Research of sine waveguide slow-wave structure for a 220-GHz backward wave oscillator

A watt-class backward wave oscillator is proposed, using the concise sine waveguide slow-wave structure combined with a pencil electron beam to operate at 220 GHz. Firstly, the dispersion curve of the sine waveguide is calculated, then, the oscillation frequency and operating voltage of the device are predicted and the circuit transmission loss is calculated. Finally, the particle-in-cell simulation method is used to forecast its radiation performance. The results show that this novel backward wave oscillator can produce over 1-W continuous wave power output in a frequency range from 210 GHz to 230 GHz. Therefore, it will be considered as a very promising high-power millimeter-wave to terahertz-wave radiation source.

基于改进正余弦算法的抱杆结构优化

抱杆是组立输电铁塔的特种起重设备.以最小质量为优化目标,杆件的截面尺寸、辅材连接方式以及摇臂节点坐标为优化变量,许用应力、位移和屈曲系数为约束条件,建立抱杆优化设计模型.提出一种改进的正余弦算法(improved sine cosine algorithm,ISCA),开展抱杆尺寸、形状和拓扑优化.引入Lévy飞行增强算法全局搜索能力,采用精英引导策略增强算法局部搜索能力,使用贪婪选择策略更新最优解.算例表明ISCA能够有效求解空间桁架结构的优化设计问题.

基于改进天鹰的三维室内多层结构定位算法

在面向一些大型商超、医院、教学楼等大规模室内多层结构定位中,针对多层WSN结构的非测距定位问题,提出一种基于改进天鹰的三维室内多层结构定位算法IAODV-HOP算法。首先,为节点划分3类通信半径以细化跳数,同时利用最小均方差和权重因子修正节点的平均跳距。其次,用IAO算法对未知节点坐标进行寻优,通过佳点集策略对种群初始化,解决天鹰算法因初始种群随机分布而导致的种群的质量和多样性难以保证的问题,并且在局部搜索中加入黄金正弦的搜索策略完善种群的位置更新方式,增强了算法的局部搜索能力。通过仿真实验,本文所提算法IAODV-HOP相较于传统3D-DV-Hop、PSO-3DDV-Hop、N3-3DDV-Hop以及N3-ACO-3DDV-Hop算法,归一化平均定位误差分别下降70.33%、62.67%、64%、53.67%,表现出更优的性能,具有更好的稳定性和更高的定位精度。

一种可调式正弦曲线绘图仪设计与分析

正弦曲线在日常教学中应用广泛,但目前教仪中没有一种能快速而精确绘制正弦曲线的绘图教具。一般课程教学中常采用徒手绘制的方式,所得到的图形既不精准又不美观。针对这一现象,设计一种能绘制不同振幅、周期及初相角的正弦曲线绘图仪,可应用于信号处理中的模拟信号、物理的简谐运动、交流电的电压改变等正弦曲线的研究和教学使用中。通过分析并验证该装置具有结构简单紧凑、操作灵活方便等特点,可有效满足课堂教学和学生学习质量要求。

Sine-Gordon方程的多辛Leap-frog格式

非线性发展方程由于具有多种形式的解析解而吸引着众多的研究者,借助多辛保结构理论研究了Sine-Gordon方程的多辛算法.利用Hamilton变分原理,构造出了Sine-Gordon方程的多辛格式;采用显辛离散方法得到了leap-frog多辛离散格式,该格式满足多辛守恒律;数值结果表明leap-frog多辛离散格式能够精确地模拟Sine-Gordon方程的孤子解和周期解,模拟结果证实了该离散格式具有良好的数值稳定性.

基于CNN的卫星内部结构频域响应间接测量方法

针对生产线卫星脉动式快速生产的要求,为解决力学试验步骤烦琐且内部结构响应测量困难的问题,提出基于卷积神经网络(CNN)的卫星内部结构响应深度学习间接测量方法。分别对生产线I型卫星与成熟的Ⅱ型卫星进行正弦扫频试验,提取结构加速度频域响应信息,并利用基于CNN建立内部结构响应的间接测量模型验证所提出方法的可行性。结果表明该方法对两种型号卫星内部结构响应的间接测量总体精度分别达到了95.8%与96.9%,具有较强的工程应用潜力。

基于正余弦耦合的三轴速率平台控制结构优化

针对三轴速率平台进行三自由度的动态摇摆时出现的平台台体线性漂移问题,提出了一种基于正余弦耦合的三轴速率平台稳定回路控制结构优化方法。当三轴平台进行三自由度摇摆运动时,由于框架间角运动激励的物理耦合和角运动解耦激励的数学耦合,平台台体会产生动态漂移。首先建立三轴平台的角运动输出模型,再根据传递特性将平台基座上的角运动代入到台体伺服控制回路中得到交叉耦合误差项。其次,对比三轴速率陀螺平台和三轴位置陀螺平台在稳定回路控制结构上的异同,分析动态摇摆条件下造成平台台体出现正余弦耦合误差和台体大漂移率误差的形成机理,根据误差源进一步对三轴速率平台的稳定回路控制结构进行了设计优化。最后通过仿真和三自由度转台摇摆试验可见,摇摆过程中不再出现框架角的较大线性漂移,验证了稳定回路结构优化的正确性。

基于改进蝴蝶优化算法的工程应用

为解决经典蝴蝶优化算法易陷入局部最优、收敛速度慢的缺点,提出一种融合折射反向学习和黄金正弦分割指引机制的改进蝴蝶优化算法。融入黄金正弦指引机制来引导粒子飞行方向,可以增强算法的局部探索能力,帮助蝴蝶更快地找到食物;引入折射反向学习,提高种群多样性并实现对更多区域的勘探,再对参数自适应化后,算法的全局和局部平衡效果也有所改善。本研究通过对10个不同特征的测试函数以及三杆工程设计问题(Three-Bar Truss)进行实验和测试,测试结果均表明改进后的算法在寻优中具有更好的收敛速度和寻优精度,还进一步验证了改进方法的功能性。

基于正弦结构元素的自适应Top-Hat变换及发电机特征振动信号增强检测

提出了一种基于正弦结构元素的自适应改进Top-Hat变换方法,并将其应用至发电机定子特征振动信号的增强检测中。该方法通过嵌套遍历循环确定使特征振动信号频率成分能量占比最大的最优结构元素幅值和长度,结合自互补Top-Hat变换来实现对发电机特征振动信号的增强检测。动模实验机组MJF-30-6定子匝间短路的实测信号处理结果表明,该文所提方法能够同时提取和增强定子的2倍频、4倍频和6倍频这3个特征振动信号,给故障的识别和诊断提供了方便,具备参考价值和积极意义。

岩性及岩体结构对斜坡地震加速度响应的影响

斜坡岩体的岩性及岩体结构是斜坡在地震作用下产生变形破坏的主要控制因素。基于振动台模型试验,对4个斜坡模型探讨了这2个因素对斜坡地震动力响应的影响。岩性包括强度相对较高的硬岩和强度相对较低的软岩,对这两种岩性的斜坡又分别考虑了不含结构面的均质斜坡和含水平层状结构面的斜坡。基于传感器采集到的大量数据,以主频相近的天然地震波和10 Hz正弦波加载为分析工况,获得了以下几点认识:(1)4个模型斜坡坡面和坡内的水平向加速度均具有高程放大效应,尤其是软岩斜坡坡顶放大效应最显著;(2)软岩斜坡对水平向加速度的高程放大效应强于硬岩斜坡,尤其是在均质斜坡中表现最显著,均质软岩斜坡的高程放大效应呈现出明显的非线性特征;(3)当加载方向与水平层面平行时,含水平层状结构面的斜坡比均质斜坡产生了更强的高程放大效应,且在软岩斜坡中体现最显著;(4)岩性差异对斜坡水平向加速度高程效应的影响比结构差异的影响更为显著。研究结果为岩质斜坡的抗震设计提供了一定参考。

单帧FFT法在正弦扫描结构动特性试验数据处理中的应用

在正弦扫描结构动特性试验中,当扫描速率过快时,传统的Hilbert法和同相正交分解法处理结果误差较大。针对上述缺点,采用了单帧FFT法,并通过单自由度理论仿真算例和试验对方法进行验证。研究表明单帧FFT法具有更好的精度,处理结果的频率和幅值受试验扫描速率影响小,且没有"旁瓣效应",是一种更为有效的正弦扫描结构动特性试验数据处理方法。

基于DSP的AM/FM调制器实验模块的实现

采用DDS技术实现了基于DSP的模拟调制实验模块。包括系统的硬件和软件设计,模拟调制原理,DSP实现模拟调制的方法,同时采用单象限正弦波形存储器结构对DDS模块进行了改进,提高调制器的性能。最后对系统功能和性能进行了测试,结果满足设计要求,非常适合学生对DDS和模拟调制原理的学习以及进一步的开发。

650GHz正弦波导返波管的模拟计算

提出了一种利用正弦波导慢波结构设计的太赫兹频段大功率返波管的新方案。3维粒子模拟研究结果显示：在20 kV的工作电压和5 mA的驱动电流下,该返波管在645.9 GHz频率处将具有1.55 W的峰值功率输出,互作用效率为1.55%,频谱纯净,输出模式为TE10模。通过在15~25 kV之间进行电压调谐,可获得80 GHz的调谐带宽,且峰值输出功率都在1 W以上。

加载波形对钢桥典型构造细节疲劳性能的影响

对既有铁路钢桥构造细节进行梳理分析,选择十字形焊接接头、盖板端焊缝、U肋纵向角焊缝等典型的构造细节,研究其在不同加载波形条件下的疲劳性能。首先,根据三种典型构造细节在实桥中的受力特征和实验室加载条件,设计能够反映实桥受力特征的试件,建立有限元模型,验证试件设计的合理性,掌握试件的应力分布状态和应力集中程度。然后,开展矩形波和正弦波加载条件下三种典型构造细节的疲劳试验。最后,对三种典型构造细节的疲劳试验结果进行分析,掌握了加载波形对于构造细节疲劳性能的影响程度,可为我国铁路钢桥的设计和评估提供依据。

正弦波形填料基底上液膜的研究及热经济性分析

为研究正弦波形填料基底上液膜的流动、传热特性及不同结构该基底的冷却效果对电厂热经济性的影响,通过建立合理的物理模型,运用Fluent软件对不同振幅、波长和倾斜角度条件下正弦波形填料基底上的冷却液膜进行了数值模拟.以数值模拟的出口水温为计算依据,通过热力计算分析了不同正弦波基底结构对全厂热经济性指标的影响.结果表明:倾斜角度、振幅不变时,随着波长的增加,基底上液膜的厚度变薄,出口水温升高;波长、振幅不变时,倾斜角度的增大使得基底上液膜的厚度增加,出口水温降低;倾斜角度、波长不变时,随着振幅的增大,基底上液膜的厚度变厚,出口水温降低.

正弦振动试验及结构响应数据处理方法

文章介绍了航天器动力学环境试验中常用的正弦振动试验技术及其试验过程中结构响应测量的数据处理方法,特别就数据处理的4种峰值计算方法作了较详细的阐述。

由正弦结构图产生的莫尔条纹各影响因素分析

莫尔技术以其特有的优点在光电三维面型测量中占有举足轻重的地位。正确理解各种影响因素对莫尔条纹的影响 ,对莫尔技术的正确应用有着重要的指导意义。分析了由正弦结构形成莫尔信息的几种方式 ,详细地研究了影响此种莫尔信息的几种因素———频率、相位、幅值、背景光强、结构间夹角等。得出了一些有意义的结论 ,给出了正确应用莫尔信息的一般原则。

正弦扫频振动台试验的虚拟设计

通过理论推导,获取了正弦扫频函数的精确数学描述。通过数值仿真,获取了振动台试验夹具的选取原则,即夹具和试验件的固有频率比应满足3.0或以上;同时,根据计算结构可知,两结构的组合体固有频率较两结构固有频率的较小值小。由考虑振动台面耦合作用的结构正弦扫频振动的数值仿真分析可知,结构在正反向的正弦扫频激励下的动力响应差异不大,但在结构正弦扫频振动台试验设计时应根据台面的动力特征确定是否考虑振动台面对结构动力响应的影响并进行修正。以上结论可为航天产品正弦扫频振动台试验的设计及动力时程仿真提供理论依据。

振动剪切作用下聚合物熔体的非仿射网络结构模型——非仿射网络结构模型的精确性及其推广

通过定量比较来进一步检验在本课题第二部分[1] 所建立的纯振动剪切作用下聚合物熔体非仿射瞬态网络结构本构模型的精确度 ,研究表明其精确度比仿射网络结构模型的要高。同时 ,为了与实际物理场相结合 ,将这一纯振动剪切力场作用下的聚合物熔体非仿射瞬态网络结构本构方程推广到稳态剪切流上平行叠加正弦振动后的力场(也称正弦脉动流场 )中去 ,并结合毛细管动态流变仪来进一步验证这一模型的精确性。实验证明 ,在正弦脉动流场中 ,非仿射瞬态网络结构模型的理论值与实验值具有较好的一致性。

sin函数波形曲线结构参数对半固态铝合金浆料温度场的影响

半固态浆料的制备是半固态加工技术的基础和关键。sin函数冷却法制备半固态金属浆料是一种新型半固态浆料制备方法。利用数值模拟技术,分析了半固态2A12金属浆料流经正弦波形通道时温度场的特点。研究表明,当低过热2A12铝合金熔液流经正弦波形通道时,熔液受到型壁激冷形核,同时液流受到正弦波形约束,发生强烈的自搅拌。