气助式直接喷射喷油器动态喷雾场数值模拟及试验

为了研究小型飞机发动机气助式直接喷射(air-assisted direct injection,AADI)喷油器喷雾形态及发展规律,采用数值模拟和高速摄影技术对其动态喷雾场进行研究.以锥阀运动的物理学模型为数值计算的移动边界条件,结合动网格技术对AADI喷油器动态喷雾场的速度分布、静动压分布和不同时刻雾化颗粒的空间分布进行动态数值模拟分析.以0.2ms为步长,对3.0ms内不同锥阀开启时刻的喷雾形态、雾化颗粒和贯穿距离进行了试验和仿真对比分析.结果表明:采用CFD仿真模拟技术可对AADI喷油器动态喷雾场的速度分布、压力分布、喷雾形态等参数进行定性分析,有利于揭示喷雾的发展规律,同时通过对喷雾粒径和贯穿距离的定量对比分析,表明了仿真计算的精确性,数值模拟计算与试验结果误差小于5%,满足工程应用的要求.      

一种简单可靠的昆虫扑翼运动图像序列自动分析方法

目前高速摄影相机和多相机系统广泛地用于记录昆虫奇妙的飞行运动,然而分析这些运动图像序列的方法却不能让人满意.提出并测试了一种简单可靠的昆虫飞行图像的自动分析方法.该方法充分地利用了图像序列中相邻两帧间的差别,可自动提取出昆虫的特征点(翼尖点,翼根点,头部端点,腹部端点)和轮廓线(翼前缘轮廓,翼后缘轮廓).采用MATLAB实现并使用虚拟昆虫和真实昆虫运动图像序列测试了该方法.测试结果表明,该方法简单可靠,无需人工干预,不针对特定昆虫,运算量也较小,且能够提供较好的识别结果,甚至在处理昆虫的身体和翅膀部分重叠或者昆虫的翅膀图像呈现明显的透明的图像序列时候结果依然不错.该方法给昆虫图像的形态学特征自动识别难题提供了一个切实可行的解决方法,节省了昆虫扑翼运动图像的分析时间.     

活齿传动啮合副的滑动情况研究

活齿传动是一种强度和可靠性都很高的新型少齿差齿轮传动,近年来得到了广泛的研究和应用.然而该传动在使用过程中存在着传动效率低、啮合副容易磨损等问题.由于活齿传动中“活齿”及转臂轴承外圈都具有局部自由度,本文首先提出了滑动系数的概念。通过用数值法对轮齿各啮合副之间的运动关系、摩擦性质及润滑状态等复杂因素的综合分析与联立求解,深入地研究了啮合副间的打滑情况和润滑状态,并全面讨论了各种因素对活齿打滑的影响。文中采用高速摄影技术对活齿的实际运动情况进行了观测,结果与数值法的结论基本一致。研究结果表明,该传动的啮合副特别是活齿与保持架之间的相对运动情况不利于动压油膜的形成,因此摩擦损耗较大,从而揭示出活齿传动效率低、易磨损的内在原因,为活齿传动的进一步改进提供参考。     

国外航天摄影系统及其测图应用

地形图包含三类信息:地物要素、平面和高程数据。根据地形图要求,分析航天摄影系统的特点、摄影测量处理的实践及其效益。分析表明航天摄影测量具有速度快、成本低,尤其适宜于困难地区测图的优点,并可用于1:50000～1:100000比例尺地形测图。     

航拍视频的多向条带拼接算法

无人机航拍视频中经常出现航向频繁改变的情况。基于条带的视频拼接算法尽管在处理速度上有很大优势,但是限制了相机的拍摄方式,主要处理平动相机拍摄的视频。用于采集全景图信息的纵向条带如用来扫描非平动场景会使效率降低甚至失效,所以不能直接拼接航拍视频。针对该问题,本文提出一种多向条带拼接算法,通过量化场景运动方向到预先定义的多个区间,分情况选取最佳方向的条带,控制了条带扫描方向与场景运动方向之间的最大夹角,从而避免了采集效率的降低。实验结果表明这种方法能有效拼接航向变化的仿真视频,全景图结果覆盖的场景范围大于原算法,证明了算法的有效性。     

基于改进SSD算法的航拍目标检测算法研究

研究基于深度学习技术的无人机航拍图像目标检测算法,首先介绍目标检测算法SSD(Single Shot MultiBox Detector),并对其特征提取网络进行改进,采用稠密特征提取网络替换原网络的主干特征提取网络,提高算法的特征提取能力,从而提升了算法的检测精度。针对网络实时性问题,在算法中引入分组卷积,极大地减少了网络参数量,提升了网络推理速度。为解决训练中出现的正负样本不均衡问题,利用焦点损失（Focal Loss）改进了原算法的损失函数,进一步提升了网络的收敛速度和精度。最后,通过仿真验证了改进算法在目标检测精度上的优越性。     

沙粒蠕移运动速度测量及其统计分析

对大气边界层风洞中沙粒蠕移运动进行了高速光学测量并获取了数字图像序列.经过非负图像减法、自动阈值法及双向粒子追踪算法的依次运算,提取了足量的有效蠕移运动轨迹.从轨迹信息中获取了蠕移速度并进行统计分析,结果表明了以起动方式划分的两种蠕移运动的比重特性及其随摩阻风速的变化规律:流体起动蠕移代表整个蠕移运动的稳定变化部分,而碰撞起动蠕移代表动态变化部分;随着摩阻风速增大,前者比重减小,后者比重增大;在摩阻风速超过临界值之后,蠕移运动的主导形式从流体起动转化为碰撞起动.     

基于视觉原理的运动物体空间姿态测量技术研究

针对物体运动姿态的测量问题,以提高姿态求解方法的便捷性和准确性为目的,研究了一种基于双目视觉相机高速摄影测量物体姿态的测试技术。为实现该测量,使用高速相机获取同步影像,利用特征点间的几何约束关系,通过姿态优化算法确定被测物体空间姿态。试验结果表明：该方法正确、可靠,测量频率达到100帧/s,姿态角测量误差小于0.04°。     

风沙流中沙粒相浓度的高频测量

在大气边界层风洞内采用高速CMOS相机记录了定常来流条件下运动沙粒的图像。根据二进制图像标记像素的连通性,从数字图像中提取相机拍摄区域内沙粒的数量N,由此计算得到风沙流的瞬时含沙量q。获取图像的同时,使用恒温式热线风速仪MiniCTA配合55R49热膜探头测量观测域上方主流位置和跃移层顶部附近的风速变化。实验结果表明,即使在定常风速下,瞬时含沙量也是非稳定的,为了真实的记录瞬时含沙量的变化,测量频率至少需要在100Hz以上。定常风速下,高浓度风沙流含沙量的最大波动幅度可达到其时均值的50%以上;而当定常来流风速值在沙粒起动风速附近时,低浓度风沙流的含沙量具有明显的间歇性。     

动态彩色纹影流动显示

对动态彩色纹影技术作了深入细致的阐述，并把此项技术广泛应用于超音速流场中捕捉激波等试验研究中，提供了一些实际应用的典型的流场彩色纹影照片，为波动理论研究提供了重要的实验图像（如波阵面的包波结构等）。