并行化洪水演进模拟研究综述

近年来,并行化洪水演进模拟技术发展迅速,在防汛减灾领域发挥重要作用。在考虑洪水演进模型的数值方法、并行模式和编程技术等因素后,选取一些有代表性的洪水演进模型,分析了同构并行和异构并行洪水演进模型涉及的技术细节,提出并行化模型开发的技术难点和解决方法。最后,提出将来并行化洪水演进模型研发的着力点：非结构网格模型的异构并行化;混合并行的洪水演进模型;适于GPU异构并行的网格形式;并行环境下的实时可视化和交互式计算;基于动态编程语言的模型开发;界面式开发及模型应用推广。     

氯和氯胺冲击消毒对二次供水管道生物膜的控制作用

针对建筑二次供水管壁生物膜对饮用水的生物安全性构成的潜在威胁,采用生物膜反应器(BAR)模拟二次供水管道,研究氯和氯胺冲击消毒过程对管壁生物膜的细菌总数、大肠杆菌和异养菌(HPC)灭活效果以及对生物膜结构的影响.结果表明,在第80天时生物膜中生物量达到最大,生物膜宏基因组分析表明,厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌(Bacteroidetes)为优势菌种.冲击消毒对生物膜的灭活效能与氯和氯胺的质量浓度以及CT值有关,在相同CT值条件下,高质量浓度氯和氯胺的灭活效果更佳.氯和氯胺的生物膜灭活效果对比可以看出,在低投量条件下,氯的细菌总数和大肠杆菌灭活效果好于氯胺,但氯的HPC灭活效果弱于氯胺;在高投量条件下,消毒剂质量浓度和CT值与生物膜的灭活效果无明显相关性,可以达到快速消毒的效果.在氯和氯胺的投加质量浓度为3.0 mg/L、CT值300~400 mg·min/L的最佳冲击消毒条件下,生物膜中细菌总数、大肠杆菌和HPC的灭活率均达到95%以上.从生物膜的表面特性分析可以看出,冲击消毒后生物膜结构破坏明显,生物膜变薄或脱落;氯冲击消毒对生物膜的破坏和削减程度优于氯胺,更有利于管道生物膜的控制.     

高速铁路长大桥梁救援定点的选址决策模型

为提高高速铁路的防灾能力,确保救援定点布局经济合理,采用约束最优化法进行长大桥梁救援定点的选址决策.研究分析救援定点选址决策的3个约束条件:设置间距、风险等级和救援时程.以各地方救援部门至救援定点的时程总和最小为目标,建立长大桥梁救援定点的选址决策模型,并对模型进行实例验证.结果表明:当区间桥梁长度大于10 km时,应该沿线路方向每隔约6~10 km设置一处救援定点;应用贝叶斯网络理论评价救援定点备选位置的风险等级和采用Dijkstra算法求解地方救援部门至救援定点之间的最优时程是合理有效的.该模型计算过程简单,评价结果可靠,能够较好地解决长大桥梁救援定点的选址决策问题.     

Interface trap effect on the transient characteristics of a photovoltaic InSb infrared detector

The transient characteristics can be significantly affected by the interface trap. In order to reveal the intrinsic mechanism and provide some references for the design of detectors, the interface trap effect on the transient characteristics of a back-illuminated photovoltaic InSb infrared detector is studied with two-dimensional simulations. The relationships between interface traps and some key physical parameters, such as the hole concentration, the recombination rate and the electric field, are analyzed to reveal the intrinsic mechanisms of the influence of the interface traps on the transient characteristics. Studies show that with the increase of the interface trap density, the recombination rate and the electric field near the interface increase, the hole concentration decreases, and the “black holes” in current density distribution appear and move forward to the pn junction. And the transient photoresponse decreases with the increase of the interface trap density.     

双目视差测距望远光学系统设计

双目视差测距望远镜主要应用于对动态目标的测量,特别是飞机飞行距离的测量。双目视差测距望远系统,不对外发射信号,属于被动式测距仪,因此具有被动接收式和非接触式的特点,可测量500~5000m大范围距离。主要探讨了双目视差望远系统的主要光学原理,并利用Zemax光学设计软件对双目视差望远光学系统进行设计与优化,并对本光学系统进行了误差分析。使用CMOS自动调焦技术,提高了双目望远镜的成像质量。双目视差测距望远系统的测距理论误差在0.91%以下,满足测距理论误差小于1%的要求。     

基于汽车后视系统的短焦距超广角镜头光学设计

充分考虑了鱼眼镜头的特点,设计了一款应用于汽车后视系统的短焦距超广角镜头。系统焦距3.2mm,F数为2.0,全视场角179°,系统总长17.5mm。采用6片式结构,所有镜片均为球面未采用非球面,大大降低了成本,并对各像差曲线进行了分析,全视场MTF值在100lp/mm达到0.5以上,系统结构简单紧凑,像质优良。     

增材制造技术粉床的数值模拟与分析

选择性激光烧结等增材制造工艺中粉床特性对成型工艺有重要影响。针对颗粒粒径分布类型和层厚等对粉床特性有影响的问题,通过分析增材制造技术中粉床填充过程,提出了一种基于离散元法的增材制造粉床的数值模拟分析方法,分析论述了不同粒径分布和不同层厚对粉床填充性能的影响。结果表明：单一粒径粉床和粒径高斯分布粉床的填充密度和平均配位系数均随着层厚的增大而增大,最后趋于稳定;单一粒径粉床和粒径高斯分布粉床的填充密度和平均配位系数在层厚为80μm和400μm时均大致相等,在其它层厚时,粒径高斯分布粉床的填充密度高于单一粒径粉床的填充密度,且差值随着层厚的增大先增大后减小;单一粒径粉床的平均配位系数高于粒径高斯分布粉床的平均配位系数,且差值随着层厚的增大先增大后减小。这些研究结果可为增材制造粉床颗粒粒径分布类型和层厚选取提供参考依据。     

新型支臂千斤顶在解决水轮发电机组振动的应用

根据对芭蕉河水电公司蕉4号水轮发电机组振动值偏大的案例,系统分析和探讨了造成水轮发电机组振动的原因及解决方案。针对支臂千斤顶的结构、安装等,采用精心制作与改造的支臂千斤顶解决水轮发电机组振动问题。经4个月的持续监测跟踪分析,该机组径向振动值超标彻底消除,达到了正常稳定运行要求。     

不同初始损伤白砂岩高温处理后的力学性能研究

通过进行不同初始损伤程度白砂岩在不同等级高温处理后的力学试验,分析了温度和初始损伤对白砂岩的杨氏模量、峰值应力和显微结构等方面的影响。试验结果表明:随着温度的升高,受到初始损伤的白砂岩试件的杨氏模量和抗压强度都呈下降的趋势,初始损伤越大,高温对白砂岩造成的影响越大。通过显微镜观察到随着温度的升高,试块的晶体变小,颗粒的破坏更为破碎,岩屑更多。此外,通过对试验数据的整理,建立了不同初始损伤等级和不同温度等级下白砂岩的本构关系曲线。     

钢球全表面展开机构模型建立及其运动分析

针对镜面钢球缺陷检测装置中的球体全表面展开问题,建立展开机构接触模型并对球体运动进行分析,证明展开机构结构合理可行。首先由坐标变换建立数学模型,基于Matlab对模型空间接触位置进行计算,将展开运动合理简化,得到钢球和展开轮之间转动的同步关系;其次,对展开运动过程进行等效变换,寻找传动过程中能使钢球稳定展开的最优参数关系;最后,依据迭代法对球面上点的运动轨迹进行数值仿真,获得其具体规律为偏角固定的螺旋线。最终结果表明展开机构能够实现球体的全表面展开。