排水管道瞬变流的SWMM模拟能力研究

暴雨洪水管理模型（SWMM）在城市雨洪管理中发挥了重要作用，但对其模拟排水管道瞬变流的能力研究较少。针对排水管道中有压水力瞬变情况，以经典特征线法为参照，对SWMM的模拟能力进行了分析及改进。计算结果发现，原SWMM模型对排水管道快速有压瞬变流的模拟能力较差。为此，提出了“设置虚拟节点、修改Preissmann狭缝宽度”的改进方法，可有效提高SWMM模拟瞬变流的计算精度；同时，进一步分析了空间步长、波速、管段管径比、CFL稳定性条件、收敛精度及节点最小表面积等关键参数对模拟准确度、稳定性、计算效率的影响，并给出了建议取值范围。     

基于改进相干增强扩散与纹理能量测度和高斯混合模型的导光板表面缺陷检测方法

针对液晶屏(LCD)导光板表面缺陷检测方法存在漏检率和误检率较高,对产品表面复杂渐变的纹理结构适应性差的问题,提出一种基于改进相干增强扩散(ICED)与纹理能量测度和高斯混合模型(TEM-GMM)的LCD导光板表面缺陷检测方法。首先,构建ICED模型,基于结构张量引入平均曲率流扩散(MCF)滤波,使得相干增强扩散(CED)模型对缺陷的细线状纹理有良好的边缘保持效果,并利用相干性得到缺陷纹理增强和背景纹理抑制的滤波后图像;然后,根据Laws纹理能量测度(TEM)提取图像纹理特征,将图像的背景纹理特征作为离线阶段高斯混合模型(GMM)的训练数据,使用期望最大化(EM)算法估计GMM参数;最后,计算待检测图像各像素的后验概率,并将其作为在线检测阶段缺陷像素的判断依据。实验结果表明,该检测方法在导光颗粒随机、规则两种分布的缺陷图像测试数据组上的漏检率和误检率分别为3.27%、4.32%和3.59%、4.87%。所提检测方法适用范围广,可有效检测出LCD导光板表面划痕、异物、脏污和压伤等类型的缺陷。     

基于光流法的固体内部声传播方向测量

目前采用光弹设备测量超声传播方向多为人眼主观观测,其误差较大,难以实现精确的定量测量。将Farneback光流法应用于光弹图像的处理,并根据帧与帧之间的光流图来计算光弹图像中的超声传播方向,可以捕捉图像中的动态声场。在实验中对不同传播方向的超声进行了测量,其绝对偏差度数最大值为2.85°,测量结果较为准确。因此,Farneback光流法可用于光弹图像中声波传播方向的判断,且具有快速、准确和直观等特点。     

基于纳米流控系统的封隔器胶筒肩部防护装置及其弹性层应用特性

针对封隔器胶筒因肩部应力集中导致的密封失效问题，提出了一种基于纳米流控系统的封隔器胶筒肩部防护装置。该肩部防护装置由楔形金属环和环形弹性层组成，弹性层具有独特的压力-体积变化特性和压力传递性能，可消除封隔器胶筒肩部应力集中现象。以ZSM-5型沸石与甘油所构成的纳米流控系统填充弹性层，通过压力-位移特性测试实验，研究了弹性层的可重复使用性及不同加载速率下系统的压力阈值及最大压力下的有效形变量。结果表明ZSM-5型沸石-甘油配方具有良好的可重复使用性，可以作为肩部防护装置环形弹性层的填料。加载速率在0.01~0.1 mm/s范围内变化时，弹性层压力阈值可稳定在17±2 MPa范围内；不同加载速率下，最大压力下的有效形变量均大于58 mm3/g，加载速率越大，变形量越大，符合弹性层的性能需求。通过调整纳米多孔介质与功能流体的配方，环形弹性层的性能在很大范围内可调，适用于多种复杂工况。     

筛孔型溢流管旋流器分离性能研究

旋流器在分离过程中由于短路流的存在造成溢流跑粗现象，针对此问题提出一种筛孔型溢流管旋流器，并进行数值模拟和试验研究。结果表明：与圆柱型溢流管相比，筛孔型溢流管结构可延长颗粒在旋流器内的分离时间，使短路流重新进入外旋流进行充分分离，减少溢流跑粗现象。对比试验结果表明，与圆柱型溢流管旋流器相比较，采用筛孔型溢流管分离效率显著提高，-25 μm分级质效率由47.59%提高到58.00%，分级量效率由48.74%提高到60.08%，溢流产物更细，粗颗粒减少，溢流跑粗现象得到有效改善；随着溢流管开孔率增大，溢流产率提高，溢流和底流产品粒度均有变粗的趋势。     

大涡模拟Smagorinsky模型用于磨粒流精密加工喷嘴的质量控制研究

为研究固液两相磨粒流加工喷嘴小孔过程中的流场分布、涡旋形成规律及涡旋的存在对磨粒流加工的影响机制，采用Smagorinsky亚格子模型对磨粒流加工喷嘴小孔的流道进行大涡数值模拟，并使用磨粒流对变直径喷嘴工件进行加工试验。数值模拟发现磨粒流流体中磨粒与壁面的碰撞与剪切作用随流体的速度增大而增大，同一截面的速度存在速度差，其中还伴随涡旋的存在；通过试验研究发现：经固液两相磨粒流加工后的喷嘴小孔表面质量得到明显提高，喷嘴经过四次不同入口速度的磨粒流加工后大孔处表面粗糙度Ra由1.24 μm降至0.542 μm，小孔处表面粗糙度Ra由1.21 μm降至0.437 μm。结论显示固液两相磨粒流加工技术可有效提高被加工喷嘴工件的内表面质量，加工时同一截面的速度存在速度差，速度差的存在利于涡旋的形成，涡旋的存在利于提高磨粒流加工过程的剪切作用，有助于获得高质量的喷嘴小孔内通道表面。