部分相干平顶光束传输于大气湍流中的角扩展

推导出了部分相干平顶光束传输于大气湍流的角扩展及相对角扩展的解析式,并定量地研究了湍流对光束角扩展的影响.用相对角扩展代替角扩展研究大气湍流对光束影响的灵敏度.研究表明随σ0、ω0的增大,M(N)减小,相对角扩展θspturb/θspfree将增大,即湍流对其扩展的影响将增大.本文对所得到的主要结果给予了合理的物理解释.

部分相干光在大气湍流中的光束扩展及角扩展

基于广义惠更斯-菲涅耳原理、交叉谱密度函数,利用修正Von Karmon谱模型以及ITU-R颁布的大气折射率结构常数模型,推导出部分相干高斯-谢尔光束在大气湍流中传输时的束宽及角扩展表达式,讨论并对比斜程和水平两种传输方式下天顶角、传输距离、湍流强度、相干长度等参数对光束束宽与角扩展的影响,同时分别从相对束宽和相对角扩展的角度分析各种参数对于光束抑制湍流能力的影响,并给予相应的物理解释。结果表明:当天顶角小于π/3时,光束在斜程传输时的光束扩展和角扩展量接近于垂直传输,所受湍流影响很小。传输距离大于1 km时,束宽和相对束宽随传输距离的增加而明显增加。光束相干长度越大,光束所受湍流影响越大,而束宽及角扩展会随之减小。

双曲余弦高斯列阵光束通过湍流大气传输的角扩展及方向性

采用积分变换,推导出了双曲余弦高斯(ChG)列阵光束通过湍流大气传输的二阶矩束宽和角扩展的解析公式,给出了ChG列阵光束与一束高斯光束具有相同角扩展的条件。研究表明:相干合成的ChG列阵光束的角扩展比非相干合成的小,但是,非相干合成的ChG列阵光束的角扩展受湍流影响比相干合成ChG光束小;相干合成情况下,ChG列阵光束的角扩展随离心参数、束腰宽度和相对子光束间距的变化均出现振荡,但在湍流中的振荡减弱,非相干合成情况下,ChG列阵光束的角扩展与相对子光束间距和光束数无关。

大气湍流对径向分布的高斯-谢尔模型列阵光束角扩展的影响

基于广义惠更斯-菲涅耳原理,推导出了径向分布的高斯-谢尔模型(GSM)列阵光束在大气湍流中的角扩展(θsp)的解析表达式,研究了湍流对列阵光束角扩展的影响.研究表明:交叉谱密度叠加时的径向分布的GSM列阵光束的θsp总比光强叠加时的θsp小,但交叉谱密度叠加时θsp受湍流影响较光强叠加时大.交叉谱密度叠加时,相干长度、束腰半径、光束数越小和径向分布半径越大的径向分布的GSM光束的θsp受大气湍流的影响越小;光强叠加时θsp则与光束数和径向分布半径无关.

基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法

提出一种基于极角扩展的可逆盲数据库水印算法。利用密钥作为伪随机数的种子产生伪随机数,选择水印的嵌入位置,将选择的元组属性序列与极坐标系中的点一一对应,对这些点列的极角进行扩展,嵌入水印。水印嵌入前用logistic混沌序列加密,以提高水印的安全性。水印检测时对待检测元组属性对应的极角用最低有效位方法提取水印,实现盲检测。实验结果表明,该算法对子集更改、选择、添加等攻击具有较高的鲁棒性,且能很真实地恢复出原始数据。

空心光束在Non-Kolmogorov湍流中的角扩展及传播方向研究

利用两束束宽不同的平顶光束,建立空心光束的理论模型;基于广义惠更斯-菲涅耳原理和积分变换技术,推导出空心光束在Non-Kolmogorov湍流中的二阶矩束宽、扩展角及相对扩展角表达式,定量地分析湍流对空心光束扩展角的影响。研究发现:当3<α<3.11时,扩展角θsp和相对扩展角θsp/θspfree随湍流广义指数α的增加而增加;而当3.11<α<4时,θsp和θsp/θspfree均随α的增加而减小。θsp/θspfree随遮拦比ε、光束阶数M(N)的增加而减少,即湍流对空心光束扩展角的影响随ε、M(N)的增加而减少。此外,给出不同参数的空心光束在Non-Kolmogorov湍流中二阶矩束宽随传输距离的变化图,研究指出不同参数的空心光束传输于Non-Kolmogorov湍流中可产生相同的传播方向,并对以上结论均作了相关的物理解释。

大气湍流中光束束宽扩展和角扩展的比较研究

以厄米-双曲余弦-高斯(H-ChG)光束为例,对H-ChG光束通过大气湍流传输时的束宽扩展和角扩展做了详细研究.用相对束宽和相对角扩展代替束宽和角扩展来研究湍流对光束影响的灵敏程度.研究表明,折射率结构常数C2n越小,光束束宽扩展和角扩展越小.有较大阶数m,n,较小参数Ω0和束腰宽度w0H-ChG光束的角扩展受湍流影响较小.当传输距离足够远时,这一结论对H-ChG光束的束宽扩展也成立.当传输距离不长时,对H-ChG光束相对束宽随Ω0和w0的变化规律做了分析.用数值计算例做了说明,并对结果的正确性做了物理解释.厄米-高斯,双曲余弦高斯和高斯光束在大气湍流中的扩展可作为H-ChG光束的特例来处理.

部分相干厄米-双曲正弦-高斯光束通过湍流大气传输的平均光强分布演化和角扩展

推导出部分相干厄米-双曲正弦-高斯(H-ShG)光束通过湍流大气的平均光强和角扩展的解析表示式,并用以研究了部分相干H-ShG光束在湍流中的平均光强分布演化和角扩展.结果表明,折射率结构常数C2n的增加和空间相关长度σ0的减小都会加速演化过程.引入相对角扩展来定量描述光束抗拒湍流的能力.空间相关长度σ0,束腰宽度w0和双曲正弦部分参数Ω0越小,光束阶数m,n越大,部分相干H-ShG光束的角扩展受湍流的影响越小.

大气通信中部分相干径向偏振光束的束宽展宽和角扩展研究

根据广义惠更斯-菲涅耳原理及交叉谱密度矩阵推导出部分相干径向偏振光束及高斯光束在大气通信中二阶矩束宽的解析表达式,同时通过对比大气湍流强度、相干长度及光源波长对两种光束在大气通信中束宽展宽及角扩展的影响,说明部分相干径向偏振光束在大气通信中更具优越性。研究表明,部分相干径向偏振光束及高斯光束在大气湍流中的传输都满足如下规律:大气湍流强度越大,则束宽展宽越大,角扩展越大;光源相干长度越大,则光束受大气湍流的影响越大,角扩展越小;光源波长越长,光束受大气湍流的影响越小,角扩展越大。但大气湍流强度、光源相干长度及波长三方面对部分相干径向偏振光束束宽展宽的影响远小于其对高斯光束束宽展宽的影响,即同一参数下,高斯光束束宽展宽远大于部分相干径向偏振光束束宽展宽。此外,高斯光束的角扩展不仅与上述三参量有关,还受其光束束腰宽度影响,而光束的束腰宽度对部分相干径向偏振光束的角扩展并不产生影响。以上结论表明部分相干径向偏振光束相对于高斯光束更有利于在大气湍流中传输,同时关于大气湍流强度、光源相干长度及波长三参量的研究,对于部分相干径向偏振光束在大气光通信中的应用具有指导作用。

基于损伤理论的混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝扩展角

基于混凝土断裂与损伤的基本理论,进行了Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝扩展方向研究,研究结果表明:Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝扩展趋势是随着缝端损伤场的变化而变化的。通过缝端损伤场及损伤梯度的计算,分析了Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝从起裂至失稳断裂裂缝扩展方向的变化规律,得到了Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的起裂扩展角和失稳扩展角。将其与文献结果进行对比,对比结果表明:用损伤理论研究裂缝的扩展角是可行的。

扩展初始角对镍基合金焊接过渡区裂纹应力腐蚀行为的影响

焊接接头过渡区的复杂成分分布和材料性能梯度都会改变裂尖的力学状态,进而影响接头的应力腐蚀开裂行为。为了对镍基合金焊接过渡区的应力腐蚀裂纹扩展行为进行准确预测,利用ABAQUS软件对不同扩展初始角裂纹尖端的应力应变及扩展驱动力进行了分析,研究结果表明:裂纹扩展到达熔合线边界后会停止扩展;若扩展驱动力足够大,裂纹会发生偏折,转为沿熔合线边界在镍基合金焊缝内扩展;有限元分析的结果与实验结果一致。

扩展角对收缩-扩散型喷嘴空化效果的影响

喷嘴扩展角是影响收缩-扩散型喷嘴空化效果的重要参数之一。运用连续方程、动量方程和Rayleigh-Plesset方程,对流经不同扩展角的收缩-扩散型空化喷嘴的泡液流进行稳态求解。计算结果表明:扩展角的存在对液泡流的流动特性有强烈影响,随着扩展角的变化,喷嘴空隙率和气泡半径呈现"剧烈振荡"。空泡在临界值附近大幅值、高频率振荡导致的空泡多次溃灭过程,将有利于释放更大的空化能量。

同轴旋转分层流燃烧器一次风扩展角α的实验研究

运用CCD摄像机对同轴旋转分层流低NOx燃烧器出口空气动力特性进行了可视化研究,并对采集的图像和数据进行了一系列处理。对一次风扩展角α进行了定义,分析了一、二次风量比以及一、二次风叶片的位置对一次风扩展角α的影响,并对其变化规律进行了研究,为同轴旋转分层流燃烧器分层机理的研究打下了基础。

可扩展近休止角的高速傅里叶级数凸轮设计方法

傅里叶级数凸轮的通用设计方法能够求解的近休止区间较小,收敛性较差.针对以上不足,提出一种可扩展近休止角的高速傅里叶级数凸轮的改进设计方法.通过引入近休止角函数,求解凸轮任意近休止角的位移方程,推导出从动件的速度、加速度、跃度和跳度方程.基于凸轮特征参数和轮廓曲线数据,建立傅里叶级数凸轮三维模型.与通用设计方法对比,验证改进设计方法的正确性,并对影响凸轮机构运动特性的转速和推杆升程进行分析.研究结果表明,改进设计方法的凸轮近休止角范围较大,廓线计算收敛性好,冲击力小.随近休止期区间、凸轮轴转速与推杆升程的增大,从动件速度、加速度峰值增大.改进设计方法可减小高速凸轮机构的振动与冲击,提高传动精度.

粘结漏钢裂纹扩展角度研究

对结晶器中坯壳在粘结时的受力状况用应力模型进行模拟，用三角形有限元的方法进行计算，结果表明在粘结点处所受应力最大达到3．50～4．00MPa，大大超过坯壳能承受的抗拉强度，将导致坯壳破裂．另外，计算了应力角，由此确定发生粘结时裂纹扩展方向和坯壳纵向的夹角为27．2°．

基于缝端损伤区域的混凝土材料Ⅱ型裂缝扩展角研究

根据Ⅰ型裂缝和Ⅱ型裂缝在损伤与断裂耦合方面的联系,基于Ⅰ型裂缝的损伤方程推导出更适用于Ⅱ型裂缝的损伤演化方程,得到损伤区域的计算方法。通过损伤梯度研究Ⅱ型裂缝从损伤至开裂阶段裂缝发展方向的变化规律,最终得到Ⅱ型裂缝的扩展角是79°。将该扩展角与经典判据得到的扩展角进行对比,结果表明该方法是可行的。

用能量法计算应力强度因子和扩展角─—自行开发的断裂力学微机软件

为解决工程中使用断裂力学理论求解带裂纹零件的剩余寿命，使用有限元素法求解应力强度因子和裂纹扩展角受到了应有的重视．本文利用裂纹从ａ扩展到ａ＋△ａ长度时，由于系统势能变化△Ｕ，从而求得应交能释放率Ｇ和应力强度因子Ｋ．计算表明，该方法计算精度高、方法简便．同时，通过寻找能量释放Ｇθ，的最大值求解裂纹扩展角．由于计算程序的通用性，软件可广泛应用于带裂纹的工程构件，成为分析构件安全性的实用工具．

基于扩展克雷洛夫角的全姿态导航解算方法

传统的克雷洛夫角法经过三次坐标轴旋转后得到姿态矩阵,此方法的缺点是当中间角接近±90°时,会出现退化现象,且姿态解算精度与三次旋转顺序相关联。针对以上克雷洛夫角法的不足,提出一种基于四次旋转的扩展克雷洛夫角的全姿态导航解算方法。首先,由计算得到的四次旋转下的克雷洛夫角坐标变换矩阵和角速度方程判断四个角度存在的冗余性,并进行约束。其次,为了得到导航姿态的唯一响应,提出一种因果约束策略,对四个角度进行约束,最终得出仅以外环轴角为因变量的控制策略,进而完成全姿态导航解算。结合试验数据和综合仿真结果表明:当外环轴角在不同区域内采取不同的控制策略时,导航解算在全范围内不存在奇异值问题,且最终导航解算得到的四个姿态角误差小于7.2″,具备较高的精度。

扩展角对Diamond-Jet型超音速火焰喷涂流场的影响

采用计算流体力学方法对超音速火焰喷涂过程进行数值模拟，研究了扩展角的变化对燃烧场的影响。研究发现扩展角对马赫锥形成的位置具有影响，随着扩展角的变化，马赫锥产生的位置向燃烧室方向偏移，当扩展角为0°～3．0°时，最大马赫数随扩展角度增大而增大。研究了扩展角对Diamond—Jet喷枪的温度场影响，当扩展角为0°～1．0°时，温度随扩展角的增加而降低，燃烧能转化为气体的动能；但是当扩展角度继续增加时，温度不再降低。

微型燃烧器扩展角对氢气/空气预混燃烧特性影响的模拟研究

基于建立的三维微型燃烧器模型,选用氢气体积分数为10%的预混气,对长度100 mm,扩展角分别为0˚、0.36˚、0.72˚的微型燃烧器内氢气/空气的预混燃烧过程进行模拟研究。研究发现,对方形微通道燃烧器,在相同的燃烧器长度、外壁边长和进口尺寸下,扩展角越大的燃烧器,速度极限范围越大。当入口速度较低时,扩展角越大,火焰传播速度越低,最高燃烧温度越高;当入口速度较高,燃气充分燃烧时,扩展角的大小对最高燃烧温度几乎没有影响。