一种基于光线光学的杂光分析模型

光学系统的杂散光极易在系统内形成多个鬼像,这不仅严重影响光束质量和传输特性,并可能对系统光学元件造成永久性损伤。该文提出了一种基于光线追迹的分析光学系统杂光影响的有效方法,建立适合各类光学系统杂散光及鬼像分析的数理模型。编制了专门的杂散光分析软件,通过计算机光路模拟,对光学系统中的鬼光束进行全面、系统分析,可得出系统鬼像及关键元件处的能量密度,从而在光学系统设计阶段排除鬼像的潜在危害。     

任意梯度折射率介质中光线追迹的仿真与分析

针对研究光线传输问题,光线在任意梯度折射率介质中的传输路径难以用解析式给出精确解,通常采用数值方法求解,而欧拉法、龙格库塔法和泰勒级数展开法,正是针对介质中光线传输进行追迹的数值方法。在对折射率离散分布介质中的光线追迹过程中,所需空阊点的折射率及其梯度采用距离加权插值和Barron梯度算子进行求解。通过对任意梯度折射率介质中的光线传输进行仿真,并将仿真结果与解析解进行比较和分析,结果表明龙格库塔法的追迹精度最高,泰勒级数展开法次之,而欧拉法的相对最低;此外,光线追迹精度还受到追迹步长和插值方法精度的影响。     

基于Poisson-Nernst-Planck模型的微通道电渗流数值模拟

采用由电解质溶液离子输运Nernst-Planck方程、流体运动Navier-Stokes方程和电场Possion方程建立的Possion-Nernst-Planck模型,应用有限元分析方法研究二维光滑微通道电渗流输运特性和离子分布。对比分别基于Possion-Nernst-Planck模型和Poisson-Boltzmann模型数值模拟结果,结果表明:Possion-Nernst-Planck模型能更准确地模拟计算微通道中的电渗流输运特性和离子分布。     

微通道内不同挡板结构液液混合的数值模拟

微通道内的流场规律是微反应器内部结构设计的基础,它对液液非均相的混合效果起决定作用。运用流体力学软件(FLUENT)对具有不同挡板结构的微通道内的流场进行数值模拟,分析微通道中流场的流动特点。通过对液液非均相的混合过程中的非定常计算,得到了不同挡板结构与混合时间及压降之间的关系。此方法不仅可用于优化微通道内部结构设计,同时也能为其他类型混合设备的优化设计提供了一定的理论参考。     

铸造缺陷X光图像的模拟方法

提出了虚拟铸件缺陷X光图像的模拟算法,以方便对检测过程中所用的算法及在线系统进行测试。该算法主要针对轮毂缺陷中常见的疏松缩孔进行模拟。先建立通用模板限定待处理图像区域,在选定区域内综合利用图像灰度特征和空间位置特征生成缺陷的形状,调整缺陷参数,将该缺陷图形经灰度变换后叠加至缺陷的期望位置。实验结果对比表明,所生成缺陷在形状和灰度方面逼近真实缺陷,且形状不单一,具有随机性。     

聚合物光栅光波导器件的微复制技术

采用纳米压印微复制技术方法,研制了一种新型的聚合物柔性光栅光波导敏感器件,该器件可用于介入式医用导管的微弯挠曲监测或类似场合的微变形监测.重点阐述了聚合物柔性光栅光波导器件的微复制模具和器件微复制的工艺方法,并对制备工艺技术中的关键技术问题进行了讨论,讨论了测试光纤耦合一体化光栅波导器件的工艺方法.最后利用硅微模具和紫外固化介质材料,成功制备出了截面尺寸为4 μm×20 μm、光栅周期为0.75 μm的聚合物柔性光栅光波导器件.     

微/纳米冰镊操作器执行过程的数值模拟

冰镊是一种借助于针尖与作用对象之间形成的极微小冰晶来实现对物体灵巧操纵的微/纳米操作技术,应用该器件不仅可以实现如拾取、摆放等简单动作,更可以方便地实施如拉伸、旋转等复杂操作,且不受对象的形状、带电与否、重量、材料以及质地等限制,并可与其它机构结合,组成微观意义上的自动化设备.针对冰镊的工作原理,基于相应的流体力学及传热学数学模型,从数值计算角度对微纳米尺度下冰镊的执行过程进行了模拟,在此基础上可望更好地理解冰镊的工作状态及控制过程,从而有助于设计优化新的微/纳米冰镊器件.     

石墨烯微通道散热器的传热特性

为了改善传统微通道散热器的传热特性,提出了一种新型的微通道散热器,相较于传统直通道散热器,不仅增加了横向通道,而且在传热板的下表面覆加了具有超高热导率的石墨烯层,利用数值分析的方法研究添加了横向通道和石墨烯层后的微通道散热器和传统直通道散热器的传热特性。结果表明:横向通道的加入降低了微通道散热器受热面最高温度、最低温度和温差,并且随着热通量的增加,降低幅度增大。石墨烯层的加入使温差大幅度降低,进一步改善了散热效果。     

微通道换热器的数值模拟和结构优化

为提高微通道换热器的换热效率,利用COMSOL耦合求解流动和传热方程,对微通道换热器换热特征进行数值模拟.通过分析微通道换热器的温度、微通道的入口与出口的压差以及微通道换热器的总热阻等参数,对其换热性能进行评估.优化微换热器的几何结构可以有效提高换热性能.数值模拟结果表明：当微通道的高宽比为0.8、微通道与间隔的宽度比为0.6、微通道数为71时热阻最小,换热性能最佳.     

基于Drools的光器件自动配置系统的设计与实现

设计了一种基于Drools规则引擎的光器件自动配置系统,利用Drools规则语言编辑光器件配置规则,将规则与系统代码分离,其具有自动配置光网络中的光器件以及光参数的仿真功能。针对光网络中的光器件配置问题,该系统能大范围进行光器件的快速且合理配置,并输出网络的光信噪比OSNR参数进行网络性能的评估。     

基于高程图的光学成像模型

从成像模型出发,利用光照模型和大气模型,研究时间、地理位置与太阳位置之间的关系,以及不同气候条件下日照与太阳位置之间的关系。根据气候、地理位置、时间确定景象表面的日照(它等于太阳光照和天空光照的表示),在已知高程图、视点和参考地图的条件下,能够较逼真地模拟产生不同气候条件及不同时间下的数字地面光学图像。     

基于光路追踪法的激光能量沉积并行计算

在激光驱动惯性约束聚变的数值模拟中,通常使用光路追踪法来计算激光能量沉积。为了适应大规模、高效率的数值模拟需要,本文提出了分组流水线的光路追踪并行策略,能够充分提高大量光线在区域分解网格下的并行性。     

正交拉丁方在无线通信仿真中的应用

该文讨论了一种通过利用正交拉丁方性质缩减地线仿真状态空间的方法。实践证明此方法能够得到和全遍历仿真状态空间相一致的结果，同时大量降低了工作量，节省资源。     

自适应光学仿真建模在SciSimu上的扩展

为了提高自主开发的组件建模与仿真平台SciSimu的自适应光学仿真和建模能力,将自适应光学系统码(CAOS)作为一个扩展添加到SciSimu。该文提出了一个使用接口库、自动管理和内置编译器实现扩展的设计原理。经过大量仿真项目的计算测试,证明该设计原理能让SciSimu具备自适应光学仿真能力,并且具有比CAOS更好的易用性和可扩展性。     

基于时域自相关平方函数的基音周期估计

语音信号的基音估计算法多年来一直是人们关注的问题。属于时域法的基于短时自相关函数的基音估计方法以其算法简单、计算量小而成为人们首选的算法。论文在此法的基础上,提出了一种基于时域自相关平方函数的基音周期估计方法。通过实验仿真表明,该方法简单易行,基音周期估计的准确性比较高。     

基于乘积型最小二乘法的传感器特性拟合

本文提出一种基于乘积型最小二乘法的传感器特性拟合方法 ,模型参数反映传感器非线性特性和漂移特性。这种方法具有计算量小 ,适于便携式仪表的软件补偿 ,应用实践表明 :这种方法是切实可行的。     

空间光学遥感器控制系统的实时仿真测试

设计基于Windows系统的精确定时与多任务协调处理相结合的实时仿真测试系统。采用FPGA控制的PCI设备定时触发计算机外部中断的方法实现系统精确定时。按照由高到低的执行优先级,重新排列指令的发出、解析、存储等任务的执行顺序,避免出现定时中断无法响应的情况。实验结果证明,系统定时精度可达0.1 ms,测试任务均能按时执行、及时解析并正确储存,满足空间光学遥感器控制系统的实时仿真测试要求。     

微通道重整器的动态特性建模与仿真

燃料电池通常需要根据负载的变化而调整工作状态,因此其动态特性是关系到系统性能的关键因素.而重整器作为燃料电池系统的一个重要部件,其动态特性的研究显然就十分必要.选用结构紧凑、性能优良的微通道重整器,通过机理建模得到其集总参数动态数学模型,然后在Matlab平台上构建了其仿真模型.根据燃料电池实际运行过程中负荷变化的特点,分别对重整器的主要调控参数,如流量、温度和压力在发生动态变化的情况下进行了动态响应的仿真.仿真结果与参考文献结论一致,表明该模型能预估重整器动态特性,从而为重整器乃至燃料电池的控制系统设计提供参考.     

基于快速平方根运算的偏移组合平方运算方法

由快速求平方根算法入手 ,针对其运算的过程 ,从另一个角度 ,即根据其特点提出一种新的平方运算方法 ,进一步加以改进并实现 ,并成功地应用于一些小型控制系统中。本算法使浮点多字节平方的运算的速度比单纯用乘法完成的平方运算大大提高。     

基于声线跟踪法开发超声无损检测动态仿真软件

以“声线跟踪法”为基础，运用面向对象的编程语言VisualC＋＋和三维场景开发工具OpenGL，按照面向对象的程序设计思想开发了超声波无损检测仿真软件。该系统实现了超声检测过程的三维可视化并对超声波传播路径和A型显示进行了较为准确的模拟。该文对仿真过程中的三维介质建模和传播路径模拟计算等关键问题进行了详细的讨论，采用CSG／B-Rep混合模型表示法对三维介质模型进行快速建模，并且采用声线跟踪法对传播路径进行较为准确的模拟。最后通过仿真实例，验证了算法的有效性。