础，文中借助于ACIS几何平台，提出了在线架、曲面和实体集成数据环境下，将二维线架图形转换为实体的数据结构，利用实体的布尔运算实现二维图形的集合运算的算法，避免了传统的集合运算中需的线段求交、裁剪、交点的有效性判断等，降低了算法的复杂度，从而提高了算法的可靠性。该算法已在南京航空航天大学CAD／CAM工种研究中心开发的CAD／CAM系统中实现。     

基于主轴转速寻优调整的再生型切削颤振自动控制

提出一种实用的通过主轴转速寻优调整对再生型切削颤振进行自动控制的方法.机床主轴前后两转切削颤振信号相位差的最优值为270°,如果切削过程即将发生颤振,可以通过调整主轴转速使相位差为270°把切削过程由不稳定区调整到稳定区.理论分析和试验结果表明,主轴转速寻优调整方法可以有效地控制再生型切削颤振.文中同时提出了一套性能可靠的主轴转速寻优控制系统,其再生型颤振控制方法不需要对机床系统进行辨识,实施起来简单易行,故具有广阔的生产应用前景.     

一种基于图像方式的二维条码快速识别的方法

基于图像方式的PDF417二维条码识别由于识别速度的原因,应用中受到限制,本文提出一种平行边距测量法,对符号中相邻元素的相似边之间的距离的测量来判别字符的逻辑值,可以免去占用大量时间的边缘检测,从而显著提高译码速度。实验表明该方法能显著提高PDF417二维条码的识别速度。     

基于现场可编程门阵列实现二维光栅优化设计算法

提出了一种基于现场可编程门阵列实现的遗传算法对二元光栅直接进行二维优化设计的方法。采用二次多项式函数描述二元光栅曲面的面形,给出了基于现场可编程门阵列的遗传算法优化光栅的解决方案;以多项式系数为优化设计对象,选用了适合本设计的硬件实现编码、选择、交叉、变异算子、适应度计算算法,同时引进了精英保存策略来提高程序的健壮性和加快收敛速度。算法充分考虑硬件处理的并行性和流水线特点,利用Verilog HDL语言编程,在Altera的cycloneⅡEP2C50器件上实现。结果表明,该算法对二元光栅优化设计计算速度比软件实现的快四十倍以上,有效提高了二维二元光栅优化设计的速度。     

基于复合形与神经网络的机翼结构优化设计

从元件位置和元件尺寸两个方面考虑,提出了一种全局结构优化设计方法。利用NASTRAN完成尺寸优化,利用神经网络对NASTRAN优化结果进行映射,用复合形法进行位置寻优,最终完成了机翼结构的优化。算例表明利用神经网络来预测NASTRAN优化结果有较高的精度与适用性,本文所提方法可行、正确,具有很高的效率。     

基于PIV技术的压力场重构算法实现与研究

介绍了有限容积法、直接积分法和Poisson方程法3种基于PIV瞬时速度场重构压力场的基本原理以及相应的计算方法,选取管流突扩流场和偏置方块绕流流场两个不可压缩流场的瞬时速度场数据,采用上述3种压力场重构算法,分别研究了图像噪声、速度场精度、插值算法以及边界条件的类型与精度对重构压力场的影响。最后针对管流突扩过程第20ms的流场,给出了3种重构算法下的压力场云图以及对应的CFD模拟结果。研究表明,有限容积法和直接积分法容易受到噪声的影响而产生剧烈震荡,但是可以在较大的速度场误差范围内保持较高的精度,通过采用双线性插值可以获得更高精度的重构压力场;Poisson方程法不易受到噪声的影响而产生震荡,同时在高精度PIV速度场下的优势较为突出,通过采用双三次差值可以获得更高精度的重构压力场;混合边界条件仅仅测定边界上有限个点的压力值,就获得了接近狄利克雷边界条件下重构压力场的精度,远高于诺依曼边界条件;边界条件的误差严重降低重构压力场的精度,其影响程度比速度场误差还要大。     

基于单相机光场PIV的逆压湍流边界层测量

作为一种新兴的体三维粒子图像测速技术,光场单相机三维粒子图像测速技术（Single-Camera Light-Field Particle Image Velocimetry,LF-PIV）能够仅用单个相机获得三维速度场,其结果已在许多复杂三维流动测量中得到验证。LF-PIV的优势主要在于其紧凑简便的硬件设备以及对光学窗口较宽松的要求。应用LF-PIV技术对一个自相似的逆压湍流边界层（Adverse Pressure Gradient Turbulent Boundary Layer,APG-TBL）进行测量,该实验在澳大利亚莫纳什大学（Monash University）航空航天与燃烧湍流研究实验室（Laboratory for Turbulence Research in Aerospace and Combustion,LTRAC）水洞中完成。实验对远、近壁面测量所得到的各600组瞬态三维流场数据进行分析验证,并与相同工况下的2D-PIV实验结果对比,证明基于DRT-MART重构技术的LF-PIV能够进行基本的湍流边界层测量。     

模糊逻辑方法用于气固两相流动PTV测量中的颗粒识别过程

采用人工智能中的模糊逻辑方法进行气固两相流动PTV测量中的颗粒识别,因更多地模拟人脑的思维过程使得识别效率得到大幅度的提高,同时,在识别过程中可以获取大量有关颗粒本身的信息,如形状和尺寸等,由此可将气固两相流动中的不同尺寸的颗粒区分开,从而可实现对气固两相流动的测量。     

合成射流控制翼型分离的流动显示与PIV测量

合成射流是一种新型的流动控制技术,近年来引起广泛关注.本文首先利用热线风速仪测量了基于声激励的合成射流流动特性,确定了最佳输入信号频率;采用流动显示和PIV测试技术,研究了合成射流对二维翼型分离流动的控制效果.研究结果表明,合成射流可以有效地抑制二维翼型在大迎角下的分离流动;PIV测试结果进一步表明,合成射流开启后使翼型上表面分离区域减小,分离点后移.应用合成射流控制翼型流动分离,可以大大改善翼型在大迎角下的气动特性.     

中心突扩燃烧室PIV实验研究

利用PIV技术对两种不同尺寸的中心突扩燃烧室在不同入口速度条件下的冷态流场进行了实验研究,测量并分析了流场结构与来流速度、突扩比、喷管收缩段等因素的关系.实验结果表明利用PIV技术能较好地获得高速条件下燃烧室二维速度场;对于不同突扩比的燃烧室,突扩面后的流场结构类似,但回流区的最大负速度与入口速度的比例关系不同;在喷管人口处,流场在此处重新形成旋涡,其直径较大,但强度相对较弱.     

基于PIV技术的沙棘柔性坝影响下水流表面流速沿程变化特性试验分析

基于PIV技术,在野外试验基地,开展了沙棘植物柔性坝对水流表面流速场影响的野外试验.探索在大型野外水流试验中应用PIV技术的可行性.主要分析与讨论了沙棘植物柔性坝作用下水流表面流速的沿程变化特性,以反映沙棘植物对水流的阻滞效应.结果表明:将PIV技术应用于大型野外水流试验研究中是可行的;与无植物的对比段对比表明,植物对水流具有很强的阻滞消能作用,坝前表面流速最大,水流进入沙棘柔性坝后,表面流速迅速减小,水化雍高;受植物排的影响,沙棘柔性坝水流表面流速变化表现出缓慢的波浪型态或曲折的"之"字变化型态;水流流出沙棘柔性坝后,表面流速沿程开始逐渐恢复,并趋向于坝前对比段表面流速分布.本研究可为山区沟道开展以植物为主体的滞流拦沙水土保持生态工程提供理论依据.     

一种基于年龄和性别特征的遗传算法

提出了一种基于年龄和性别特征的遗传算法。标准遗传算法（SGA）已经被成功的应用到很多进化优化问题上，但是对于复杂的多模态函数寻优时，会出现早熟收敛现象。为了解决这个问题，结合自然界最常见的有性繁殖现象，赋予了遗传个体年龄和性别特征，提出了基于年龄和性别特征的遗传算法的框架以及实现。通过建立年龄和有性遗传进化算子。对不同年龄和不同性别的个体赋予不同的进化控制参数，克服了早熟收敛问题且保持了群体的多样性，使算法能顺利的收敛到全局最优值。     

基于小生境遗传算法的多峰函数优化

根据多峰目标函数的具体情况,应用遗传算法随机寻优得到若干个最优值,以这些值作为小生境遗传算法的先验知识,指导小生境距离参数的确定。依据此方法确定小生境距离参数,应用小生境遗传算法成功求解了shubert多峰函数的所有全局最优值。并与相同遗传操作和相同参数下的遗传算法作比较,小生境遗传算法不但能一次性地寻求到解空问中所有的最优解,而且就寻求一个最优点而言收敛速度快于非小生境遗传算法。     

基于变化反照率值的灰度图像重建算法研究

本文提出了一种基于变化反照率值的从明暗恢复形状(shape from shading,简称SFS)算法,该算法消除了传统SFS算法假设物体表面仅有单一反照率值带来的影响.本文首先运用局部反照率值估计方法计算出图像中每一个像素对应的反照率值,得到反照率值图像;接着分割该反照率值图像为若干个区域,使得每个区域含有统一的反照率值;然后详细叙述基于变化反照率值的SFS算法原理.最后,基于上述理论本文做了两组实验,实验结果表明本文方法较传统方法有明显改善,扩大了SFS的应用范围.     

矩形管湍流冲击射流场的PIV实验研究

湍流冲击射流在工程和军事工业中都具有广泛的应用。采用粒子图像测速(PIV)技术,在射流雷诺数为20000和喷口-冲击板间距为4倍喷管水力直径的条件下,对矩形管湍流冲击射流场进行了实验测量,得到了主射流区和冲击区附近测量截面上的平均速度和涡量分布。结果表明,由于射流的卷吸及其与环境流体之间的相互作用,使得射流边界处具有很高的涡量;在流场的流出区域存在一个显著的回流区,这是半封闭冲击射流场的特征结构之一。     

基于分布式并行遗传算法的PID参数整定

针对基于简单遗传算法(SGA)进行PID整定在收敛性及初值敏感度方面的缺陷,提出了基于分布式并行遗传算法(PGA)的PID参数整定方法。该方法可以将不同遗传操作的优点加以整合,通过并行运算提高整定效率,能够更有效地进行参数优化。选用典型被控对象仿真,并分别进行收敛性分析与初值敏感度分析。仿真试验表明与SGA相比PGA提高了局部搜索空间的微调能力,降低了对初值的敏感度,寻优效果也大为改善,从而说明了这种方法的可行性,为PID参数整定方法提供了一种新的尝试。