修正双尺度模型在非高斯海面散射中的应用

基于海浪在水平及垂直方向上的倾斜效应,应用修正的双尺度模型求解非高斯海面的电磁散射,在经典的一阶微扰散射系数上添加了一个附加散射系数项,它与非高斯海面的双谱函数成正比,且该项反映了海面后向散射系数在逆风和顺风向上观测结果的不对称性。在修正模型中还考虑了遮蔽函数、曲率效应等因素对散射结果的影响。最后应用修正的双尺度模型数值计算并讨论了非高斯海面后向电磁散射特性,修正模型下的计算结果与实验数据有较好的吻合。

利用双尺度模型的海浪极化SAR成像模拟

海浪极化SAR成像模拟对海面散射的研究有重要的意义。该文根据海浪随机理论进行了粗糙海面建模,利用海面的双尺度模型构造了包含涌浪的随机粗糙海面;同时考虑了大、小尺度的海面的影响。基于该海面模型,利用Bragg散射模型和几何光学近似法模拟了不同风速情况下海浪的极化SAR图像,并对海浪参数及SAR参数对极化图像的影响做了分析,得出了一些有益于海浪信息提取的结论。

聚合物熔体双尺度模型和SIMPLER方法在收缩流中的应用

采用宏细观双尺度模型描述了聚合物熔体的流动行为,实现了聚合物熔体宏观流变和细观哑铃大分子尺度间信息的传递。采用基于交错网格的SIMPLER-FDMS对双尺度模型进行求解,成功地计算了粘弹性熔体在4∶1平板收缩流动中的速度、压力以及应力的分布,得到了与实验数据和Renardy理论渐近分析结果相一致的结果。从而说明宏细观双尺度模型和基于交错网格的SIMPLER-FDMS算法在粘弹性熔体流动行为的数值模拟中是合理的和可行的。

角度截断双尺度模型模拟粗糙海面后向散射特性

针对传统双尺度法中尺度截断波数的选取尚无统一标准可依的情况,提出了一种基于局部入射角划分来选择相应的海面电磁散射计算方法的角度截断双尺度模型:局部入射角小于限定角(约为20°)时,使用基尔霍夫近似计算占主导的镜反射分量;当局部入射角大于限定角时,用微扰法处理小尺度粗糙度所支配的漫射分量。该模型充分利用了基尔霍夫近似和微扰法各自的优点,同时避免了选取截断波数的棘手问题。应用该模型计算并讨论了风速、极化状态以及风向对后向散射系数的影响,并与实验数据进行了比较,取得了较好的吻合,证明了该模型的有效性。

微观-介观双尺度模型下循环流化床内宏观流动

基于气体分子运动论和颗粒动理学,建立微观-介观尺度双尺度的稠密气固两相流流动模型.微观尺度考虑气体与单颗粒以及单颗粒间相互作用造成的能量和动量传递和耗散,介尺度考虑气体与颗粒团聚物以及团聚物间相互作用形成的能量和动量传递和耗散,同时考虑微观尺度与介观尺度间相互作用导致动量和能量的传递.模拟计算颗粒相浓度、速度等参数与实测值相吻合.

一种改进的随机粗糙地表的双尺度微波散射模型研究（英文）

该文提出一种新的双尺度(Modified Two-Scale Model,MTSM)粗糙度地表微波散射模型,采用小波包变换的方法将面上的粗糙度(z(x,y))变换到频域进行处理,粗糙度频谱的低频部分代表大尺度分量,高频部分代表小尺度分量,然后分别用基尔霍夫近似和小扰动模型来分别模拟大小尺度的粗糙度,考虑到小尺度的粗糙度是叠于大尺度粗糙度之上,模型在计算小尺度粗糙度的后向散射贡献时还考虑了大尺度起伏造成的几何倾斜。MTSM的解为大尺度粗糙度的基尔霍夫解加上几何倾斜修正后的小尺度粗糙度的小扰动解。最后采用改进的积分方程模型(AIEM)对MTSM做了初步的验证,结果表明在入射角qi<30°,粗糙度较小(ks=0.354)的时候,MTSM有比较好的精度。

基于深度的双尺度前背景分离模型

针对前景物体从图像背景中分离时错误率较高的问题,提出一个新的基于深度的双尺度前背景分离模型,利用图像内在特性(提取为拉普拉斯矩阵)及各物体的空间信息(由扫描设备得到的深度图像),较好地去除了前背景交界处颜色相似性造成的歧义。实验结果证明,该模型在视觉上能大幅度改进典型前背景分离模型的结果。

基于损伤力学方法的中周疲劳双尺度损伤模型

通常对于发生在高低周疲劳之间,损伤兼具弹塑性损伤特性的疲劳行为称为中周疲劳。本文将损伤力学方法与细观力学模型相结合,对双尺度代表性体积单元(RVE)的本构关系进行了合理假设,并分别研究了两个尺度的损伤演化规律。根据细观力学方法,考虑两相损伤的分别演化和互相作用,最终得到RVE的损伤演化模型。然后根据ABAQUS软件的接口与UMAT对接实现二次开发,建立了材料疲劳寿命预估的损伤力学——有限元解法。对铝合金LC4CS缺口件进行疲劳寿命预估以及损伤分析计算,预估结果均处于试验结果的两倍误差带内,验证了所提出双尺度模型的有效性。

双时间尺度电力系统动态模型降阶研究(二)——降阶与分析

电力系统是一个多时间尺度的大规模非线性系统 ,其稳定性分析非常复杂。在实际的电力系统稳定分析中 ,具有快变特征的电磁变量的动态通常被略去 ,通过系统降阶使稳定性分析得以简化。然而 ,一个十分重要的问题是在什么条件下系统的降阶不会引起质的错误。同时 ,降阶后的系统代数方程的特征也需要进行充分的研究 ,以便对降阶后的系统模型进行分析。文中以基于物理电路的计及快慢动态的电力系统奇异摄动模型为基础 ,研究了系统降阶的条件 ,得到了当系统负荷模型为感应电动机和并联线性阻抗时系统降阶对系统稳定分析不会引起质的错误的重要结论。另外 ,文中还证明了在上述负荷模型下 。

基于双尺度自动机模型的植物花序模拟

花序的模拟是“虚拟植物生长”的重要研究内容 .以往的研究主要集中在怎样应用“L系统”模拟植物花序 .但L系统用字符串表示的产生式具有难以理解和使用的缺点 ,特别是模拟花序的生长和开花顺序时 ,结构复杂且模型参数不易确定 .而“双尺度自动机模型”是一种基于植物生长机理的植物形态发生模型 .该模型结构简洁明了 ,形象直观 ,易于理解和编程实现 .该文以几种典型花序的模拟为例 ,探讨了应用双尺度自动机模型模拟花序的方法 .通过在双尺度自动机模型中引入“同步生长机制”和“重复生长机制” ,能够模拟所有植物学中给出的花序类型 .并通过应用“生长延时机制” ,实现了“向顶开花”和“向基开花”两种开花顺序的模拟 ,避免了L系统用成花信号控制的缺点 .最后通过与L系统的比较 。

基于GPU的虚拟植物生长的双尺度自动机模型实现方法

为提高双尺度自动机模型绘制植物图形的速度,给出其基于图形处理器(GPU)的并行实现方法。该方法将拓扑结构与归一化植物器官相结合构造三维植物图形:首先在GPU顶点着色器(vertexshader)中构造拓扑结构,然后在GPU几何着色器(geometryshader)中实现几何造型,最后将几何结构数据渲染到帧缓存中显示。选取植物学家给出的一株白杨进行基于GPU的生长模拟试验。结果显示,随绘制顶点数的增加,采用GPU进行绘制,相对CPU而言,其加速比可以从几倍扩大到十几倍以上。该方法可进一步应用于大规模自然场景绘制、虚拟农业等领域。

线性混合强化三维宏微观双尺度弹塑性模型及分析

宏微观双尺度弹塑性模型通过宏微观联系因子获得微观尺度上的塑性应变,它是探讨高周疲劳损伤累积及其破坏机理的有效理论方法。基于双尺度弹塑性模型基本理论,研究了宏观载荷作用下具有塑性强化机制的微观应力应变演变规律,编写程序算法实现了比例混合塑性强化微观应力应变滞回曲线的求解。利用有限元软件Abaqus建立了三维实体模型,通过弹塑性分析获得相应的应力应变及其等效应力应变滞回曲线。对比有限元与本文算法结果,验证并校核了双尺度模型算法的有效性。

多孔介质分形结构热方程的多重双尺度概率模型与数值模拟

多孔介质分形结构既含有大量微米量级甚至纳米量级的微孔隙,也含有大量厘米甚至米量级的宏观孔洞。如果又假设复相材料和孔隙的就位性及形状大小服从某一概率分布。此时无论是理论分析或是数值计算均非常困难。本文对此问题,初步建立多重双尺度概率模型,井给出数值实验结果。

宏微观双尺度运动裂纹模型面内拉伸下的解析解

研究裂纹动态扩展中宏微观因素相互作用机制与微观裂尖区的钝化效应。平面拉伸状态下,宏观主裂纹以恒定速度运动。通过一个介观约束应力过渡区,将宏观主裂纹与微观裂尖区相连接,由此建立了一个宏微观双尺度运动裂纹模型。应用弹性动力学与复变函数理论,分别在宏观与微观尺度下对该模型进行解析求解,获得了解析解。通过裂纹张开位移从宏观到微观的连续性条件与宏微观应力场协调条件,将两个不同尺度下的解相耦合,获得了计算宏微观损伤区特征长度的显式表达式。研究表明,运动裂纹的宏观应力场仍具有通常的r-1/2的奇异性。由于微观裂尖的钝化,微观应力场奇异性的阶次有所降低,与宏观应力场相比具有弱奇异性。双尺度运动裂纹模型中,可允许裂纹运动速度达到剪切波速,解除了经典运动裂纹理论中裂纹速度不能超过Rayleigh波速的限制。数值结果表明,介观损伤过渡区与裂尖微观损伤区尺寸,及裂纹张开位移等,与裂纹运动速度、材料性质、约束应力比、裂尖钝化角度等因素有关。

基于双尺度自动机模型的虚拟植物分支结构进化模拟

提出了一种实现虚拟植物分支结构进化模拟的方法。将遗传算法应用到双尺度自动机模型上,通过进化双尺度自动机,产生具有不同特征的植物分支结构。实验结果表明,本方法生成植物的结构性强,为模拟具有真实感且多样性的植物形态提供了一种新的途径。

点阵材料零件双尺度CAD模型研究

点阵材料零件是由周期性的点阵桁架组成的,是具有三维有序多孔结构的零件。它的CAD模型的完整表述是增材制造过程中的基础性工作。为了改善点阵材料零件设计和增材制造中零件信息表述方面存在的设计意图丢失等问题,将点阵视为一种具有宏观等效材料属性的材料,从而将由单一材料构成、结构复杂的点阵材料零件转化为由多材料构成、结构相较简单的等效材料零件,从宏细观两个维度上描述点阵材料零件的几何/拓扑信息和材料信息,建立完善的双尺度CAD模型。

径向井辅助前置液酸压裂缝扩展数值模拟

基于扩展有限元及双尺度连续模型理论建立径向井辅助前置液酸压裂缝扩展模型,引入偏离系数作为量化评价指标,分析各因素对裂缝形态的影响,并利用灰色关联分析方法明确主控因素。结果表明:径向井对前置液酸压裂缝扩展具有显著引导作用,裂缝优先沿径向井方向起裂并扩展一定距离,而后逐渐偏向最大水平主应力方向;径向井方位角、水平地应力差和地层弹性模量越小,径向井长度越长,偏离系数越小,径向井引导效果越好,其中水平地应力差为主控因素;当径向井方位角为15°时,前置液酸压裂缝沿着径向井方向扩展14.32 m后偏向最大水平主应力方向,径向井的引导效果最好,偏离系数为0.005。

基于相干的时变海面散射特性快速预估模型

针对传统的双尺度模型无法解决时变海面多普勒谱的快速计算问题,提出特高频(UHF)波段相干海杂波的散射特性快速预估模型,该模型基于面元散射的近似,在双尺度模型的基础上,假设每个面元的微尺度波可表示为一系列正弦毛细波,以此对每个面元的复反射系数进行修正。仿真验证结果表明,模型能够更精确地计算张力波对海面散射场的影响,不仅能有效模拟海杂波回波,而且有足够的精度来计算由实时场景演化产生的多普勒谱。

基于PAM-RTM的CFRP平板RTM工艺及孔隙缺陷仿真

树脂传递模塑(RTM)成型过程中不同工艺参数对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)构件质量和性能有极大影响。为了精准设计RTM成型参数,降低最终构件的孔隙缺陷含量,分析充模过程中两种尺度孔隙率的变化及在构件中的分布规律,基于PAM-RTM软件对CFRP平板模型RTM成型的充模及双尺度孔隙形成进行了仿真模拟。分析了不同树脂黏度、浇注压力对填充时间及宏观和微观孔隙分布、孔隙率的影响规律;在构件中选取了不同位置的横向轴线并对比轴上宏观/微观孔隙的含量及分布特征,分析随着距离浇注口位置变化孔隙率的变化规律。结果表明,在恒压浇注条件下,浇注压力越大,树脂黏度越小,填充时间越短;树脂黏度为0.1Pa·s、浇注压力为1.5MPa时,充模时间最小,为13.11s。宏观孔隙率随浇注压力升高而减小,微观孔隙率则相反。宏观孔隙在开始填充一段时间后形成,孔隙率最终在出胶口达到最大值;微观孔隙则在填充初始阶段开始形成,孔隙率随着填充距离增加逐渐减小。3条横向轴上两种尺度孔隙率的变化趋势相近;浇注压力影响宏观孔隙开始形成的位置及微观孔隙结束形成的位置,并影响填充结束时的最大宏观孔隙率和填充开始时的最大微观孔隙率。

基于电磁模型的宽带雷达海杂波信号建模与分析

该文针对时变海洋面雷达回波信号模拟问题,建立了一种包含电磁散射机理与雷达波形调制特征的海杂波雷达回波信号模型。该模型首先建立一组具有时变特征的海面几何样本,通过对改进双尺度面元模型的加速处理,实现各时刻海面散射数据的高效模拟,并通过与测试数据的对比证实了电磁计算方法的准确性,然后采用子脉冲形式建立宽带回波信号模型,并以各面元散射数据代替其复幅度从而完成雷达回波信号建模。通过仿真验证了模型的合理性与高效性,对海杂波数据的统计分析展示了脉冲压缩处理对杂波的抑制效果。该海杂波模型既考虑了海洋的复杂散射机理与运动特性,又具有一般宽带信号的形式,因此可同时为海洋散射现象的解释和信号处理算法的分析提供完备数据源。