基于三次样条插值法的柱面近场测量欠采样修正算法研究

为解决暗室近场测试效率低的问题,本文针对天线近场测量中高效测量方法进行了研究,提出了一种柱面近场欠采样恢复算法。该算法利用高精度的三次样条插值(cubic spline interpolation,CSI)法对未采样的点进行恢复,可减少采样点数,提高测试速度。此外,在柱面近场欠采样恢复CSI求解过程中充分利用系数矩阵的正定、对称等优良特性,使线性方程组的计算量从O(n^(3))降为O(n),大大提高了CSI的计算效率。最后使用插值后的近场幅度和相位结合柱面近远场变换理论求得天线远场方向图。为验证所提出算法的有效性,试验测试了天线样机,试验结果与理论分析一致。

高精度毫米波柱面孔径全息成像算法研究

近年来,国际恐怖袭击事件时有发生,使得安全形势变得极为严峻,因此迫切需要引入新型的安全检查手段,防范和应对重大安全事故的发生。在此背景下,毫米波全息三维成像凭借其安全性、穿透性和高分辨率成像等优势,被广泛地应用在安检领域。由于人体安检需要在短时间内对目标进行精确的检测,具有实时性的特点,即需要在实时情况下快速做出判断和决策,因此对成像精度有着更高的要求。本文提出了一种高精度毫米波柱面孔径全息成像算法,给出了柱面孔径三维成像所需要满足的采样准则;首先,将成像区域划分为序列不同半径的成像柱面,依据成像精度和相位误差控制范围设置成像参考柱面,简化重复计算匹配滤波函数的过程;然后,将回波信号变换至三维波数域中,并与匹配滤波函数相乘;接着,沿距离向对匹配滤波的结果进行积分,聚焦获得相应半径柱面上目标的散射信息;最后,对不同半径柱面上的目标进行聚焦,获取目标的全部散射信息,进而完成对整个观测区域的三维图像重建。本文给出了参考面最佳分配策略和算法成像复杂度分析,并通过点目标仿真详细地分析了相位误差对成像质量的影响,并与现有的方法进行了比较,以及在同样的系统参数下对人体模特进行成像实验,仿真和实验的结果表明本文方法的有效性、精确性和正确性。

基于位置特征和螺旋方向的柱面气膜密封槽型控漏能力评价

为探究轴套侧开槽新型柱面气膜密封在控制泄漏方面的能力,首先,采用有限差分法对不同位置特征和螺旋方向的新型柱面气膜密封槽型建立数值模型,通过对比各槽型气膜压力分布和密封性能参数,揭示位置特征和螺旋方向对不同槽型密封特性的影响机理。然后,针对反向“人”字槽型进行了参数化分析,探究螺旋槽角度、槽长坝长比、槽宽台宽比、槽深比对反向“人”字槽泄漏量、浮升力、摩擦力等密封性能参数的影响规律,同时对特定结构参数组合的反向“人”字槽逆流泵送控制泄漏的能力进行评价。结果表明:气膜厚度阶梯变化和偏心收敛楔效应在密封面形成高压气膜区域,有效阻止轴向泄漏,实现轴套侧开槽柱面气膜密封主泄漏通道的密封,且随着转速的增加,新型柱面气膜密封沿轴向间隙的泄漏量呈现下降趋势,该特性对于泄漏控制具有重要意义,特别是在高速运转的工况下。此外,通过合理的槽型参数调控可以使压差流造成的沿轴向间隙密封气体泄漏正好被反向“人”字槽逆流泵送作用导致的密封气体流动补偿,从而实现反向“人”字槽型柱面气膜密封的气体零泄漏甚至负泄漏,为柱面气膜密封槽型结构设计提供理论参考。

柱面坐标计算三重积分的截面法

文章尝试利用柱面坐标的截面法计算三重积分,为学生理解和掌握三重积分的计算提供一点经验与帮助.

平面截圆柱面截痕形状问题的探讨

本文探讨平面截圆柱面的截痕形状,旨在加强直观上对该问题的认知及运用.

基于平凸柱面镜的LIBS光束整形系统设计

为改善激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术激光能量不均匀分布的问题,利用仿真软件对半径为12.5 mm的不同焦距型号的平凸柱面镜进行光路成像模拟,模拟显示满足激光器条件的最佳焦距为100 mm,在此基础上搭建基于LIBS光束的整形系统。实验表明,相比于无平凸柱面镜整形,样品中锶元素的焦斑光强均方差系数平均降低了41.91%,焦斑光强峰谷比系数平均降低了41.27%,而能量均匀度平均提高了17.23%,拟合决定系数由0.860提高到了0.914。结果显示,使用平凸柱面镜可提高光束能量的均匀性,验证了平凸柱面镜是激光光束整形的一种有效方法。

柱面气膜密封槽底导流织构性能提升及作用规律研究

研究如何提升柱面气膜密封的稳定性对保证该类密封在高速、高压工况下的安全运行至关重要,鉴于导流织构能够有效提升系统稳定性,本文通过在柱面气膜密封槽底设置一定数量和造型的导流织构,系统研究了不同工况下导流织构对柱面气膜密封性能的作用规律。结果表明:导流织构对柱面气膜密封微尺度流场具有良好的导流作用,最高压力及高压区面积都显著增大;一定工况和泄漏条件下,导流织构可以显著提升密封开启力;有导流织构的柱面气膜密封还可以显著降低高速、高压工况下微尺度流场中的压力波动方差,且转速越高,抑扰效果越显著。

基于柱面聚焦透镜的激光诱导击穿光谱特性研究

由于高斯脉冲激光束强度分布不均匀,导致传统激光诱导击穿光谱(LIBS)系统光谱信号稳定性差,且对微量元素检测灵敏度较低。为了提高LIBS技术的分析性能,本研究采用球面透镜和柱面透镜相结合的方法对激光束进行聚焦,激发合金钢样品产生等离子体。研究结果表明通过在实验系统中加入柱面聚焦透镜形成了更均匀的烧蚀坑形貌,一定程度上规避了传统系统中高斯光束激发所形成的“尖锥形”烧蚀坑对光谱信号的不利影响,获得了更加稳定的等离子体辐射光谱,特征谱线强度和背景强度信号稳定性分别提高了24.7%~36.67%和43.75%~57.7%,等离子体温度和电子密度的稳定性提高了~10%。进一步采用内标法对合金钢中的Mn、Cr、Ni三种微量元素进行了定量分析,结果表明采用柱面透镜聚焦提高了元素的检测灵敏度,元素的检出限(LOD)降低了1.15~3.01倍。

基于柱面波展开的准远场快速测量方法研究

为解决常规暗室环境不满足大口径天线的测量需求、测试系统复杂以及测试效率低等问题,文中对天线测量中的高效测量方法进行了研究,重点研究了准远场快速测量方法,提出了一种基于柱面波展开理论的准远场变换算法。该算法适宜在准远场距离下对一维电尺寸大而另一维电尺寸小的天线进行测量,提高了此类天线的测试效率和现有暗室的测试能力。为了验证所提出的方法,利用电磁仿真软件设计了三个均匀分布的线性阵列。仿真和实物测试结果验证了所提出方法的正确性。

斜激波与内凹半圆柱面无粘相互作用

针对三维内转式进气道流动中激波入射内凹壁面主导的复杂波系干扰问题,采用斜激波入射内凹半圆柱面的简化构型,在来流马赫数为6的条件下,通过无粘数值模拟结合理论分析,研究了激波角β_(i)=14°~29°的斜激波在内凹半圆柱面反射形成的三维流场。结果表明,流场对称面均会出现显著高于二维情况的逆压梯度。当β_(i)≤25°时,从侧壁到对称面,斜激波经历了从马赫反射(MR)到规则反射(RR)的转变,形成了MR-RR型流场,转变点处产生的桥激波向对称面延伸,桥激波在对称面反射后产生的压力峰值高于二维斜激波反射;当β_(i)≥25°时,斜激波在侧壁和对称面均发生马赫反射,形成了MR-MR型流场,两种马赫反射分界点处产生的桥激波向侧壁发展,侧壁气流在对称面相撞后产生的压力峰值高于正激波后的压力;当β_(i)=25°时,流场存在MR-RR型和MR-MR型双解现象。通过降维分析理论,揭示了两类流场中转变点和分界点的形成机制,并厘清了桥激波的产生原因和初期演化特征。当β_(i)≥18°时,无粘激波干扰所主导的侧壁气流加剧向对称面汇聚,并在对称面附近产生流向涡对。无粘分析获得的认识,有助于揭示内转式进气道中流动汇聚和流向涡对等现象的形成机理。

微凸体相互作用的圆柱面切向接触阻尼模型

基于三维分形接触理论,引入曲面接触系数,建立了考虑摩擦和微凸体相互作用的圆柱面切向接触阻尼分形模型,应用MATLAB对该模型进行仿真,结果表明:切向接触阻尼随着法向载荷、分形维数、切法载荷比、材料的特性参数和曲率半径的增大而增大,随着分形粗糙度参数和摩擦系数的增大而减小;两圆柱面内接触比外接触所形成的切向接触阻尼要大。另外,将所建模型与只考虑摩擦的情况进行对比,发现微凸体相互作用会增大切向接触阻尼。该研究为高副结合面动力学分析提供了一定的理论基础。

X型节点单层柱面胶合木网壳结构稳定性研究

对使用X型节点的单层柱面胶合木网壳结构静力稳定性进行研究,通过有限元模拟研究节点内部接触面摩擦系数、螺栓预紧力和节点轴力对节点初始抗弯刚度的影响,并分析节点初始抗弯刚度、节点刚度比、初始几何缺陷系数、荷载布置方式和支座形式对单层柱面胶合木网壳稳定性的影响。研究结果表明,节点轴力对节点初始抗弯刚度和极限弯矩的影响较明显,节点初始抗弯刚度和节点刚度比对网壳极限承载力和失稳模态均有较大影响,节点初始抗弯刚度和荷载分布形式对无檩条和有檩条网壳极限承载力的影响较大,有檩式网壳稳定性对初始几何缺陷更敏感。

柱面摩擦限矩器接触特性及打滑转矩影响因素研究

为了促进柱面摩擦限矩器在刮板输送机驱动系统上的应用,应用ANSYS有限元软件建立了数值模拟模型,仿真分析了给定油腔压力作用下柱面摩擦副的接触应力分布情况,通过公式得到了打滑转矩与油腔压力的关系,探讨了油腔长度、油腔厚度、油腔内径以及接触间隙对最大接触应力与打滑转矩的影响,并通过正交试验设计,得出了各因素对最大接触应力与打滑转矩的影响显著性排序。结果表明:通过数值模拟与正交试验设计相结合的方法,获得了柱面摩擦限矩器结构参数对最大接触应力与打滑转矩的影响,为柱面摩擦限矩器的结构设计及打滑转矩预测提供了理论依据。

计及边缘效应的差动圆柱面电容式倾角传感器的输出特性

为了研究差动圆柱面电容式倾角传感器在计及边缘效应情况下的输出特性,将保角变换法、格林函数法和计算机数值模拟相结合,讨论差动圆柱面电容器中的电场,给出其电容量随倾角变化的函数式,绘制出该传感器输出特性曲线,分析影响该传感器线性度及灵敏度的因素,并指出改善该传感器输出特性的途径。

重型刮板输送机柱面摩擦限矩器过载保护特性研究

为减少刮板输送机发生卡链和断链等故障,研究了一种柱面摩擦限矩器,该限矩器具有结构紧凑,精准打滑、快速恢复及可靠性高等优点。因此,为探究柱面摩擦限矩器的过载保护性能,运用AMESim建立刮板输送机整机模型,利用Matlab/Simulink搭建限矩器打滑控制模型进行联合仿真,研究了冲击工况和卡链工况柱面摩擦限矩器的过载保护特性,分析了限矩器不同安装位置对刮板输送机的过载保护效果。结果表明,在冲击和卡链工况下由于限矩器发生摩擦打滑,有限矩器保护的刮板输送机整机受力较为平稳未发生突变性增长,限矩器隔离尖峰载荷作用显著。当限矩器布置于减速器中间时对刮板输送机及其驱动系统的保护效果最优,柱面摩擦限矩器的研究为提高刮板输送机的可靠性和使用寿命提供理论指导和技术支持。

空间解析几何中的投影柱面法及其应用

介绍了空间解析几何中的投影柱面法,并利用投影柱面法对一类全国大学生数学竞赛中经常出现的几种问题给出统一的求解方法.

T、L型槽柱面气膜密封CFD数值模拟

该文通过阐述柱面气膜密封性能特点,提出两种新型槽型结构T、L型槽柱面气膜密封结构。首先,用Proe建立了T、L型槽气膜模型,并用专业网格划分软件Hypermesh进行了网格划分;然后,在相同操作压力下用Fluent软件对比分析了两种槽型结构密封性能,通过对模拟结果的处理,得出T型槽结构具有最好的动压效应;最后,研究了不同的操作参数对上述两种槽型密封方式的影响,结果表明,不同操作参数对T型槽柱面气膜密封有较强的影响。

飞秒激光刻蚀柱面编码光栅研究

柱面编码光栅的测量精度由光栅刻线精度直接决定,为获得高精度微米级光栅刻线,研究采用飞秒激光刻蚀柱面光栅。通过优化激光功率、扫描次数、重复频率等参数,实现了线宽为6μm的刻线加工;进一步分析了不同刻线深度在旁轴光源成像系统中的成像效果,最终获得条纹完整且明暗条纹对比度明显的光栅刻线。

一种相扫阵列馈电的斜极化抛物柱面天线

针对天线的高增益、大角度扫描要求,采用偏置抛物柱面作反射体、相扫直线阵列作馈源的形式,设计俯仰面波束聚焦、方位面波束可大角度扫描的天线;针对天线的宽带化、斜极化要求,在馈源口面加宽带斜极化器,设计同时具有高增益、宽带化、大角度扫描特性的斜极化抛物柱面天线。经仿真验证,天线方位面波束扫描范围可达90°,中心频点法向增益达到31.4 dBi,且当扫描到45°时增益下降小于4.5 dB,水平极化分量与垂直极化分量相差不超过3.7 dB,满足工程需求。

基于有限质点法的单层柱面网壳冲击作用下动态响应

为了探究单层柱面网壳结构受冲击作用下的动态响应,验证有限质点法模拟网壳结构冲击动态响应的准确性,建立了7个冲击工况的有限质点法模型,采用以对称罚函数为基础的双球碰撞模型为冲击模型,根据能量守恒定律确定冲击模型中碰撞刚度系数,引入Cowper-Symonds本构模型,获取结构动力响应,并将模拟结果与试验结果对比。结果表明:1)有限质点法得到的冲击力时程变化曲线与试验结果相近;2)由于未考虑结构损伤因素,有限质点法所得节点位移略小于试验值,但所获得的结构失稳动量与试验一致;3)冲击产生的网壳应变能更易沿着网壳斜杆传递,同时冲击区杆件,刚度较大区域如支座附近的杆件为结构的主要受力构件。有限质点法可以较为准确的判断单层柱面网壳结构受冲击作用的动态响应,可为提高相关结构抗冲击性能提供理论依据。