面向光纤与高Q值F-P谐振腔高效耦合的六维系统设计

基于法布里-珀罗(Fabry-Pérot,F-P)谐振腔的光学传感器具有结构简单、灵敏度高、抗电磁干扰能力强等优点,在工业、生物医学、航空航天等领域具有较高的应用价值。设计了自聚焦透镜、单模尾纤插芯、玻璃套管组成的输入/输出光纤结构和一系列六维对准系统,高效降低了高Q值F-P腔与光纤的耦合难度,使F-P腔的Q值达到4.247×10^(7),为高灵敏度光学传感器的一体化、工业化制造奠定了基础。

海岸带城市多维耦合系统协调发展研究——以大连海岸带为例

基于系统耦合与复合生态系统理论,提出了生态文明视阈下的海岸带"社会-经济-资源-环境-生态"多维耦合系统(ESREE)的协调发展问题。将大连海岸带作为实证对象,初步构建了海岸带ESREE多维耦合系统模型和海岸带ESREE多维耦合系统生态文明评价体系。研究表明,大连于2002年进入了海岸带ESREE多维耦合系统的中度协调耦合状态并保持着相对稳定的发展态势,现正处于向海岸带生态文明型城市转型的关键阶段。最后,提出了政策建议。

基于多维耦合仿真的冷却系统控制策略优化

电动车驱动系统冷却系统具有非线性、传热迟滞和时变性等特点,电机控制器功耗受工作温度影响较大,传统的冷却辅机控制策略无法满足最低功耗需求。针对此问题,利用STAR-CCM+和Amesim仿真软件建立冷却系统多维耦合仿真模型,研究电机控制器冷却系统最优门限值,并联合Matlab/Simulink仿真平台对比多挡、PID和自适应模糊PID3种控制方法的系统功耗。结果表明自适应模糊PID控制能够提升冷却系统的动态性能,降低整车能耗。

一维-二维耦合的河湖系统整体水动力模型

为对自然界中的复杂水流系统进行整体水动力数值模拟,建立了适用于河湖系统的一维-二维耦合模型。将河网计算中用于处理河段间耦合的汊点水位预测校正法应用到一维-二维耦合边界的处理中,即耦合边界水位预测校正法。该方法具有一维、二维模型计算完全独立,可有效利用现有模型的优点。与传统一维-二维耦合处理方法相比,耦合连接条件的满足程度较高且可通过对计算容差的调整进行有效控制。利用理想及实际例子进行了计算验证,结果表明该方法具有较好的实用性。

分数维环式单向耦合Lorenz系统的同步

主要采用分数维方法,基于Laplace变换,对环式单向耦合的3个Lorenz混沌系统的同步进行了研究,并对取得的结果作了相关数值模拟,模拟结果证实我们取得的成果的正确性和有效性.

精准扶贫视角下生态系统服务与多维贫困耦合协调差异:以甘肃秦巴山贫困核心区为例

促进贫困地区生态保护与经济建设协调发展是新时代国家扶贫开发的重要策略之一,是如期实现2020年全面建成小康社会的基础。以甘肃秦巴山贫困核心区为例,采用InVEST模型、市场价值法和影子工程法综合评估以水源供给、土壤保持、水质净化和固碳释氧为主的区域生态系统服务价值。运用参与式农村评估法,基于农户多维贫困测度指标体系,核算多维贫困指数。在综合测度两者耦合协调差异的基础上,分析其耦合协调差异的主要影响因素并针对性地提出分类指导策略。结果表明:(1)甘肃秦巴山贫困核心区25个特困片区生态系统服务价值为1 525.05亿元,其中,固碳价值最高。在各地类中,园地平均生态系统服务价值最大,耕地最小;(2)在25个特困片区的多维贫困中,基本物质需求相对充裕,健康状况贫困、文化教育贫困和社会关系贫困次之,经济收入贫困最严重;(3)由耦合差异分析可知,车拉、藏族等9个片区为生计资本落后型,经济收入、社会关系和文化教育是制约生态系统服务价值显化的主要因素。南阳、崖城等12个片区为生态资产落后型,林地、园地等高生态系统服务价值地类缺乏制约了多维贫困的持续改善。临江、新寨和大桥3个片区为协调发展型,仅理川片区为衰退失调型;(4)依据不同耦合差异类型及制约因素针对性地提出了分类指导策略,为精准扶贫战略决策提供科学参考。

多维柔性耦合系统功率流传递特性

从经典的解决噪声控制问题模型 (振源—路径—接受体 )出发 ,运用导纳模态方法 ,针对齿轮传动系统振动噪声控制问题 ,从假设的两个不同简化的理论分析模型入手 ,通过分别计算通过多维柔性接点和连接件的功率流 ,比较不同的简化模型对分析功率流传递特性的影响 ,研究其动力学传递特性和振动噪声控制机理 。

多维耦合双层隔振系统动态吸振器吸振特性

建立了针对多自由度动态吸振器作用于多维耦合双层隔振系统上的六自由度动力学模型,给出了系统的量纲为1参数控制方程和系统力传递率表达式.基于此,研究了吸振器固有频率比、耗散系数、安装距离、安装跨度、质量比和转动惯量比对吸振器吸振特性(系统力传递率)的影响;并结合对系统模态能量分布情况的分析,阐明了吸振器的吸振机理以及最优参数取得条件;最后,结合内燃动车动力包这一工程对象,给出了其散热器子系统充当双层隔振系统吸振器用于提高系统在发动机停机工况的隔振性能应用实例.研究结果对于双层隔振系统多自由度吸振器参数的设计具有指导意义.

基于一三维模型耦合仿真的柴油机进气系统优化

建立了某柴油机整机一维热力学模型和不同容积集气腔三维CFD模型,通过一三维模型耦合进行进气系统瞬态仿真研究,根据模拟结果分别计算了不同容积集气腔对应的各缸进气量和进气不均匀度,并对进气不均匀度进行了评价,根据进气量和进气不均匀度确认了最优化的进气系统。

可压缩Navier-Stokes方程的时空耦合优化低维动力系统建模方法(英文)

当采用低维动力系统模型研究Navier-Stokes方程的动力学性质时,保持低维模型的吸引域与NavierStokes方程的吸引域相同是非常重要的.然而,到目前为止,还没有一种普适的方法能确保对于一般问题都能达到这一目的.该文发现任何基于空间基的低维模型,如本征正交分解基、优化空间基和其他经典空间基,都不具有可预测性,即低维动力系统的误差随着流场的时间演化而增大.在构造优化动力系统的理论框架和时空耦合谱展开的新概念下,该文构造了可压缩Navier-Stokes方程的低维模型来逼近大涡模拟方程的数值解,给出了高精度的流场数值模拟结果和全新的时空耦合基时空演化数值结果.全场误差在10%以下,而每个网格点的平均误差在10%以下.时空耦合化化低维动力系统可以保证低维模型的吸引域与Navier-Stokes方程的吸引域相同.因此,保证了时空耦合优化低维动力系统的特征动力学性质与真实流场的特征动力学性质是一致的.

流域初始二维水权耦合配置系统评价

结合流域内各区域及其生活、生产与生态环境等不同行业对初始取水权和排污权的配置结果,将各区域视为各自独立的系统单元,将经济、社会与生态环境视为各区域系统单元中的3个子系统单元,构建流域初始二维水权耦合配置系统,设计耦合配置系统评价指标体系,确立耦合配置系统评价准则,用于评价各区域系统单元中经济、社会与生态环境各子系统之间的耦合协同效度以及各区域系统单元之间关于经济、社会与生态环境以及整体之间的趋同发展效度。以辽宁省大凌河流域水权配置方案为例,对模型进行验证,计算结果表明模型具有一定的可操作性。

定子斜槽十二相发电机-整流系统的非线性二维场-路耦合方程

本文提出了采用二维有限元技术近似计算定子斜槽时电机内三维电磁场的新方法 ,阐述了其计算原理。基于此方法 ,建立了考虑定子斜槽时十二相 (四Y移 1 5°相带 )同步发电机整流系统的非线性二维瞬态涡流“场 路”耦合方程 ,并对电机内的电磁场以及空载电势波形进行了计算 ,分析了定子斜槽对齿谐波电势的削弱作用 ,得出了与谐波磁导分析法完全相同的结论 ,验证了二维有限元技术计算斜槽电机内电磁场的可行性和有效性。

泥石流频发区不同土地利用类型下土壤分形维数与理化性质的关联度

为综合评价泥石流频发区不同土地利用类型下土壤的结构稳定性,本研究以蒋家沟为例,选取耕地、草地、林地为研究对象,裸地作为参照,基于分形理论分析了不同土地利用类型下土壤的分形特征,利用主成分分析方法,分析了影响土壤结构稳定性的主要影响因子,同时利用关联耦合度方法构建了土壤分形维数与理化性质间的耦合模型。结果表明,不同土地利用类型下土壤的分形维数介于2.71~2.75,0.5~2 mm土壤颗粒含量决定了不同土地利用类型下土壤的分形维数;土壤颗粒的分形维数与土壤碱解氮、容重、有机质含量显著相关,两者之间属于中等关联,土壤理化性质对分形维数的影响大小依次为容重>碱解氮>有机质;分形维数与理化指标的系统耦合度属于弱协调,未达到最佳状态;不同土地利用类型的系统耦合协调程度按大小排序为林地>草地>耕地>裸地。研究结果表明,增加植被覆盖和减少人为扰动有利于稳定的土壤结构形成。研究结论可以为流域植被恢复及土壤结构特征描述提供一定的理论依据。

基于一维/三维耦合仿真的某款拖拉机散热系统分析

基于一维软件AMESIM和三维软件Star CCM+耦合的方法对某款拖拉机的散热系统进行了仿真分析,对其散热性能进行了评估。根据评估结果设计了两种优化方案,最终使散热系统满足拖拉机的使用要求。

高线性度的二维无耦合纳米压电位移系统设计

设计了一套具有高线性度的二维无耦合纳米压电位移系统。提出了一种多个压电陶瓷同步线性操作的电荷控制方案,设计采用基于非线性反馈控制和相似控制相结合的具有接地配置功能的压电控制器。控制器中引入了T型电阻网络,使电容较小的压电致动器能够进行低频线性操作。并对压电陶瓷驱动的位移平台进行了机械结构设计,平台采用嵌套式串联结构来避免耦合位移。通过解析法和ANSYS Workbench有限元仿真两方面对位移平台进行了刚度及位移分析。搭建了一套干涉位移测量系统,对压电位移台的位移、耦合误差及线性度进行了验证测试。实验结果表明:系统满行程内二维位移台的耦合误差最大仅为0.098%,可以将迟滞不对称引起的剩余轨迹偏差减小到0.79%,两个压电陶瓷间的最大轨迹偏差仅为行程范围的0.23%,理论分析和实验验证了所设计多压电电荷控制器的可行性,且系统可有效抑制耦合位移并使定位精度得到明显提高。

基于参数转换混沌耦合系统及其一维、二维变换规则的图像加密算法

1D混沌映射具有结构简单以及高的计算效率等独特优点,但其输出序列的值域差别大,易出现局部单调现象;且其安全性较低。为了继承一维混沌映射的优点;解决当前加密系统普遍难以同时兼顾高安全性与高计算效率等难题,设计了一维参数转换混沌耦合系统和一个混沌序列优化机制,并定义了该耦合系统对应的1D、2D变换规则,提出了基于参数转换混沌系统及其1D、2D变换规则的图像加密算法。首先迭代一维参数转换混沌耦合系统,得到混沌序列;然后利用1D变换规则将混沌序列转换成整数序列;并将该整数序列分割成两个子序列,用其中的一个子序列对图像进行替代;再用另外一个子序列根据2D变换规则对替代图像进行置乱;最后根据序列优化机制对混沌序列进行优化后所得到的新序列来加密图像。MATLAB仿真结果显示:与其他算法相比,加密质量更好、算法高度安全、密钥空间更大。

有序-无序二维耦合系统的电子输运性质

基于双层耦合正方晶格的紧束缚近似模型,通过对态密度、波函数格点占据数和量子扩散的计算与分析,系统研究了不同堆垛界面结构、层间耦合强度和无序强度对有序-无序双层二维耦合系统中电子输运性质的影响.研究发现,AA堆垛双层耦合正方晶格在层间耦合较弱时保持单一能带,带尾态为局域态,带中态始终保持延展态及近似延展态的临界态,存在不随无序增强而消失的迁移率边;对于强耦合体系,弱无序时能带的带尾态为临界态,带中态为扩展态,而强无序使得耦合导致的两能带交叠为单一能带,其带尾态为局域态,带中态为临界态.AB堆垛双层耦合正方晶格的能带始终为单一能带,且能带中心区始终包含延展态和临界态.对于AA和AB堆垛两种构型,有序-无序双层耦合系统的量子扩散随无序强度增大均呈现出先减弱再增强的反常量子扩散现象.AA型弱耦合系统和AB型耦合系统中的量子扩散均表现为超扩散,AA型强耦合系统中弱无序导致超扩散,而强无序导致亚扩散.计算结果进一步表明,有序-无序双层耦合六角晶格系统表现出同样的行为.

多维虚拟振动试验系统设计及应用

虚拟振动试验能在产品设计阶段对其进行结构动力学分析和振动环境预评估,缩短产品研制周期,节省研制费用。本文完成了振动台机电耦合建模、刚体建模、试件有限元建模和闭环控制系统设计,建立了三维虚拟振动试验系统,开展了一维和三维正弦扫描虚拟振动试验技术研究。仿真结果表明:振动台机电耦合模型的频率特性与实际振动台的试验数据吻合;激振方向会对试件的加速度响应产生显著影响;与一维振动试验结果相比,多维虚拟振动试验不仅能明显提高故障激发效率,而且可以激发试件的高阶局部模态,使其高频段内的最大动应力曲线出现多个较高峰值且幅值增幅明显。

二维机翼弹簧系统的涡激振动

本文采用N -S方程数值模拟了二维机翼的流固耦合运动 ,用弹簧系统代替实际固体变形产生的回复力和力矩。翼型的运动是两个自由度 ,即垂直于来流的振荡和转动振荡。为了模拟涡激振动 ,机翼的初始攻角取得比较大 ,以便产生周期性的旋涡脱落及周期性的流体动力 ,后者与弹簧系统相耦合 。

二维振动方向变换器的耦合振动及其等效电路

二维振动方向变换器集功率合成和二维超声输出的功能于一体,在功率超声技术中具有重要的应用价值。然而,对于二维振动方向变换器的设计分析只有一种较为复杂的波动方程法。为此,本文研究了二维振动方向变换器的另外一种简明的设计分析方法——等效电路法。通过引入二维机械耦合系数和纵向力转换系数,利用力电类比原理建立了二维振动方向变换器的同相及反相二维耦合振动的统一等效电路模型。利用本文提出的设计方法,计算了两种不同材料的二维振动方向变换器的谐振频率,与有限元计算结果及实验测试结果一致,为该类超声振动系统的工程应用提供了一种简洁直观的设计分析方法。