模拟MKDV方程的格子Boltzmann方法

目前,格子Boltzmann方法已被广泛应用于模拟各种非线性物理方程。文中用D1Q2模型给出MKDV方程的带修正项的BGK型格子Boltzmann方法。通过对演化方程的泰勒展开并应用多尺度技术恢复了宏观方程。数值模拟表明文中所建立的模型是有效的。     

一种新的基于红外图像的道路边界检测方法

研究了红外图像中道路边界的检测方法。首先分析了用于智能车辆视觉导航的红外道路图像的特点,并指出常用图像处理方法在检测红外道路边界时的缺陷;然后从图像灰度角度出发,提出了基于折线模型的候选道路边界线段快速提取方法,并采用关系稳定性规则对道路边界区域进行筛选和处理;同时利用多尺度形态学梯度进行道路边界区域提取;最后将上述基于灰度和梯度的两种边缘提取结果相互验证,得到可靠的道路边界描述。实验表明文中提出的道路边界检测方法具有很好的性能,能够满足实时应用需要。     

基于像素间孤波的图像处理模型分析

通过对数字图像像素栅格之间非线性影响的研究,建立了像素间非线性影响的一维和二维时间演化方程模型,通过对方程模型的分析可知图像在空间上是离散的,图像像素之间的作用关系是非线性连续的,且方程具有解析性的孤波解.模型重点研究像素孤波的两个孤波之间的相互作用,给出了像素孤波的二孤波解,利用像素孤波的相互作用来研究模型的性能,发现像素孤波相互作用后仍能保持自身性质不变,因此可用像素孤波代替像素本身.同时发现像素孤波在相互作用时其幅值是两者的非线性叠加,可以作为影响的结果;并且像素孤波相互作用时其相位会发生特定的改变,可以将其映射为像素之间相互影响的方向信息.通过实验表明,模型可以用在图像滤波中,平滑度并不最优但是图像细节得到更多保留.      

单层编织增强复合材料力学特性计算

单层编织增强复合材料具有优异的比强度、比刚度和变形特性,逐渐被应用于空间可展结构。其一般采用薄壳形式,应用基于均匀化ABD刚度矩阵的壳体理论可提高结构计算效率。对于非对称编织增强物,如按经典复合材料理论计算,中性面偏移会导致不准确的耦合效应。本文提出了一种基于单胞模型的多尺度方法,通过确定中性面并施加周期边界条件,计算任意单层编织复合材料的ABD刚度矩阵和模量值。对比试验验证了方法的准确性,预测了平纹、破斜纹1/3、斜纹1/3编织增强复合材料刚度及模量随编织密度的变化趋势,给出了单胞的合理应变分布。     

喷口加齿湍射流增强混合的实验与数值研究

实验测量了圆湍射流和不同数目加齿射流流场速度信号,用标准κ-ε模式对实验中对应条件的湍射流流场进行了数值计算.研究了喷口不同数目加齿对自由湍射流多尺度湍涡结构的控制效果.结果表明:加齿改变了湍射流多尺度涡结构能量的空间分布,将射流中心线位置的能量向边界输运.此外,加齿对近场齿尖位置涡结构具有破碎作用,而且在不同流向法向位置还会引起涡的合并和卷吸.     

平纹机织多元多层碳化硅陶瓷基复合材料的等效弹性模量预测

 针对平纹机织多元多层碳化硅陶瓷基复合材料,按照“从底向上”的顺序考虑了纤维丝/界面/基体尺度以及纤维束/基体/涂层尺度下的微结构有限元模型。采用能量法依次进行了两个尺度上的等效性能计算,首先在纤维丝/界面/基体的尺度上计算了纤维束的等效弹性参数,然后将这些参数代入到纤维束/基体/涂层尺度微结构模型中,计算得到复合材料的整体弹性常数。数值计算结果与实验结果吻合较好,验证了所提计算方法以及模型的有效性。     

考虑分子转动自由度的离散统一气体动理学格式

离散统一气体动理学格式（DUGKS）是一种适用于全流域模拟的有限体积方法。之前的研究考虑了分子平动自由度,验证了DUGKS在多尺度问题中的准确性及稳定性。本文基于Rykov模型方程构造了离散统一气体动理学格式,并采用Landau-Teller-Jeans转动能量松弛模型,可用于双原子气体从连续流动到稀薄流动的多尺度问题计算。测试了激波结构、超声速平板绕流以及超声速圆柱绕流等非平衡流动问题,计算结果显示出双原子气体分子中存在平动自由度与转动自由度对应的能量交换过程,并与统一气体动理学格式（UGKS）、直接蒙特卡罗（DSMC）方法的解以及实验值吻合较好。     

基于对比度和梯度分布的红外弱小目标检测

红外弱小目标检测技术是目标自动检测系统中的核心技术之一。在复杂背景以及强杂波存在的情形下,红外弱小目标检测往往会有高虚警率的问题。对于这一问题,提出了一种基于多尺度局部对比度与局部梯度分布的红外弱小目标检测算法,具有重要意义。相比于以前的算法,该方法利用多尺度局部对比度机制增强红外图像中的疑似红外弱小目标的区域,再利用红外图像的局部梯度分布信息对这些疑似红外弱小目标的区域进行判别,剔除其中的虚警区域,得到有低虚警率红外弱小目标检测结果。实验结果表明:该算法结果可靠,检测准确率高。可见,新算法可以有效地提高在复杂背景以及存在强杂波情形下红外图像中弱小目标的检测准确率。     

研发铝合金的集成计算材料工程

用于铝合金的集成计算材料工程是将微观(10-10~10-8m)、细观(10-8~10-4m)、介观(10-4~10-2m)和宏观(10-2~10 m)等多尺度计算模拟和关键实验集成到铝合金设计开发的全过程中,通过成分-工艺-结构-性能的集成化,把铝合金的研发由传统经验式提升到以组织演化及其与性能相关性为基础的科学设计上,从而大大加快其研发速度,降低研发成本。本文详细阐述了原子尺度模拟、相图计算、相场、元胞自动机和有限元等计算模拟方法及微结构表征和性能测定的实验方法,论述了其在铝合金研发中所发挥的具体作用。基于集成计算材料工程,提出了从用户需要、设计制备和工业生产3个层面研发铝合金的具体框架。通过2个应用实例,展示了集成计算材料工程在铝合金研发中的强大功能,这也为新型铝合金及其它新材料的设计和开发提供了新模式。     

多尺度网格细胞路径综合方法

为实现无人作战飞机(UCAV,Unmanned Combat Aerial Vehicle)认知导航的空间方位自主推算,提出了一种基于多尺度网格细胞的路径整合方法.该方法模拟背侧内嗅皮层(dMEC,dorsal Medial Entorhinal Cortex)的相同区域网格细胞放电特征相同、不同区域放电特征递增变化的特点,构建尺度递增的仿生多尺度网格图组,在各层中引入突触样式(synaptic pattern)计算各细胞权值,通过细胞的活跃度变化表征各网格层中位置的变化,并在各层分别实现路径整合,进而利用低尺度整合结果调整高尺度整合,提高空间位置的推算精度.实验结果表明,所提方法在一定的速度误差与方向误差范围内能够精确推算方位,具有较高的空间位置推算精度,并且方向误差值随运动方向变化呈锯齿状分布.