地球旋转效应对X-型内孤立波间波-波相互作用的影响

本文使用带旋转项的Kadomtsev-Petviashvili(KP)方程,将X-型波作为初始条件,进一步研究地球旋转对其的影响,并简要描述了KP方程和初始X-型波的表达式以及求解KP方程的边界条件和数值方法。从已经观测得到的波-波相互作用的形态中,选择了其中出现频率较高的3种进行研究,并得出演化结果。本文的研究结果可以加深我们对内孤立波动力学的理解,对海洋资源的开发利用和国防建设具有一定的意义。

基于心理旋转效应的小半径公路长隧道视觉环境优化研究框架

小半径公路长隧道内部为典型弱视觉参照环境,极易诱发驾驶人心理旋转效应,难以准确辨识隧道线形、隧道轮廓和交通信息,驾驶绩效降低,行车风险增大。为缓解驾驶人心理旋转效应,提升小半径公路长隧道交通安全水平,从其视觉环境典型行车安全问题出发,提出基于心理旋转效应的小半径公路长隧道视觉环境优化研究框架。结果表明:小半径公路长隧道视觉参照系具有诱导信息过渡剧烈、违背驾驶期望和冗余性欠缺等特点,突出表现为视线诱导信息不连续、局部视觉参照信息与整体视觉环境信息不一致、轮廓诱导信息与线形诱导信息协同作用差等方面。根据空间路权、驾驶人因和驾驶任务等评价要素,结合视知觉恒常性、整体优先性、多层次诱导等理论,提出构建恒常稳定、连续一致、信息冗余的视觉参照系的优化思路。总结提出通过布设多频率、多尺度、多形状的视线诱导设施,利用局部视觉参照元素构建与整体行车环境信息相连续一致的参照线索,加强轮廓诱导与线形诱导,借助高位、中位与低位诱导信息的协同作用构建信息冗余的多层次视觉参照系,有效缓解心理旋转效应带来的负面影响,达到行车安全、舒适、低成本、可持续的优化目标。该研究可为小半径公路长隧道、小半径光学长隧道的交通安全提升提供理论依据。

Magnus效应旋转圆柱水动力性能分析

为研究Magnus效应旋转圆柱水动力性能,采用大涡模拟(LES)模型对Magnus效应旋转圆柱进行数值模拟,分析旋转圆柱的长径比、转速比、雷诺数对其升力及三维流场的影响,模拟旋转圆柱升阻力变化趋势和尾部流场涡的脱落过程。结果表明:当转速比大于1.5时,旋转圆柱的升阻比随长径比一直增加;升阻比随转速比的变化规律是以1.7为界先升后降;旋转圆柱脱落的旋涡轨迹与来流形成一定的夹角,且角度会随转速比逐渐增大;当转速比大于1.75时,卡门涡街消失,旋转圆柱尾涡长度逐渐缩短,最终只有圆柱上表面发生涡旋脱落,下表面的涡不再脱落,附着在圆柱表面;雷诺数会改变旋转圆柱尾部流场,使升阻比先增加,达到峰值后以相反趋势下降。

基于旋转圆柱三电极阵列的覆冰测量方法

覆冰严重会影响电网安全稳定运行,输配电装备的覆冰监测是电网冰灾防御的前提。为此,基于冰层的电容效应提出一种旋转圆柱三电极阵列覆冰测量方法。首先,推导电容值与覆冰厚度计算公式,从理论上说明该方法的可行性;其次,建立圆柱三电极阵列有限元模型并对其结构参数进行有限元数值计算;再次,以信号强度、灵敏度与穿透深度为评价指标对圆柱三电极阵列选取合适参数;最后,在野外自然环境下对旋转圆柱三电极阵列覆冰测量装置进行试验。仿真和试验结果表明,在穿透深度以内,旋转圆柱三电极阵列能够较为准确地测量覆冰厚度、分辨覆冰类型。在雨凇、混合凇覆冰条件下,覆冰电容值平均误差最大为4.83%,能够满足覆冰厚度的测量要求。该文为输配电装备覆冰监测提供了一种新型装置与测量方法,未来有望应用于架空线路覆冰在线监测。

基于旋转多普勒效应的自旋目标转速估计方法

旋转多普勒效应是携带轨道角动量的涡旋电磁波用于旋转目标探测时的一种重要现象.相比于传统平面波,旋转多普勒效应使得涡旋电磁波可以沿目标旋转轴方向探测到目标的自旋运动.然而,对于特定结构的自旋目标,利用整数阶轨道角动量波束进行探测仍然存在盲区.为了拓展基于旋转多普勒效应的探测方案的适用范围,本文基于时频分析方法,研究了在分数阶轨道角动量波束正入射和斜入射时自旋目标的转速估计方法.首先基于理想散射点模型,推导了其在整数阶和分数阶轨道角动量波束正入射和斜入射时的回波模型,以及理论时频曲线.其次,以三维实际目标为例,基于矩量法和短时傅里叶变换方法,得到目标在分数阶轨道角动量波束入射时的回波及其时频图,并从时频图中提取时频脊及其波动周期,以此估计目标自旋速度.结果证明,分数阶轨道角动量波束无论在正入射还是斜入射情况下均可有效地估计自旋目标的旋转速度,并且能够克服整数阶轨道角动量波束的探测盲区,在探测目标自旋运动时具有更广泛的适用性.

不同构造尺寸下山毛榉木榫旋转焊接SPF基材连接节点的抗剪性能

【目的】为明确构造尺寸对木榫旋转焊接节点抗剪性能的影响,并初步探究节点的群栓组合效应。【方法】采用山毛榉木榫旋转焊接SPF(spruce-pine-fir)基材,通过单剪试验,首先研究了端距、间距和行距对节点抗剪承载性能的影响规律,其次研究了不同直径下的单木榫和双木榫连接节点的抗剪承载性能。【结果】节点的抗剪承载性能主要取决于端距和间距,行距的影响较小。木榫剪切是最主要的节点破坏模式,但当端距≤4d(d为焊接后木榫直径)、间距≤3d时,基材发生了块剪和开裂,承载力大幅降低。随着端距、间距和行距尺寸的增大,节点的峰值荷载先增大后减小。当端距6d、间距5d、行距3d时,木榫旋转焊接节点的抗剪承载性能最优,其峰值荷载分别为3.36、6.68、6.97 kN。木榫旋转焊接连接节点中会存在明显的群栓组合效应,随着木榫直径的增加,节点的群栓组合系数呈现先减小后增大的趋势,当木榫直径≤10 mm时,群栓组合系数大于1.00。【结论】当选用山毛榉木榫旋转焊接SPF基材时,为保证节点的抗剪性能,节点的端距应不小于5d,间距应不小于4d,行距应不小于2d。推荐节点设计时参考端距6d、间距5d、行距3d。木榫旋转焊接节点的群栓组合系数受直径的影响明显,直径范围8~10 mm节点的群栓组合系数更大。

侧向膨胀效应下激波与涡轮平面叶栅相互作用机理研究

爆轰燃烧具有更低的熵增率和更高的热循环效率,利用旋转爆轰燃烧室替代涡轮喷气式发动机的主燃烧室可以进一步提高其工作性能。为研究旋转爆轰波组合发动机内部的工作过程,建立激波管与涡轮平面叶栅耦合计算模型,考虑激波传播方向的影响,分析激波在侧向膨胀效应下与涡轮叶片相互作用机理,并在此基础上进一步开展可视化实验研究。结果表明:在侧向膨胀效应影响下,激波波阵面从竖直形状转变为弯曲形状,波后气流在直角台阶处形成一个三角形的局部超声速区域,随后弯曲激波与涡轮叶片的前缘处、压力面、吸力面和尾缘处相互作用,在叶栅通道内形成复杂的波系结构。静子叶栅和转子叶栅对压力和温度有着不同程度的抑制作用,当弯曲激波相对于叶片垂直时,叶栅的抑制更为明显。对比分析了实验与数值模拟获得的激波系在涡轮平面叶栅通道内的传播及演化过程,发现激波演化的时空特性高度一致,实验与数值模拟结果吻合良好。观测到弯曲激波在叶片尾缘处发生衍射,波阵面面积明显增大且激波传播方向改变,随着激波继续传播,叶片尾缘处伴随着脱落涡产生。

部分相干光束旋转多普勒效应的理论研究

由于部分相干光较相干光更易获得,且在遥感探测中受大气湍流的影响更小,因此部分相干光的旋转多普勒效应研究更具应用价值.为了丰富部分相干光旋转多普勒效应的研究,本文基于高斯-谢尔模交叉谱密度函数,理论计算了部分相干光束经过旋转物体透射后探测光强的解析表达式,从而系统研究部分相干光的旋转多普勒效应.具体地,选用开口大小可调节的角掩膜,理论上模拟仿真探测光强信号的波形图随光场横截面相干度的变化关系,分析其频谱特性,并探究探测光强的可见度随相干度的变化关系及原因.理论模拟发现:相干度的变化不影响调制频率的大小,进而不影响测量旋转物体转速的准确性;大多数情况下光强信号的可见度会随着相干度的增大而增大,但在某些特殊情况下会存在零点.该理论研究为利用部分相干光的旋转多普勒效应来实现转动的远程遥感测速提供了理论依据.

基于块效应谱分析的JPEG图像旋转角度估计

图像旋转可以使图像伪造在几何角度上更加逼真,现有JPEG图像旋转角度估计算法的性能易受到块效应干扰和图像块尺寸大小影响,且对于旋转角度区间为[1°,15°]的估计仍然较为困难。文中提出了一种基于块效应谱分析的JPEG图像旋转角度估计算法:首先,使用变异蚁群算法提取图像的边缘并将其移除以突显块效应,并通过交叉差分进一步减轻图像纹理的影响;然后,通过设定合理的阈值和使用高斯高通滤波器移除傅里叶变换域的无关峰值,以减少干扰;最后,将傅里叶频谱的幅值分量投影到极坐标中,并将极坐标中峰值对应的极角作为旋转角度的估计值。实验结果表明,针对旋转角度位于[1°,15°]区间内的小尺寸JPEG图像检测,文中所提方法比现有方法具有更低的平均绝对误差。此外,当压缩质量因子逐渐下降时,文中所提算法的性能仍然优于现有方法,对JPEG压缩具有更好的鲁棒性。

腔外旋转泵浦的Nd∶YAG固体激光器研究

固体激光器的热管理仍然是高功率激光系统发展的一个持续挑战。在激光系统中增益介质和泵浦光之间引入相对运动是一种高效的热管理方案。针对静止泵浦,旋转增益介质泵浦以及泵浦光旋转泵浦3种泵浦方式,借助有限元数值模拟方法分析了Nd∶YAG晶体的温度分布。泵浦光以800 r/min旋转时,在35 W泵浦功率下,使用标准的热沉冷却技术,晶体的最高温度达到约36℃,仅增加约16℃,这远低于静止泵浦时的142℃。实验设计并演示了一种腔外旋转泵浦的Nd∶YAG激光器,得到了12.2 W的1 064 nm连续输出,斜率效率为37.2%,这大于静止时的35.1%,实验结果与理论结果相符合。研究表明,腔外旋转泵浦的固体激光器拥有高效的热管理。

考虑黏聚力及不完全拱效应的太沙基松动土压力

考虑滑移面上主应力旋转和埋深对侧向土压力系数的影响,基于摩尔-库伦(Mohr-Coulomb)破坏准则推导黏聚力存在时滑移面上的侧向土压力系数,进而采用微分土条极限平衡方法推导滑移面上的竖向应力。在此基础上,假设小主应力轨迹为圆弧,进而推导不完全拱效应作用下滑移面间的竖向应力分布及平均竖向应力。结果表明:与传统太沙基(Terzaghi)松动土压力公式及其现有修正公式相比,本文推导的滑移面上的竖向应力受黏聚力和内摩擦角的影响更加显著,且滑移面上的主应力旋转会放大二者对滑移面上竖向应力的影响;黏聚力对滑移面间竖向应力及侧向土压力系数的横向分布具有相同的影响规律,即黏聚力越大,二者的非线性分布特征越显著;以小主应力轨迹为圆弧所得出的滑移面间竖向应力分布规律与杨明辉等的原位测试结果基本吻合,且活门上的平均竖向应力与Chevalier等的试验结果较为吻合。

地球内核快速旋转的发现与全球变化的轨道效应

科里奥利效应是产生内核快速旋转的主要原因。科氏力使上升物质向西漂移，下降物质向东漂移；造成地球外层自转减速，地球内层自转加速。所以，自旋体中的垂直运动可以产生大规模的水平运动——圈层差异旋转。地震波测量结果表明，内核旋转速度每年比地壳地幔快１°。对于一个内核差异旋转的地球，太阳辐射不仅形成地磁场的内外磁尾和地壳与内核的反向振动，而且影响核幔角动量交换和电磁耦合，从而控制了地球内能的释放，形成天文周期与地质旋回的一一对应关系。地球轨道和太阳轨道的全球变化响应。

LMD时频分析方法的端点效应在旋转机械故障诊断中的影响

为评估局域均值分解(LMD)受端点效应影响的程度,提出了一种基于能量的端点效应评价指标,并将LMD的端点效应与经验模态分解(EMD)的端点效应进行了比较。因包络线的定义方法不同,LMD在端点附近未定义的包络线较短,端点效应的程度也较轻。提出的端点效应镜像延拓抑制方法经仿真证明效果良好。将LMD应用于提取转子裂纹的故障特征,可获得满意的实验结果。

复合字母刺激心理旋转加工中的整体优先效应

采用复合字母材料结合正镜像判断任务,首次揭示了心理旋转加工中的整体优先效应。实验一延长复合字母材料的呈现时间,检验心理旋转实验常用的正镜像判断任务中的视知觉整体优先效应;实验二将实验一的复合字母材料旋转一定角度,考察心理旋转加工中的整体优先效应。结果发现:(1)延长复合字母呈现时间后的字母正镜像判断任务中,被试判断大字母和判断小字母的时间没有显著差异,并且大小字母是否一致对大字母判断和小字母判断的影响无显著差异;(2)在排除了视知觉的整体优先效应存在的情况下,发现心理旋转加工中存在明显的整体优先效应,大字母(整体)旋转条件下的反应时显著短于小字母(局部)旋转条件下的反应时;(3)旋转角度一致性对大字母旋转和小字母旋转条件下的反应时均无显著影响,表明心理旋转的整体优先效应模式可能有别于视知觉加工的整体优先效应模式。

考虑旋转磁通和趋肤效应的变系数铁耗计算模型

为了准确计算高速永磁无刷电机定子铁心损耗,分析不同磁化方式下的磁滞损耗变化规律,以及损耗系数随频率变化规律,提出一种改进的铁心损耗计算模型。该模型借助谐波分析的方法,考虑了电机中交变磁场、旋转磁场以及高频时趋肤效应对定子铁心损耗的影响。利用该模型分析PWM调制电流谐波、永磁体充磁方向,以及磁钢斜边角对高速永磁无刷电机定子铁心损耗的影响。实验结果表明,与传统的模型相比,该模型计算结果更接近于实测值,在高低频时的计算误差均在10%以内。

自我和物体为参照系的心理旋转分离：内旋效应

采用虚拟的旋转不同角度左、右手模型,构建"左右手判断(Left and right hand judgment:LR)"任务和"相同-不同判断(same and different judgment:SD)"任务,考察这两种实验任务是否都存在内旋效应和角度效应,以此推论被试采用何种旋转策略。结果发现:(1)两种实验任务结果均表现出显著的角度效应;(2)在LR任务条件下,存在显著的内旋效应,而在SD任务中不存在内旋效应。从而表明当人手图片作为心理旋转材料时,它具有双重角色。被试心理旋转加工时究竟选用何种参照系的旋转策略,与实验材料和实验任务两者都密不可分。

旋转轮盘应力刚化效应对模态特性影响分析

以ANSYS作为分析平台,对考虑应力刚化效应的旋转轮盘模态特性进行深入研究,揭示不同工作转速下旋转轮盘模态频率和振型变化规律.研究结果表明:当轮盘转速在一定范围内变化时,模态频率随着转速增加而增大,增加值与转速的平方成正比.在此基础上,引入频率影响系数的概念,提出了计算动模态频率的简化公式,并给出了适用范围.研究表明,在一定条件下,随着转速的提高,旋转轮盘的第1阶振型就可能发生变化.

长杆弹侵彻半无限厚土的旋转效应分析

利用刚流撞击模型以及土壤介质变形沿合力方向假设,建立了微元合力与介质移动速度之间的关系。在此基础上,建立了长杆弹侵彻土壤时考虑旋转效应的动力学方程。由这些非线性动力学方程的数值解,确定了撞击力和侵入位移。计算结果表明,随着初始角速度的增大,侵入位移的幅值明显增大。

考虑叶片旋转和离心力效应风力机塔架风振分析

为分析叶片旋转和离心力效应对风力机塔架风振反应的影响,建立考虑叶片离心力效应的风力机塔-轮整体有限元模型分析系统动力特性,采用谐波叠加法和改进的叶素动量理论模拟考虑旋转效应的叶片和塔架脉动风速时程,结合笔者提出的风振精细化频域计算方法分析塔架与叶片在脉动风作用下的动力反应。研究表明:旋转效应会增大叶片的气动载荷和塔架的动力响应及风振系数,离心力效应增大了风力机系统频率并减小了塔架的风振反应及风振系数。

二维光子晶体中反常Doppler效应的相位演变

光在具有负等效折射率的二维光子晶体中传输时会产生反常Doppler现象,为了分析光在该反常效应中传输时的相位变化,首先用时域有限差分(FDTD)法仿真了光经过静止光子晶体时的负折射现象,然后对光子晶体中沿光传输方向的Bloch波做快速傅里叶(FFT)处理。对滤波后的频谱,用iFFT反演出各平面波分量,并通过分析各平面波分量的相位演变,分离出与负折射产生有关的后退波分量。然后,将实验中的连续运动过程分解为各静止瞬间,分析了各相邻时刻探测面上信号光和参考光的相位变化,此处两束光的相位变化差随时间的变化量就是差频。静态FDTD方法仿真计算得到的差频与理论值的误差约为20%,能较好解释反常Doppler效应发生过程中光的相位变化。本文的研究揭示了反常Doppler效应发生时光子晶体中起作用的分量的相位变化,也为研究光在运动介质中的传输特性提供了新的思路。