磁流变抛光技术研究进展

表面质量是精密零部件最重要的性能之一,零件的表面质量主要是由加工过程中不同的工艺参数和方法决定的。传统的磨抛工艺由于作用在工件上的力很大、嵌入的磨料颗粒、对工艺的控制有限等原因很难使表面粗糙度降低到精密零部件的要求精度。磁流变抛光(MRF)提供了一种新型高效的方法使工件加工质量达到预期的精度水平。MRF对工艺控制具有更大的灵活性,并且可以在不破坏表面形貌的情况下完成加工。综述了磁流变抛光液组分对加工效果的影响、材料去除模型的建立和发展、不同的MRF加工方式和未来磁流变抛光技术发展的新方向,最后总结了目前MRF技术存在的问题总结,并提出了MRF技术未来可能的发展方向。

基于MAP-MRF框架的复杂情况下多运动目标检测

目标检测问题是视频监控系统中的关键问题,在监控场景复杂多变时,非参数方法是背景模型建模的重要方法,但传统的基于核密度带宽的非参数方法没有考虑像素之间的上下文关联性。本文提出建立目标检测问题的最大后验概率——马尔可夫随机场(MAP-MRF)框架,首先确定先验概率的能量函数,再确定条件概率及其能量函数,从而得到后验能量函数,采用蚁群算法迭代计算后验能量函数,获得像素标记的最优化结果即实现目标检测。在多个监控视频上的实验结果表明,本方法能大大提高复杂背景下的目标检测性能。

分水岭算法和基于MRF的层次聚类相结合的混合无监督图像分割算法

提出一种新的混合多阶段无监督图像分割算法。在第一阶段,通过分水岭算法得到一幅过度分割的图像,该图像中的所有小区域作为初始聚类状态将在接下来的层次聚类阶段中被合并。在第二阶段,一种新的启发式的基于Bayesian方法和Markov随机域的计算模型被用于基于区域的层次聚类算法,该算法用来合并初始分割结果中的邻接区域,以改进分水岭算法的分割效果。深入分析了该计算模型中两个相互作用的部分。通过对多种不同种类图像使用该算法进行分割,表明这种多阶段的方法适合无监督分割,它按照视觉一致的方式合并区域,并且比传统的层次聚类算法快很多。

基于数字孪生的磁流变液延时机构延迟解除隔离时间降阶模型

为建立满足实时性要求的磁流变液延时机构数字孪生体,针对传统流场仿真计算比较复杂耗时的问题,构建了该机构流体域降阶模型以实现其延时性能的快速计算。利用磁流变液延时机构流体域有限元全阶模型的参数化仿真作为样本数据,在DOE实验设计的基础上采用响应面法完成了流体域降阶模型建立,并结合有限元全阶模型仿真及高速旋转等效试验验证了降阶模型的精度及其可行性。结果表明传统流场与降阶模型仿真结果趋势相同,在检验工况中两者误差在5%以内,但降阶模型的仿真速度是流场仿真的100倍,即降阶模型可以在保证磁流变液延时机构模型求解精度的同时提高求解效率。

结合暗通道先验和MRF理论的单幅图像去雾算法

针对在雾霾环境下获取的图像降质严重、现有算法去雾图结构细节信息丢失较多的问题,提出了一种结合暗通道先验(DCP)和马尔可夫随机场(MRF)的单幅图像去雾算法。该算法先采用子块部分重叠局部直方图均衡(POSHE)对原始雾图进行增强,以提高其对比度,并通过DCP算法获取优化后的透射率;利用MRF模型对图像结构细节信息的约束特性,对透射率进行建模,以进一步细化透射率;由天空域的显著特征,通过分块搜索法求取大气光值。与传统去雾算法相比,该算法能得到更精确的透射率图,有效保持图像结构信息,去雾后的图呈现出丰富的细节和较真实的色彩视觉效果。

低气压土工离心机产热及冷却散热CFD模拟研究

随着土工离心机向着高速、巨型化方向发展,准确估算内部产热、合理设计外部散热结构成为研制离心机的重要前提。本文基于旋转参考系法(MRF)的CFD流固耦合数值模拟,获得土工离心机稳定运转时内部的流场及温度场分布,同时研究降低空气压强对降低舱内温度的影响。结果表明:风阻功率随气压的降低呈线性下降趋势,且当舱内气压由常压分别降低到10000Pa和2000Pa时,舱内平均温度分别降低了1.7K和4.8K。最后将研究对象扩展于外部冷却散热器结构,建立土工离心机-冷却散热器的耦合换热模型,为准确估算离心机内部温升结果、设计优化外部散热结构提供模拟基础。

分布式涵道风扇对BWB无人机气动特性的影响研究

由于分布式推进翼身融合(BWB)无人机综合性能显著,是未来航空领域飞行器发展的趋势,因此分析分布式BWB布局无人机的气动特性对于进行分布式BWB布局设计有着重大的基础意义。本文运用计算流体力学(CFD)数值模拟计算,利用混合网格技术和k-ωSST湍流模型求解雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程的方法,研究了有/无动力、涵道展向位置以及涵道间距等参数对全机在巡航状态下的气动影响。研究表明,在相同工况下,有分布式动力能够提升全机的气动特性,且外翼段是提供升力的主要方式;涵道风扇合理的间距能产生更好的诱导增升效果,表现为在小迎角下,全机升力系数随涵道间距的增加先增大而后几乎保持不变;在大迎角下,随着涵道间距的增加,全机升力系数逐渐提升,其最大增量为9.3%。以上对此类飞行器的研究分析对分布式推进BWB无人机气动布局设计具有一定的参考价值。

船舶螺旋桨水动力性能数值分析

为获取船舶螺旋桨的水动力性能,采用多参考系模型(Multi-moving Reference Frame,MRF)法,运用重正化群(Renormalization Group,RNG)k-ε湍流模型计算定常条件下的螺旋桨水动力性能,研究不同进速比与不同盘面比条件下的螺旋桨水动力性能,分析不同进速条件下的螺旋桨推力与扭矩等水动力参数变化特性。结果表明:随着进速比的增大,螺旋桨的推力与扭矩呈现下降趋势;在盘面比由0.45增大至0.55时,螺旋桨的推力与扭矩随着盘面比的增大而增大,但在盘面比由0.55增大至0.60时,螺旋桨的推力与扭矩减小。因此,在设计螺旋桨的过程中,需要考虑盘面比对螺旋桨水动力性能的影响。

泡沫铝发泡过程三维数值模拟

应用计算流体力学方法模拟分析搅拌轴斜置情况下泡沫铝吹气发泡过程.在双流体模型基础上引入多重参考系法描述搅拌三维气液两相流场,考查了桨叶转速、气体流率及初始泡径对流场特性和气泡分布的影响.结果表明气体在叶片区有聚集,并且吸力面高于压力面,液面附近气泡在一定范围内分布较均匀.含气率随叶片转速和气体流率增大而增大,随气泡直径减小而增大.

磁流变抛光轮结构设计与磁场分析

目前对磁流变抛光中磁场的研究主要是进行粗略的评估,并不能实现精确的控制.本文对磁流变抛光中的磁场展开了更为精确的分析.首先设计了磁流变抛光系统,并对其抛光机理进行了阐述;其次对磁流变抛光轮的结构进行了设计,并对其实现方式进行描述;进而利用有限元法对磁流变抛光轮内部磁场进行了具体分析,得到了分布合理的梯度磁场.利用在磁感线上取点进行拟合的方法得到磁感线方程,计算磁感线与磁流变抛光轮表面所围成的面积值,可通过有效控制磁流变抛光液的截面流量使其按照指定磁感线进行分布,完成整个抛光过程,从而为利用磁场控制磁流变抛光液进行确定性抛光提供了保证.

一种基于非参数密度估计和马尔可夫上下文的SAR图像分割算法

在研究传统的基于参数的合成孔径雷达(SAR)图像统计模型基础上,为了精确估计高分辨率SAR图像的统计分布,该文提出了一种结合基于核函数的非参数估计和马尔可夫上下文的SAR图像分割算法。该算法首先采用基于核函数的非参数方法估计SAR图像的统计分布,然后将此统计量作为图像分割的似然函数,利用马尔可夫上下文约束进行SAR图像分割。该文通过软件仿真对新算法和基于参数的统计模型的算法的效果进行了比较。研究发现,基于核函数的非参数估计方法仅仅依赖实际数据,在无法准确获取分布函数解析式的情况下往往具有更好的效果。实验证明,基于核函数的非参数估计方法对高分辨率SAR图像中较为复杂的场景如城区的提取取得了更为满意的结果。

结合博弈论的马尔可夫随机场红外图像分割

电路板红外图像芯片提取是电路板红外图像故障检测系统中的重要环节,已成为红外图像分割领域关注的一个重点。传统的芯片发热区域提取方法大多需要人工干预,且分割效果不理想,容易丢失边缘信息,导致细节特征不明显。针对以上缺陷提出一种结合博弈论的改进马尔可夫随机场分割算法。首先用现有的OTSU算法对图像进行粗分割,将图像分为两个子集(背景域和目标域),然后利用马尔可夫随机场(MRF,Markov Random Field)理论建立图像分割模型,最后利用结合博弈理论的MMD(Modified Metropolis Dynamics)算法,根据模型分别对每个子集进行细致分割,提取核心发热区域。实验表明,改进算法应用在电路板芯片发热区域提取时,能够较好地抑制噪声,准确处理边缘信息,与传统算法相比,在视觉效果和客观数据上都有很大的提高,具有一定的准确性和鲁棒性。

磁流变阻尼力建模及主共振研究

通过实验建模,提出了一种改进的Bingham模型来描述磁流变阻尼力,模型中的各参数具有明确的物理意义,都与磁流变阻尼器的特性有关.另外,还采用此模型研究了单自由度天棚阻尼控制系统的主共振,利用平均法得到了系统的理论解,并对理论解进行了数值验证.最后,研究了各参数对主共振的影响,从而可以更加有效地控制主共振.

基于逆向工程的微型轴流风机性能分析与实验研究

在实际电子设备冷却的CFD分析中,为了减少计算量,通常都使用集总参数的模型进行替换,通过相关实验标准获得相应的PQ曲线,用于描述不同阻力情况下风量的变化情况。但是由于实际的应用中风机安装的结构要求及设备设计要求越来越紧凑,风机的进出风口都有较多遮挡,这些遮挡因素影响了风机的空气动力学性能,进而影响PQ曲线,因此需要对风机叶轮进行详细建模以分析。采用逆向工程的方法,运用三维激光扫描仪,建立了特定风机的数字模型,然后通过MRF方法对其进行了分析,研究了几种不同的湍流模型和壁面处理模式对风机性能特性计算的影响。同时采用符合AMCA-210-2007的风机PQ特性测试系统对风机进行实测。通过实验和CFD模拟得到在相同条件下风机的PQ性能曲线,并分析了导致这些计算结果的原因。分析结果表明:采用具有增强壁面处理的增强型-RNG模型所得结果最接近实际实验结果。

基于磁流变阻尼器的磁悬浮转子系统的振动特性研究

磁悬浮转子系统刚度、阻尼可调范围小,振动抑制能力差,限制了磁悬浮轴承的推广使用,基于磁流变效应的磁流变装置可以对自身的刚度、阻尼进行快速、可控的调节。本文以磁流变技术和磁悬浮技术为基础,对基于磁流变阻尼器的磁悬浮转子系统的机械结构进行了设计与研究,提出了一种新的结构方案,并将该结构简化为有限元模型,借助ANSYSWORKBENCH与MATLAB软件对该结构的减振特性进行了仿真分析,验证了该结构的可行性,可以通过调整阻尼器刚度、阻尼来改变转子临界转速附近的振幅,有效帮助转子系统跨越临界转速。

磁流变隔振系统的非线性特性研究

采用Bingham模型来描述磁流阻尼器的力学特性．研究了单自由度磁流变隔振系统的主共振，利用平均法得到了被动控制系统的理论解，且对理论解进行了数值验证．调整了影响隔振效果的各种参数，定量或定性地分析各种参数的影响，从而可以更加有效地控制主共振．设计了基于单自由度磁流变阻尼器的隔振系统的实验装置，试验研究了系统参数对隔振效果的影响．

基于MATLAB的磁流变液制动器的模糊控制建模研究

确定了磁流变液制动器的控制方法,选定了磁流变液制动器模糊控制器的生成方法,采用MAT-LAB模糊逻辑工具箱的自适应神经网络模糊系统ANFIS对磁流变液制动器的模糊器进行建模。通过对大量已知实验数据的学习得到相应的模糊规则,有效地计算出隶属度函数的最佳参数,并通过仿真实验得出基于自适应神经网络模糊推理系统获得的模糊控制器可以实现磁流变液制动器的智能控制,控制效果良好,为磁流变液制动器的智能化控制提供依据。

基于磁流变液的半主动控制研究

本文采用B ingham模型描述磁流变阻尼力。研究了单自由度磁流变隔振系统的主共振,并在被动控制时利用平均法得到了系统的理论解。然后对理论解进行了数值验证,最后研究了各参数对主共振的影响,从而可以更加有效地控制主共振;在半主动控制时利用Simulink对系统进行数值仿真。

融入空间信息的医学图像优质分割

传统的FCM分割算法只考虑到图像的灰度信息,而忽略了灰度的空间信息,对于迭加了噪声的图像,难以得到准确的结果。从马尔可夫随机场(MRF)中得到启示,考虑到图像灰度信息及其空间分布出发,提出了一种新的基于邻域(Neighbor)信息FCM分割算法,即NFCM算法。实验结果表明该算法所得到的目标图像的边界特征保持完好,图像边界细腻、连续且定位性能好。

磁流变减振器在参数激励与强迫激励联合作用下的主共振-基本参数共振分析

针对1/4汽车悬架模型,采用改进的B ingham模型描述磁流变阻尼力。在建立了该系统的动力学控制方程的基础上,用平均法研究了参数激励与强迫激励联合作用下的主共振-基本参数共振,得到了系统的理论解,并对理论解进行了数值验证。最后,研究了各个参数对主共振-基本参数共振的影响,为磁流变阻尼器的设计和控制提供理论依据。