凝聚核粒子计数器原理与实验研究

针对环境中纳米量级颗粒物浓度检测问题,对凝聚核粒子计数器进行了研究与设计。首先对凝聚核粒子生长原理及检测原理进行了研究,并依据异质核化原理设计了凝聚核粒子计数器的生长装置;其次设计了传感器后级信号处理电路用于解决微弱粒子检测信号抗干扰能力差和测量困难问题;然后设计了基于抗饱和积分PID的控制系统,实现了采样流量的闭环控;最后制研制了凝聚核粒子计数器样机,并开展了流量控制、纳米量级粒子生长及计数实验。实验结果表明,设计的凝聚核粒子计数器,流量稳定性在2%以内,以TSI3772型凝聚核粒子计数器为标准仪器的计数相对误差在±8.5%以内,满足了行业规范要求。

势问题的复变量重构核粒子法

在重构核粒子法的基础上,引入复变量,提出复变量重构核粒子法,在构造形函数时采用一维基函数建立二维问题的修正函数。应用于势问题,具有计算量小、精度高的优点。数值算例证明了方法的有效性。

相变传热问题的再生核粒子-最小二乘配点法

采用再生核粒子法建立相变导热温度场的无网格离散公式,依据最小二乘配点原理建立相变能量传输方程的最小二乘配点格式,然后使用该数值方法处理无限大平板的一维相变问题。计算结果表明,采用该方法在处理相变问题时具有很高的计算精度,从而可验证该方法对于相变问题求解的可行性;对于等温相变和非等温相变问题的研究结果表明,该方法既适用于等温相变的求解,又适用于非等温相变的求解,从而验证该方法在处理相变问题时具有较强的适应性。

温度场分析的重构核粒子边界无单元法

将重构核粒子法和Laplace方程的边界积分方程方法结合,提出温度场分析的重构核粒子边界无单元法。推导Laplace方程边值问题的重构核粒子边界无单元法公式,建立相应的重构核粒子边界无单元法离散化方程。重构核粒子法构造的形函数具有不低于核函数的高阶光滑性,能精确重构插值点多项式的真值。数值算例表明,温度场分析的重构核粒子边界无单元法既有无网格方法的优势,又具有较高精度。

重构核粒子法对光滑粒子法的改进效果

光滑粒子法通过核函数进行近似估计,在计算域边界附近,核估计的精度明显下降.重构核粒子法通过校正函数对核函数进行重新构造,提高核估计方法在边界点和内点上对函数的估计精度以及计算的稳定性.研究发现,虽然校正函数的构造立足于对函数的精确估计,但这个优势同样能在对导数的估计中继续保持.通过理论研究及数学、物理模型的模拟,展示重构核粒子法的改进效果,揭示其能够提高精度的原因.

重构核粒子法在结构动力响应分析中的应用研究

根据无网格法和结构动力学的基本理论,推导了基于重构核粒子法的梁和板的动力方程,编程计算了不同边界条件、复杂载荷类型以及存在阻尼的梁和板的位移响应,讨论了罚因子和时间步长对计算精度及效率的影响,并和有限元分析结果进行了比较,结果表明该方法收敛性好、精度高,为结构动力响应分析提供了一种新的数值计算方法。

核粒子滤波目标跟踪算法

针对粒子滤波的退化问题以及使用单一特征跟踪鲁棒性不高的缺点,提出了一种基于多特征融合的核粒子滤波目标跟踪方法.首先在核粒子滤波中提出新的权值更新方法,然后将颜色和纹理特征在核粒子滤波方法框架下进行融合实现鲁棒跟踪.对颜色和纹理特征的计算分别采用空间直方图和积分直方图的计算方法,这2种计算方法有效地克服了2种特征自身存在的缺点.该算法提高了采样效率,解决了粒子滤波的计算量大和粒子退化问题.最后应用本文算法在复杂背景和严重遮挡等情况下的目标序列上进行了测试,实验表明该算法不仅能准确地跟踪目标,而且能很好地处理目标遮挡等问题.

基于重构核粒子法的带孔薄板模态分析研究

无网格法是一种新颖的工程数值计算方法,与有限元法相比,具有很多独特的优势。重构核粒子法具有变时-频特性和多分辨率特性等优点,在结构动力学中有广泛的应用。本文针对带孔薄板这一不连续问题,根据无网格法和板壳振动的基本理论,采用了可视性准则处理场函数的不连续性,编写了基于重构核粒子法的模态分析程序,得到了不同边界条件下带孔薄板的前五阶固有频率和模态,并和有限元分析结果进行了比较。算例表明该方法收敛性好、精度高,为带孔薄板的模态分析提供了一种新的求解方法。

复变量重构核粒子法与有限元法耦合解弹性力学问题

提出了弹性力学的复变量重构核粒子法与有限元法的耦合法(CVRKPM/FEM)。采用场量耦合试函数法将弹性力学的复变量重构核粒子法与有限元法进行耦合,详细推导了在整个求解域上的耦合公式。最后通过数值算例证实了本文所提弹性力学的复变量重构核粒子法与有限元的耦合法的有效性。本文的耦合法不仅可以很方便地施加本质边界条件,而且可以充分利用无网格方法和有限元法的优势,弥补各自不足以提高计算效率。

影响凝聚核粒子计数器切割粒径的因素敏感性分析与经验公式构建

计数效率是表明凝聚核粒子计数器(CPC)计数性能的重要指标,受计数器工作方式、工质种类、测试粒子物理化学特性、饱和器冷凝器温度以及冷凝器内流场等多重因素的影响。为明确多重因素对计数效率的影响关系,并确定切割粒径的预测模型,以氯化钠细颗粒物为粒子源,采用响应曲面实验设计方法设计实验工况点研究自主研发的正丁醇基凝聚核粒子计数器特性关系。研究结果表明:冷凝器温度变化对切割粒径的影响明显高于饱和器温度变化对切割粒径的影响,采样器流速和冷凝器内流速对切割粒径的作用不明显;采样器流速与冷凝器流速对切割粒径的交互影响显著,且采样器流速、冷凝器流速之间存在流速差使计数效率最优;研究得到凝聚核粒子计数器切割粒径预测公式,且公式能较好地利用各参数描述切割粒径。

欧洲核粒子中心的发展及其对我国的启示

欧洲核粒子中心是世界范围内运作非常成功的大型科学仪器中心,其成功经验对于我国相关机构的建设具有很好的参考价值。本文介绍了欧洲核粒子中心的概况,分析了它的成功优势。针对我国的现实情况,剖析了欧洲核粒子中心可供借鉴的经验,并对我国相关科技管理与研究机构的建设提出了建议。

Winkler地基上中厚板计算的重构核粒子法

重构核粒子法(reproducing kernel particle method,RKPM)是一种基于核函数近似的典型无网格方法。以RKPM法插值形函数为基础,基于Mindlin中厚板理论,建立Winkler地基上中厚板弯曲挠度的RKPM法求解控制方程,编制相应的计算程序,算例分析表明该方法有效可行。

再生核粒子方法及其应用

再生核粒子方法(RKPM)是一种备受关注的无网格方法,具有广阔的应用前景。本文首先概述再生核粒子方法的发展过程,介绍了RKPM的近似方案、形函数的推导和边界条件的处理方法;综述了再生核粒子方法的最新研究动态。通过给出橡胶梁弯曲变形的数值算例,说明再生核粒子方法在解决大变形等工程问题上有着精度高,自适应能力强等特点。

势问题的重构核粒子边界无单元法

将重构核粒子法和势问题的边界积分方程方法结合,提出了势问题的重构核粒子边界无单元法。推导了势问题的重构核粒子边界无单元法的公式,研究其数值积分方案,建立了重构核粒子边界无单元法的离散化边界积分方程,并推导了重构核粒子边界无单元法的内点位势的积分公式。重构核粒子法形成的形函数具有重构核函数的光滑性,且能再现多项式在插值点的精确值,所以该方法具有更高的精度。最后给出了数值算例,验证了所提方法的有效性和正确性。

弹性力学的重构核粒子边界无单元法与有限元的耦合法

将重构核粒子边界无单元法(RKP-BEFM)与有限元法(FEM)耦合,形成求解具有区域特征的弹性力学问题的重构核粒子边界无单元与有限元的耦合方法RKP-BEF/FE.推导了重构核粒子边界无单元与有限元耦合方法的离散化公式,建立了节点未知量的耦合方程.重构核粒子边界无单元法和有限单元法的较高精度保证了这一直接耦合方法的成功实现与求解精度.最后给出了平面问题的数值算例,验证了提出的耦合方法RKP-BEF/FE的有效性.

组织间植入^125I放射性核粒子配合中医中药治疗肝癌的护理

^125I放射性核粒子组织间植入近距离治疗是近年来发展起来的肿瘤放射治疗新技术。原发性肝癌是我国的常见病，手术切除是治疗肝癌最主要和最有效的方法。但因许多病人肿瘤位置不好，肝功能不全，合并严重肝硬化或患有严重心肺疾患而无法手术治疗，^125I放射性核粒子组织间植入的作用机理正是通过粒子持续发射低能量度γ射线，从而杀伤靶区肿瘤组织，具有创伤小，靶区剂量高，对周围正常组织损伤小等优点。临床应用前景十分广阔，正逐渐成为一种较为成熟的治疗方法。我院自2005年2月-2006年6月应用^125I放射性核粒子配合中医中药辨证分型治疗肝癌共9例，收到了满意的治疗效果。现将护理体会总结如下。

高效液相色谱-核粒子计数检测法测定D-木糖的含量

目的:建立快速、准确、灵敏地测定D-木糖含量的高效液相色谱方法。方法:采用氨基柱分离,乙腈-水(73:27,VV为流动相,流速0.8mL/min,柱温30℃;NQAD漂移管温度50℃,载气为氮气,压力30psi。结果:D-木糖的线性范围为10～120μg/mL(R^2=0.9998),最低检出限为0.7μg/mL,平均加标回收率为101.97%,相对标准偏差(RSD)为0.88%。结论:该方法灵敏、准确、重复性好,适合于D-木糖的检测。

凝结核粒子计数器的研究及校准技术现状

凝结核粒子计数器(CPC)是针对亚微米及纳米量级气溶胶颗粒的检测仪器,其在环境监测、气象研究等领域有重要应用。国际上有少部分机构已经实现了CPC的规模化生产,而国内的相关研究却相对滞后。本文基于国内外学者对于CPC的研究成果,讨论了近40年CPC的发展历程。我们介绍了不同种针对CPC结构的优化方案,并围绕生长温度、颗粒浓度、工作液性质等参数对CPC检测性能的影响进行了探讨。发现鞘流的加入可以显著降低CPC的切割粒径,工作液的性质直接决定了CPC的计数效率,合理控制冷凝器和饱和器的温差以及颗粒浓度也对CPC计数效率有改善作用。随后介绍了几种主流的CPC校准装置以及校准技术,并对比分析了其优劣性;最后讨论了不同类型CPC的测试性能以及主要应用。

基于SSD的核粒子滤波器下的球类运动员跟踪

提出了跟踪连续视频序列中多个运动员的新方法,该方法结合像素差的平方和与核粒子滤波器两种跟踪算法,使用SSD算法计算出的目标位移量初始化前一时刻样本集中重采样后得到的粒子,这种初始化能很好地解决粒子跟踪系统中目标发生很大加速度所产生的性能瓶颈问题.

凝结核粒子计数器的流场数值模拟及流量配比优化

为推进凝结核粒子计数器(CPC)的研发并提升其检测性能,系统开展了CPC粒子生长器内的流场数值模拟和流量配比优化研究。对粒子生长器的基本结构和分析模型进行设计建立,通过Fluent软件模拟研究了粒子生长器内流场的参数分布情况,以及流量配比对饱和度等参数变化和CPC理论计数效率的影响。模拟结果表明,鞘流结构能够约束气溶胶颗粒保持在流场轴心处饱和度高的位置流动,且流量比越高,气溶胶颗粒的扩散范围越小;在一定范围内提升流量比可以增大蒸汽质量分数以及饱和度的值,降低临界直径。在最优化流量参数下,所设计粒子生长器颗粒扩散范围仅4 mm,流场内最高饱和度值可达7以上。基于数值模拟数据,自主研发了CPC测量系统,并开展了计数效率校准实验,结果表明在7~200 nm粒径范围内13个点位的校准相对误差均低于9%,符合校准规范。因此,基于数值模拟的CPC内粒子生长器结构设计及操作参数优化对CPC的研发具有指导意义。