搅拌容器内氧气非均相传质过程的数值模拟

着重考察了搅拌器类型以及搅拌转速对氧气动态传质过程的影响,通过采用计算流体力学 (computational fluid dynamics,CFD) 对氧气动态传质过程进行了数值模拟,同时结合实验,对模拟结果进行了验证.结果表明,（1）采用Fluent软件并结合用户自定义方程（user defined function,UDF）能够很好地模拟出实际搅拌器内流场分布,模拟结果与采用粒子成像技术（particle image velocity,PIV）的实验测量结果相符;（2）采用氧气传质模型能预测氧气在搅拌器内的动态传质过程,同时氧气浓度与溶解时间的对数关系式能较好描述试验搅拌器内氧气动态传质过程;（3）在相同搅拌速度下,圆盘涡轮式搅拌器产生的湍流动能分布范围要大于桨式搅拌器产生的湍流动能,而且湍流动能分布更均匀,湍流强度更大.因此采用圆盘涡轮式搅拌器有利于增强氧气传质过程的进行;（4）在搅拌器类型相同时,随着转速的增加,容器内溶解氧浓度随之增加;圆盘涡轮式搅拌器比桨式搅拌容器内溶解氧的浓度要高,圆盘涡轮式搅拌器更有助于氧气的传质.     

圆盘涡轮式搅拌槽的数值模拟

用计算流体力学软件FLUENT6.2,多重参考系法对圆盘涡轮式搅拌槽在不同转速下的流动进行了整体数值模拟.采用标准k-ε湍流模型成功模拟了搅拌槽内的流动分布,考察不同搅拌转速和不同计算方法下搅拌桨的功率准数.给出搅拌槽内速度分布和湍流动能分布图.为该领域研究者提供指导.     

不同组合桨搅拌器搅拌特性的数值研究

采用Fluent软件的多重参考系(MRF)及标准k-ε湍流模型,针对双层平直桨叶、双层45°折叶涡轮桨和两者组合搅拌桨这3种搅拌桨,研究了不同桨叶类型搅拌槽内的流动混合特性和加料位置,结果表明:45°折叶涡轮桨和平直叶桨的上下组合桨可以增强搅拌器内流体的上下湍动,促进混合,其搅拌功率较双层平直叶桨下降37.91%,混合时间减少50.48%;选择上层桨叶尖端加料可以缩短搅拌器内液体的混合时间,提高搅拌效率.     

磷酸陈化槽两相流搅拌的数值模拟

为建立相对精确的磷酸陈化槽的固-液两相混合过程数值模拟的方法,指导此类搅拌器的设计并优选搅拌结构,使用计算流体力学软件FLUENT对磷酸陈化槽内的固体颗粒与液体的搅拌混合过程进行了三维数值模拟,根据Zwietering的关联式得出搅拌临界转速,利用多相流模型中的欧拉模型来解决悬浮液中的固体颗粒沉降问题,采用多重参考系法(MRF),选用标准κ-ε湍流模式,模拟出平底磷酸陈化槽中液体的流动情况和体积分数的分布、分析垂直面内和水平面内液相的流场分布规律、固相颗粒体积分数特点,并探讨了产生这种情况的原因.模拟结果表明PBT搅拌桨所产生的轴向流流型比较适合固-液搅拌操作.     

气液固三相逆流化床内气液传质特性的实验研究和数值模拟

基于欧拉双流体模型,对液固两相进行拟均相处理,应用计算流体动力学(CFD)软件Fluent 6.3,对气液固三相逆流化床内气液传质特性进行了实验研究和数值模拟,考察了床内溶解氧浓度的轴径向分布规律,气液表观速度和液体黏度对气液传质系数的影响。从实验和模拟结果发现:在轴向上,溶解氧浓度由上到下逐渐增加并趋于饱和;在径向上,溶解氧浓度中心区域低,壁面附近高;气液传质系数随气液表观速度增加而增加,随液体黏度增加而减小,模拟值和实验值吻合较好。     

双层桨叶搅拌器流场的CFD模拟与PIV测量

利用CFD技术和PIV测量研究了搅拌器内双层桨叶不同位置的流场和浓度分布.基于Navier-Stokes方程和标准κ-ε湍流模型,求解搅拌器的湍流场,考察了在不同转速和不同桨叶高度下搅拌器的流型变化和混合浓度情况.结果表明:改变双层桨叶位置,流场的流型基本不发生变化,均以桨叶为中心形成上下"双循环"流动;随着加料位置和桨叶高度的变化,对搅拌功率基本没有影响,但时不同监测点的浓度变化较大,对混合时间的影响也较大;采用桨叶部位加料可以充分利用流体的湍流特性,加快混合速度,缩短混合时间,节约成本,提高经济效益.     

摆动式搅拌槽内宏观流场的数值模拟

搅拌设备效率的高低在很大程度上取决于其内部流场的结构,因而对流场的研究就十分重要.采用FLUENT软件对自行设计的摆动式搅拌槽内的流场进行数值模拟,模拟时运用动网格技术来指定搅拌器的运动规律,采用标准k-ε模型对速度场进行了求解.结果表明:槽内的流场为充分发展的湍流,摆动式搅拌为径向流搅拌,桨叶上方的流动以切向剪切为主,下方以径向流为主.     

搅拌器内部二维流场数值模拟

采用FLUENT软件对搅拌器内部流动情况进行了二维数值模拟,研究了不同桨叶直径、桨叶转速和桨叶数对搅拌器内部流场的影响.结果显示:在同一工况下,桨叶直径为600 mm的搅拌效果比桨叶直径为400 mm和500 mm的搅拌效果好;桨叶转速为6rad/s的搅拌效果比桨叶转速为2rad/s和4rad/s转速效果好;八叶桨式搅拌器的搅拌效果较四叶桨式搅拌器和六叶桨式搅拌器稍好.模拟证实搅拌器桨叶直径、桨叶转速和桨叶数的增加有利于搅拌的混合均匀,但桨叶直径和桨叶数的增加使得搅拌器桨叶加工复杂,生产成本提高;桨叶转速也受制于搅拌器和搅拌轴的结构尺寸,不能无限增大.所以需要综合考虑各种因素的影响,才能选出最合适最经济的桨叶直径、转速和桨叶数.     

钻井泥浆罐搅拌器混合过程数值模拟分析

通过数值模拟的方法,分析搅拌罐内的流场规律,研究泥浆罐搅拌器混合系统的混合过程。利用三维数字建模软件Autodesk Inventor建立泥浆罐搅拌器三维模型,应用CFD计算软件的FLUENT软件模拟泥浆罐内钻井液的混合过程,选用标准湍流模式模拟湍流状态。     

筒式搅拌器的设计与性能研究

设计了一种筒式搅拌器,分析了筒式搅拌器的结构特征和工作原理,并同蜗轮式、推进式搅拌器的搅拌功率、搅拌效率进行了对比。结果表明：在相同的工作条件下,筒式搅拌器的搅拌反应时间远远小于推进式和涡轮式搅拌器的搅拌反应时间,搅拌效率提高了1～2倍。     

网络地形漫游的数据传输与缓存方法

为了解决网络地形漫游时的连续性问题,缓解网络数据拥塞时的数据供应压力,通过分析地形几何数据与流媒体数据在组织方式及漫游时数据预取方向的不同,结合基于GPU的绘制技术,设计了新的地形数据传输及缓存方法.该方法根据客户端处理能力及网络性能划分地块的粒度,由客户端生成多分辨率地形并缓存部分数据,降低绘制数据对网络性能的依赖.在运行时刻根据视点位置确定周围地块的传输规则,使各地块数据的传输量根据运动方向进行自适应调整,保证了漫游时绘制的连续性,大大提升了网络地形绘制的性能和效果.     

海量网络数据传输能耗优化方法

针对传统方法对海量网络数据传输能耗进行优化时存在传输能耗估计不准确、不适合大范围使用的缺陷,提出一种新的海量网络数据传输能耗控制优化方法.通过建立网络数据传输模型,对网络数据节点能耗进行计算.选取合适节点对网络数据进行参数设计,利用分段曲线压缩算法对采集的数据进行压缩传输,结合剩余能量实现海量网络数据传输能耗的优化.结果表明,在不同数据传输距离和数据量条件下,与传统方法相比采用改进算法可以很大程度降低海量数据的传输能耗,改进算法具有的能耗优化效果具有一定的实用性.     

基于小波变换的可扩展网格编码

为了使位流可以适应网络带宽的异构、时变以及各个网络终端的不同图形处理能力,在网格压缩中引入了位率可扩展性和分辨率可扩展性的概念,提出一种基于小波变换的渐进压缩方法来产生同时具有位率和分辨率可扩展性的位流.该方法将各个子带独立进行编码,对每个子带中的小波系数,按确定的扫描次序转换成一维序列,量化后进行位平面编码.设计了一种自适应细分信息编码算法,使解码端知道每一个小波系数应该放置在哪一个顶点上.实验表明,该方法的位流大小约为PGC方法的70%左右,且具有PGC所不具有的分辨率可扩展性.     

A hyperspectral image compression algorithm based on wavelet transformation and fractal composition (AWFC)

Starting with a fractal-based image-compression algorithm based on wavelet transformation for hyperspectral images, the authors were able to obtain more spectral bands with the help of of hyperspectral remote sensing. Because large amounts of data and limited bandwidth complicate the storage and transmission of data measured by TB-level bits, it is important to compress image data acquired by hyperspectral sensors such as MODIS, PHI, and OMIS; otherwise, conventional lossless compression algorithms cannot reach adequate compression ratios. Other loss-compression methods can reach high compression ratios but lack good image fidelity, especially for hyperspectral image data. Among the third generation of image compression algorithms, fractal image compression based on wavelet transformation is superior to traditional compression methods, because it has high compression ratios and good image fidelity, and requires less computing time. To keep the spectral dimension invariable, the authors compared the results of two compression algorithms based on the storage-file structures of BSQ and of BIP, and improved the HV and Quadtree partitioning and domain-range matching algorithms in order to accelerate their encode/decode efficiency. The authors' Hyperspectral Image Process and Analysis System (HIPAS) software used a VC 6.0 integrated development environment (IDE), with which good experimental results were obtained. Possible modifications of the algorithm and limitations of the method are also discussed.     

高噪声遥感图像稀疏去噪重建

高噪声遥感图像去噪一直是遥感领域研究的一个重要难题,为进一步提高高噪声遥感图像的重建质量,在经典的压缩感知迭代小波阈值算法的基础上,提出了一种改进迭代小波阈值算法.首先,提出一种自适应小波滤波算子在图像稀疏变换过程中对获取的遥感图像小波系数进行筛选,去除图像中的部分噪声信息;其次,使用提出的下降BayesShrink阈值在每次迭代过程中对获取的小波系数进行二次筛选过程;最后,使用改进的块稀疏全变差方法对获得的重建图像进行调整以进一步提高重建遥感图像的质量.试验结果表明,该算法的去噪重建性能优于经典的压缩感知迭代小波阈值算法,可以从高噪声图像中重建一幅高质量的遥感图像,验证了该算法的有效性.此外,该算法能够有效地保护遥感图像的边缘和纹理等重要特征信息.在低压缩采样比情况下,该算法也能够获得相对较高的峰值信噪比和视觉质量.在卫星地面接收站,该算法可直接使用获取的少量含噪遥感图像数据重建一幅清晰的遥感图像.     

分段自适应阈值小波的地铁塞拉门数据压缩方法

针对地铁塞拉门进行PHM应用诊断时产生海量数据的压缩问题,提出一种基于分段自适应阈值的小波压缩算法,通过原始数据的自适应分段和自动调节各段阈值放大系数,实现了兼顾精度和大压缩比的数据压缩.针对塞拉门电机电流采样数据能量不集中、幅值变化较大的特点,对采集到的原始数据进行自适应分段处理,通过预设阈值自动调整各段小波阈值放大系数,再使用一维小波对数据进行压缩处理,在满足重构信号精度的前提下,实现了数据的大压缩比压缩,大大减小了需要存储的数据量.以江苏省无锡市地铁2号线查桥车辆段段内测试数据为例,选用db3小波进行4层小波压缩,进行基于分段自适应阈值小波的地铁塞拉门数据压缩测试.试验结果表明:新的压缩方案在整体失真率0.3%的前提下,实现了2.56%的超高压缩比,满足了实际工程应用需求,验证了该方案的可行性和有效性.     

基于分块的大规模地形实时渲染方法

将地形数据分块技术、层次细节模型（LOD） 技术、改进的ROAM 算法和数据预取技术等相结合,提出了一种超大规模地形数据实时渲染方法.通过分块策略对规则网格进行区域分割,采用空间填充曲线对分块网格进行多分辨率排列,并建立三角形节点顺序与剖分点之间对应关系的快速检索,实现数据快速调度;视见体投影简化分块裁剪算法降低可见性判断的复杂度,提高了计算效率;改进的四队列ROAM实时构网算法,很好地利用了相邻帧的相关性,有效地提高了渲染速度;基于视点预测、部分数据常驻内存的多线程数据预取实现了场景规模基本不相关的连续LOD实时渲染.实验结果表明,该算法高效可行,适合于海量地形场景的快速渲染和交互漫游应用.     

基于混合预测高光谱图像无损压缩

为了解决海量遥感高光谱图像数据给有限存储空间和传输带宽带来的压力,利用高光谱图像具有较强谱间相关性的特点,提出了一种基于混合预测的高光谱图像无损压缩算法。第一谱段采用中值滤波器模型进行谱内预测;对于其他谱段采用线性预测与上下文预测相结合的谱间混合预测,线性预测是通过二阶线性预测器模型得到预测参考值,上下文预测是根据预测参考值利用上下文预测模型预测得到最终预测值;将预测得到的残差图像进行霍夫曼编码。对AVIRIS标准高光谱遥感图像进行无损压缩实验结果表明：利用该方法能够取得较好的无损压缩效果,平均压缩比达到3.17,与现有的无损压缩方法3D-CALIC、LUT、C-DPCM、JPEG-LS相比,平均压缩比提高了0.05~0.48,是一种高效的高光谱图像无损压缩方法。     

基于脊波变换的量化水印算法

利用比小波变换域更适合表示图像边缘轮廓特征的脊波变换域设计一种新的图像水印算法.将图像分块脊波变换,在脊波系数最大能量方向选择细节系数,设计合理的量化水印方法.采用奇偶量化方法嵌入水印,利用归属量化区间法提取水印.在较强的攻击下,该方法能够很好地恢复原始水印,采用该方法嵌入水印不易导致水印化图像失真.攻击实验结果表明,与小波域水印算法相比,该算法不仅可以较好地抵抗各种常见攻击如压缩、加噪、滤波和剪切等,还能较好地抵抗几何旋转攻击.     

基于3G网络的远程多功能视频监控系统

为了满足人们对远程目标的自动监控报警、现场视频图像记录和回放分析的需求,本文提出了一种基于3G网络的远程多功能高清视频监控系统。该系统融合了高分辨率数字图像采集压缩、存储技术,3G网络传输技术,多探测器入侵报警探测技术和远程网络控制技术。该系统已在通信光纤安全无线视频监控方面得到实际应用,实现了一个监控中心对多监控终端的监控应用系统,做到了人力和物力资源的充分利用。