基于反射型超表面的超宽带涡旋波生成

由于轨道角动量的模态正交性,涡旋波的应用已成为提升信道容量的关键。然而,现有的涡旋波产生装置存在带宽窄、效率低、结构复杂等缺点,不利于无线通信系统信号的高效传输。文章利用 Pancharatnam-Berry相位原理,提出了 1种用于产生涡旋波的反射型超表面,能覆盖 8.6~19.3 GHz(相对带宽 76.7%)的频率范围,且在整个工作频带内入射平面波转换为反射涡旋波的效率达 80%以上。为验证所提超表面结构的性能,模拟了由不同旋转角的单元结构组成的超表面反射阵列,在右旋圆极化波的激励下,产生了期望模式数 l= 2的轨道角动量涡旋波,其数值模拟结果与理论相符。提出的超表面具有工作频带宽、模式纯度较高、低剖面、易于制作等优点,为超宽带涡旋波的产生提供了新的参考。     

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。     

基于ELMD与改进SMSVM的机械故障诊断方法

机械振动信号携带大量重要的机械状态信息,然而机械故障振动信号在复杂工作状态下通常呈现非平稳、非线性特性。因此,从振动信号抽取和选择有效的机械故障特征、提高故障识别性能,成为机械故障诊断研究的热点。针对上述问题,本文提出了基于集成局部均值分解(Ensemble local means decomposition,ELMD)与改进的稀疏多尺度支持向量机(Sparse multiscale support vector machine,SMSVM)的机械故障诊断方法。该方法首先使用自适应非线性、非平稳信号处理方法 ELMD把多模态调制故障信号分解成为多个单模态解调信号,有效地增强了故障特征。把压缩感知和多尺度分析技术融合于故障模式分类中,提出改进SMSVM旋转机械故障识别方法,提高多类机械微弱故障数据模式识别性能。该方法融合稀疏表示、多尺度分析和SVM的优点,无需求解复杂的优化问题,易于推广至更多尺度SVM,具有计算量少、泛化性与鲁棒性好、物理意义明显等优点。人工数据和实验设备数据验证了本文算法的优越性。     

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。     

三维编织复合材料宏细观多尺度传热分析

近年来三维编织复合材料在航空、航天等领域得到了广泛应用,而热传导性能是其重要的物理性能之一。根据三维四向编织复合材料细观单胞模型,建立其热传导性能的宏细观多尺度模型,包括等效热传导系数的均匀化模型和温度场分布的多尺度模型;基于宏细观多尺度有限元算法,计算三维四向编织复合材料的等效热传导系数,并与实验结果进行对比;在此基础上,研究编织角和纤维体积含量对热传导系数的影响规律,并确定材料内部的温度场分布。结果表明:等效热传导系数与实验值吻合较好,细观单胞模型能较为真实地反映三维四向编织复合材料的结构构形,宏细观多尺度方法能有效预测三维编织复合材料的热传导性能,并且能有效捕捉材料内部的局部振荡效应。     

液体燃料在毛细管出口扩散火焰燃烧特性

为了解微尺度扩散火焰燃烧特性,选用液体燃料,进行燃烧实验,并利用理论模型对层流火焰高度进行了预估。结果表明:毛细管层流扩散火焰尺寸随燃料流量的增加而增大,水平方向当流量大于50μL/min时,由于燃料蒸发不完全,会有液滴喷出,火焰尺寸增长速度变小;竖直方向受浮力影响,火焰高度被拉长,远大于水平方向。火焰尺寸越大,振荡越剧烈,表现为振荡周期随流量的增加而减小,且竖直方向小于水平方向。燃料含碳量影响火焰特性,含碳量越多,火焰尺寸越大,火焰越明亮,振荡越剧烈。流量较大时,含碳量较多的煤油会向管口周围喷射燃料,形成剧烈振荡的不稳定火焰。竖直方向火焰高度与管口处燃料蒸汽雷诺数成正比,Roper模型预估结果与实验结果相近,可用于计算液体烃类燃料在竖直方向的层流扩散火焰高度。      

粗糙度对不同尺度的双层壁结构冲击换热特性影响

为了探讨精密铸造涡轮叶片内部表面粗糙度对冲击换热特性的影响,数值模拟研究了粗糙度分别为0μm,10μm,20μm,30μm,冲击雷诺数为1×10~4~5×10~4,大、小两种尺度的双层壁结构靶面换热系数。采用瞬态液晶技术测量了大尺度模型粗糙度为0μm时靶面换热系数。结果表明,大尺度光滑靶面换热系数数值模拟结果和实验数据吻合较好。两种尺度的光滑壁面换热系数经无量纲处理后基本相同。粗糙度增加使小尺度靶面换热系数增大,冲击雷诺数越大,粗糙度对换热系数影响越明显,冲击雷诺数从1×10~4增加到5×10~4,相比于光滑靶面,粗糙度为30μm时平均换热系数提高了6%~48%。粗糙度对大尺度靶面换热系数影响非常小。     

湍流等离子体尾迹雷达散射截面的计算及其影响因素分析

针对一阶畸变波Born近似模型,深入分析了湍流内外尺度和电子数密度脉动值对雷达散射截面的影响,并且给出了关于湍流外尺度的一个经验的,能被工程上较好使用的公式.在以上分析的基础上,计算了几种高程条件下再入小钝头锥体等离子尾迹的雷达散射截面,与已有实验结果进行了对比分析.分析和计算结果表明,湍流的外尺度和局部电子数密度值对雷达散射截面值影响较大;湍流内尺度变化的影响不大.     

FBG传感器在微尺度计量中应用的前景

基于作者先前的实验数据和目前用FBG进行动态应力测量研究的实验，提出了把FBG传感器应用于微尺度计量领域的新概念，并展示了FBG在微尺度计量中应用的前景；简述了温度和应力同时测量的技术应用于分离和消除温度漂移的干扰；总结了动态应力产生布拉格波长偏移的解调装置并提出用其实现微尺度计量所需要的高分辨力的布拉格波长解调方法。     

一种应用Partial Hausdorff 距离的多尺度图像配准方法

基于图像边缘特征提取的PartialHausdorff距离的配准方法,可以有效抑制由于多传感器的成像特性差异、边缘特征提取等原因对配准的影响。本文对基于PartialHausdorff距离的图像配准方法作了改进,采用多尺度的配准方法,避免了PartialHausdorff距离准则引起的无值和多值性问题,而且显著减少了计算量,实现了PartialHausdorff距离准则对于图像配准的优点。