三维辐射传输模式分析非均匀云对天空辐射场影响

为了解非均匀分立云体分布状况下的天空辐射场与无云晴空辐射场的差异,本文借助一个三维辐射传输数值模式SHDOM模拟了离散云块分布条件下的天空辐射场分布,重点分析不同云况分布情况下"非云"大气的辐射分布特征,并将该区域与无云晴空大气辐射场的相同区域进行了比对。工作主要从辐亮度以及450 nm/650 nm的辐射比两参数入手进行讨论。研究发现,相对无云晴空大气,云的存在会对周围"非云"大气散射辐射产生影响,影响程度与云量、云及气溶胶光学厚度等参数相关。数值模拟结果表明,在云量不太大的条件下,无云视场空间的大部分辐射值与无云晴空相比变化很小,集中在±2%之间。这一结果表明,已有的一维均匀大气辐射传输模式运算结果所得云与非云相元的判据基本适用于非均匀分布的有云大气。另一方面,模拟结果表明我们也完全可以利用非均匀有云大气中的无云视场观测结果进行大气气溶胶等晴空大气光学特征的探测研究。

PCU-Net:基于改进PCN的点云补全均匀算法

激光雷达采集的点云数据往往是稀疏且无序的。对于需要通过处理三维点云的研究来说,直接处理激光雷达采集的数据容易产生差错,需要对采集的点云进行预处理。现有算法致力于恢复点云的拓扑结构,忽略了稀疏的点云容易丢失特征信息。针对上述问题,提出了一个神经网络,可以将原来残缺、稀疏的点云生成为完整、密集、均匀的点云,称为点云补全均匀化网络(Points Completion Uniform Net,PCU-Net)。该网络基于点云补全网络(Point Completion Network,PCN)引入了一种能够快速提取全局特征的轻量化结构,并在解码器中补全和稠密化点云。还提出了一种精炼器模块,从输入中保留原始细节,通过最远点采样(Farthest Point Sampling,FPS)和点特征残差网络均匀化点云。在开源数据集Visionair上通过实验对比,该算法在点云补全上较目前主流补全算法有所提升,并在点云均匀化和稠密化上取得良好的效果。

AGCM中云的不均匀性作用的初步研究

利用ISCCP的云不均匀性资料,探讨了云不均匀性在AGCM中的作用,分别考查了不均匀云光学厚度的贡献、单次散射反照率和不对称因子的贡献,以及3个因子的总贡献。研究表明,考虑云不均匀性效应后,AGCM模拟的气候场有着较为明显的变化。由于不均匀云光学厚度对短波辐射场的贡献与不均匀云单次散射反照率和不对称因子这两个因子对短波辐射场的作用基本上是相反的,从而造成同时考虑3个因子作用时,云的不均匀性效应对辐射场的直接作用很小,但可通过云水场的改变来间接影响辐射场。研究清楚地显示了云-辐射相互作用的复杂性,云的全面正确处理对模式模拟能力的提高非常重要。

基于均匀高斯云模型的反恐作战能力评估

针对反恐作战能力评估中模糊性和随机性并存的特点,引入云模型的概念,探索一种可行的反恐作战能力评估方法。首先在综合分析武警部队遂行反恐作战任务特点、处置原则、力量编成的基础上,给出基于云模型的反恐作战能力评估框架,研究了指标提取、指标体系构建和指标赋权方法,进而提出一种基于U-GFCM(UniformGaussian Cloud Model)的评估方法,实例分析表明该方法能够对分队反恐能力给出科学直观的评价结论。

一种基于云模型的不确定性数据的建模与分类方法

不确定性是数据的本质特征,它的产生可能来自于样本误差、更新延迟或重复测量等,对不确定性数据的分析在越来越多的领域得到了关注。传统的不确定性数据的数据项被表示成一个值域及其上的概率分布函数。由于不确定性数据存在模糊性与随机性,传统的概率分布函数难以准确定义不确定性数据的实际分布,因此利用云模型中云滴的分布提出一种不确定性数据的云建模过程,并通过云综合与云相似度计算来实现不确定性数据的分类。云模型能有效地将数据的随机性与模糊性融合在一起,能更真实地反映数据的实际分布,从而实现有效的数据分类。实验结果也证明了此种方法的有效性。

基于虚拟点的反应流Navier-Stokes特征边界条件及其应用

针对通风条件下大尺度加氢站事故模拟,从一维局部无黏特征分析出发,发展了使用虚拟点的三维反应流Navier-Stokes无反射特征边界条件,通过引入横向项和化学反应源项,有效消除了火焰面、亚声速流场与计算域边界相互作用时产生的非物理反射,实现了计算域边界处通风条件的无反射施加,提高了开放空间数值模拟的计算效率.通过开展51 m×51 m×10 m加氢站中长管拖车、加注机意外氢气泄漏扩散的数值模拟,给出了多种风况下可燃气云扩散结果,探究了通风条件及复杂环境对可燃气云发展规律的影响,对潜在危险区域进行了定量分析,并选取最危险氢气泄漏扩散结果开展高度非均匀气云爆炸的数值模拟,对不同设备处接收的超压和冲量进行了定量转化,完成了加氢站典型事故的风险评估.

结合密度阈值和三角形组逼近的点云压缩方法

针对非均匀采集点云数据压缩中压缩精度和压缩时间较难权衡的问题,提出一种结合密度阈值和三角形组逼近的压缩方法,并且用八叉树划分得到的非空体素来设置密度阈值以构造三角形组,实现点云表面模拟。首先,根据体素内点的分布确定三角形组的顶点;接着,排序顶点以生成每个三角形;最后,引入密度阈值来构造平行于坐标轴的射线,根据射线与三角形的交点来生成不同密度区域上的细分点。采用dragon、horse、skull、radome、dog和PCB点云数据,对改进区域重心法、曲率压缩法、改进曲率分级法、K近邻长方体法和所提方法进行对比实验。实验结果表明,在相同体素尺寸下,所提方法的特征表达效果优于改进区域重心法;在压缩率接近的情况下,所提方法在时间效率上优于曲率压缩法、改进曲率分级法、K近邻长方体法;在压缩精度上,所提方法所建模型最大偏差、标准偏差和表面积变化率皆低于改进区域重心法、曲率压缩法、改进曲率分级法和K近邻长方体法所建模型。实验结果表明,所提方法在较好地保留特征信息的同时,可在较短的耗时下对点云实现有效压缩。

IAP AGCM中短波辐射方案的改进研究II·短波辐射方案的改进

在Version 2的基础上,对短波辐射方案进行进一步的改进:引入了新增非灰体气体吸收效应、冰晶粒子形状效应和尺度效应以及云的不均匀性效应(称为Version 3)。数值模拟试验结果表明:Version 3能更好地模拟出全球冬、夏季的降水场、海平面气压场及地表气温场的主要分布特征,并且能相当准确地反映出这几个场的季节性变化特征。Version 3对这3个场的模拟能力明显优于原版本(Version 1)。此外,它对东亚地区的季风降雨具有很好的模拟能力,能较好地反映东亚区域降水的季节性变化。可见,Version 3为进一步研究云-辐射相互作用提供了很好的模式基础。本工作还清楚地表明,模式的进一步发展必须进行对相关物理过程中各个因子的更精确刻画,只有这样,模式才能得到更好的模拟能力。

马尾松粉尘云最小着火能点火延迟时间的研究

以常规工艺条件下的马尾松(Pinus massoniana)砂光粉(200目筛下混合粒径、含水率8%)为对象,以3个喷粉压力(200kPa、250kPa和300kPa)压缩空气分别对6个质量浓度(500g/m^3、750g/m^3、1000g/m^3、1250g/m^3、1500g/m^3和1750g/m^3)的粉尘进行分散喷吹试验,采用高速摄像获得粉尘在哈特曼管内分散状况,通过帧频图像对粉尘分散均匀性进行评价,确定粉尘均匀分散的瞬间,以此作为测定MIE的点火延迟时间。研究表明:1)试验采用三个喷粉压力在哈特曼管内对6个粉尘浓度进行分散喷吹,能够在极短的瞬间捕捉到理想的分散状态;2)相同的浓度条件下,点火延迟时间随喷粉压力的增大而缩短,喷粉压力分别为200kPa、250kPa和300kPa时,准确点火延迟时间应分别在82～88ms、66～72ms和58～62ms范围;3)在相同的喷粉压力下,浓度增大使得延迟时间先增大后减小。