能量均匀分布的菲涅耳聚光系统的设计

传统菲涅尔透镜的聚光光斑辐照度分布不均,其根本原因在于透镜自身的结构设计。因会聚在接收面上的光线是复色光,所以存在一定色散。当色散范围超出太阳能电池的半径后,光斑中心亮边缘相对较暗,中间部位的辐照度均匀性较差。对此,通过改变透镜的设计方法来改善焦平面辐照度分布。设计中通过改变菲涅尔透镜中间部分的楔齿角度以及引入色散因子补偿光斑的不均匀度,提高整体的辐照均匀性,从而提高光伏电池的光电转换效率。

准分子激光光束能量均匀化的研究进展

准分子激光在微机械加工,医学,光通讯中具有重要应用。但由于准分子激光固有的特性,其光束能量具有不均匀性,从而准分子激光的应用受到极大制约, 因此,近年来,关于准分子激光光束能量均匀化的研究方面,人们进行了大量的理论和实验研究。本文概述了国内外准分子激光在光束能量均匀化方面的研究进展。

准分子激光光束时空积分法能量均匀化的研究

准分子激光在微机械加工、医学、光通讯中具有重要应用。但由于准分子激光固有的特性,其光束能量具有不均匀性,从而准分子激光的应用受到极大制约。本文介绍了一种时空积分均束器系统的设计,并在计算机上模拟分析,得到激光输出光斑(靶面)的中心的能量与边缘的能量相差小于1%的均匀性效果。

基于非球面镜的激光能量均匀化设计

针对激光光束的能量均匀化研究,先后出现了多种方法,基于"不等步长采样"原理设计了包含非球面镜的光学系统。首先从理论上分析了其可行性,然后对实际激光光束进行了能量均匀化的设计。模拟分析结果表明,出射光束发散度小于0.02°,照度均匀度达92.9%,证明了此方法的可行性。

基于能量均匀化的高剪切强度周期性点阵结构拓扑优化

传统多孔结构构型型式单一、缺乏科学设计方法的指导,为了从拓扑构型角度设计抗剪切性能更优的周期性点阵结构,基于拓扑优化技术,以周期性单胞为研究对象,以其切变模量最大为目标,以结构的材料用量和力学控制方程为约束条件,利用能量均匀化方法建立基于宏观力学性能的细观点阵结构的优化模型,通过改进的优化算法求解模型,得到了一种宏观上的拓扑边界清晰的周期性点阵结构。然后根据优化结果,在考虑胞元非等壁厚和横向剪切变形影响条件下进行等效材料力学性能分析,得到剪切性能关于微结构胞元几何参数的表征,同时加工制造了优化得到的周期性点阵结构,并进行了剪切力学性能测试。从理论分析和性能试验两个方面与六边形蜂窝结构相应的切变模量进行对比,结果表明,经优化得到的周期性点阵结构切变模量有大幅提升、抗剪切性能更优越。验证了所提出方法能有效地应用于周期性点阵结构抗剪切性能的优化设计。

基于能量均匀释放原则的工作缸卸荷曲线研究

以200MN挤压机为研究对象,针对工作缸卸荷时的压力冲击问题,提出一种基于能量均匀释放原则的卸荷阀阀芯开启曲线。通过理论分析及公式推导,得到利用插装阀进行工作缸卸荷时的阀芯开启曲线,并利用AMES-IM软件对卸荷过程进行仿真,对比不同卸荷曲线的液压冲击情况。仿真结果表明:提出的卸荷曲线能够有效地提高工作缸卸荷过程的平稳性和快速性,对于实际应用具有理论指导意义。

室内CCD立靶光源能量分布均匀性分析

针对室内CCD立靶测试中对背景光源的光强度和均匀性需求,分析普通二极管和贴片灯珠的发光特性,并以贴片灯珠作为最小发光单元建立了三角形布阵模型,通过数学原理推导出了光源阵列的光能量强度分布函数,分析计算出光源结构参数.试验结果表明,采用本设计的光源提高了背景光成像的均匀性,在室内立靶测试中很大程度的提高了目标与背景的对比度,保证了对目标中心像素坐标提取的可靠性和精度,使得系统测量精度优于10mm.

树状供水系统中的能量不均匀系数β校核

在树状管网供水系统经济计算中,能量不均匀系数β直接影响动力费用占年费用折算值的比例。能量不均匀系数β的准确对年费用折算值的精确度影响较大。在理论分析的基础上,采用海曾威廉公式计算水头损失,得出求解能量不均匀系数β的理论公式,并将公式应用在西安市某高校校区树状供水管网优化设计中,得出的计算结果比简单取值更符合实际。

活性炭和活性炭纤维的能量不均匀性

活性炭和活性炭纤维的能量不均匀性Ｍ．ＪａｒｏｎｉｅｃＲ．Ｋ．ＧｉｌｐｉｎａｎｄＭ．Ｈｅｕｃｈｅｌ引言在各种多孔性固体中，具有微孔的炭材料如活性炭和活性炭纤维在工业领域、科研及日常生活中都有着广泛的用途（１）。这些材料具有明显的多相性。这是因为它们含有...

矩形波导管均匀高斯光束的初步理论研究

波导管均匀光束能量分布是一种经济实用、方便可行的方法,在激光LIGA(德文缩写:深度X射线光刻、电铸成模、微塑铸)、激光微成型等新兴领域有着重要的应用,然而关于波导管均匀准分子、固体激光光斑能量分布的理论研究还没有成熟可靠的方法.本文提出了一种基于经典光线传播的均匀光斑能量的简单模型,探讨了一维高斯光束经矩形波导管后的能量分布均匀性问题,得到了波导管均匀光斑能量的表达式,阐明了经矩形波导管后光斑横截面能量分布与透镜、波导管尺寸以及输出截面的关系,为实验中波导管的加工、实验设计提供了理论依据和指导.

基于近似模型辅助智能算法的变截面点阵结构优化设计方法

桁架类点阵结构具有质量轻、比强度/比刚度高、减振吸能性好,且拓扑构型简单、增材成型可靠性高等优点,被广泛应用于航天器各关键承载部件设计。传统桁架类点阵设计大多囿于等截面设计约束,严重制约了优化设计的寻优潜能,难以满足航天器结构超轻质、高强度的性能要求。为突破传统点阵的等截面形状约束,构建基于显式拓扑描述函数的变截面几何描述模型,实现变截面点阵几何形状的自由描述;采用能量均匀化方法精确计算变截面点阵单胞宏观等效弹性张量,并建立变截面点阵几何描述参数关于其宏观等效弹性张量的近似响应模型;以变截面点阵的几何描述参数为设计变量,材料用量为约束条件,最大体积模量或最大剪切模量为目标函数,建立变截面点阵几何描述参数的优化数学模型,并采用基于近似模型辅助的粒子群优化算法实现上述优化模型的高效求解。数值算例表明,相较于等截面点阵,在相同材料用量下,优化后的变截面点阵的体积模量和剪切模量性能更优。所提方法进一步拓展了桁架类点阵的设计空间,有效提升其力学性能,在航天器结构轻量化设计方面具有应用推广前景。

双尺度分级结构时域动刚度问题的并行拓扑优化

提出双尺度分级结构时域动刚度问题的并行拓扑优化方法,实现结构宏观拓扑构型和材料微观分布协同优化。利用三场密度方法实施宏观与微观结构的设计,基于能量的均匀化方法(energy-based homogenization method, EBHM)在微观结构上计算等效的宏观力学特性。针对比例阻尼系统,将HHT-α方法作为时间积分算法,求解多尺度结构的动力学有限元模型。融合先离散-后微分方法与伴随方法,在时间与空间离散的拓扑优化模型上实施敏度分析,避免了将时间作为连续变量而导致的灵敏度计算的一致性误差问题。以多尺度结构的动柔度最小化为目标,宏观与微观结构体积为约束,分别求解了正弦半波和余弦半波冲击载荷作用下多尺度结构的并行拓扑优化问题。最后,通过2种典型算例的数值结果验证了所提算法的有效性。

无线传感器网络中能耗平衡的传输策略

分簇无线传感器网络中存在着能量空洞的问题,而能量均匀消耗被认为是解决该问题的有效方法。将圆形无线传感器网络划分成不同宽度的同心圆,提出混合单跳传输和多跳传输的策略,以实现能量均匀消耗。与其他已经存在的研究不同,提出的策略针对的是传感器平均能量消耗的平衡,并能用线性方程组计算出多跳转发和单跳转发的概率。数值计算证实本方案能保证不同位置传感器平均能量消耗平衡,且能保持总体能量消耗在某个较低的水平。

高倍聚光模组系统研究与设计

聚光系统的聚光效率和能量均匀性直接影响单位模组的发电效率。本文研究设计出高倍聚光模组系统,该系统主要包括菲涅耳透镜和球冠平顶微棱镜。采用中心波长修正法进行菲涅耳透镜的设计,并通过Zemax仿真模拟设计出球冠平顶微棱镜。最后通过Zemax模拟,决定选取两侧面夹角α的角度为117°,平顶到球面的间隔g为0.2 mm,球冠平顶微棱镜的曲率半径R为10 mm。聚光系统整体的聚光效率达99.8%,能量均匀度为0.812,并进行实验验证,得出实际聚光效率为83.1%。

WSN能耗平衡变长传输研究

WSN中的能量空洞问题影响网络的生存寿命,能量均匀消耗被认为是解决该问题的有效方法.提出了变长传输的策略,将圆形无线传感器网络划分成不同宽度的同心圆环,圆环中的传感器节点采用相同的传输距离,以保证能将数据通过一跳传输到下一环.在已知环数和传感器网络半径的情况下,设计了二分搜索算法计算能耗平衡时环的宽度.数值计算证实能实现传感器能量消耗的平衡,并能求得各环的宽度配置,获得能耗均衡时总能量消耗最小时的环数.

基于深度学习的线性偏振均匀聚焦的超构透镜逆向设计

为了实现线偏振的多焦点的能量均匀调控,提出了一种基于深度学习和逆向算法相结合的设计方法实现的多焦能量均匀调控的全介质超构透镜。利用全连接神经网络预测不同尺寸的单元结构,结合时域有限差分方法(FDTD)来实现逆向设计并进行数值仿真验证。该设计方法表明,通过对两个正交偏振态分别进行振幅和相位分布的逆向设计,实现了在x偏振态下的横向三个能量均匀的焦点,在y偏振态下的纵向三个能量均匀的焦点。这种独特的设计超表面的方式为开发太赫兹波段的高精度功能器件提供了新的路径,有望应用于成像、探测、传感。

基于新投影策略的人体行为识别方法研究

为解决微小动作识别率低的问题,提出一种结合新投影策略和能量均匀化视频分割的多层深度运动图的人体行为识别方法。首先,提出一种新的投影策略,将深度图像投影到三个正交笛卡尔平面,以保留更多的行为信息;其次,基于整个视频的多层深度运动图图像虽然可反映整体运动信息,但却忽略了很多细节,采用基于能量均匀化的视频分割方法,将视频划分为多个子视频序列,可以更加全面地刻画动作细节信息;最后,为描述多层深度运动图图像纹理细节,采用局部二值模式作为动作特征描述子,结合核极端学习机分类器进行动作识别。实验结果表明:在公开动作识别库MSRAction3D和手势识别库MSRGesture3D上,本文算法准确率分别达94.55%和95.67%,与现存许多算法相比,有更高的识别率。

基于热固耦合问题的多尺度拓扑优化设计

基于均质材料的拓扑优化逐渐难以适应现代化生产对工业产品高品质、轻量化的需求,同时很多工业设备经常面临着高温和高负载的工作环境。为了提高结构在温度载荷和机械载荷共同作用下的力学性能,本文提出了一种在稳态热源作用下的热固耦合连续体结构并行化拓扑优化方法。以结构刚度作为目标函数,材料的体分比为约束,利用能量均匀化方法预测微结构的等效属性,建立热固耦合结构并行化拓扑优化数学模型。为便于数值计算,利用直接法进行灵敏度分析,同时采用Heaviside非线性密度过滤技术抑制数值不稳定性,将OC准则算法用于求解优化问题。数值算例表明,本文方法能够有效地进行优化设计且能显著地提高结构的刚度性能和散热性能。

一种驾束制导信息场参数的高速测试与处理方法

激光驾束制导是一种重要制导方式,制导仪激光信息场的质量直接影响导弹制导精度。为实现快速、直观地评价激光信息场质量,提出一种基于信息场光斑图像的快速测试与处理方法。在内外场快速搭建测试系统,并对系统进行标定;基于漫反射低照度瞬态成像原理,利用低照度相机拍摄制导仪激光束,得到直观的条纹状光斑图像;通过快速图像处理技术,计算光斑尺寸、光斑中心、条纹亮度等参数来评价制导仪光轴稳定性、信息场能量均匀性等技术指标。试验结果表明:该测试方法可得到激光信息场的条纹状图像,实现对制导仪性能的快速检测,测试精度1.8 mm,处理时间0.35 s.

密闭容器非理想爆源爆炸过程的数值模拟

采用均匀能量释放模型 ,对密闭空间非理想爆源爆炸进行了数值计算 ,对同种燃料不同体积和同体积不同燃料的爆炸压力随时间变化的曲线进行了对比分析 。