软土路基沉降预测方法的应用研究

在软土路基上填筑路堤时,对路基沉降进行预测是非常重要的。在预测工作中,选择合适的沉降预测模型非常关键。文中系统介绍了目前常见的路基沉降预测方法,并就各种方法的特点进行了对比分析,对路基施工具有一定的指导意义。     

多面开关柜表面暂态对地电压的分布特性

根据暂态对地电压(transient earth voltage,TEV)的基本原理,运用时域有限差分法(finite-difference time-domain,FDTD),建立了三面并排连接的开关柜1:1精确模型,对三面并排开关柜外表面上分布的33个测量点的TEV分布特性进行仿真研究。结果表明,测量点靠近开关柜表面的缝隙处时可以获得较大的TEV幅值,TEV幅值随测量点与局部放电源之间距离的增大而减小。利用自制的TEV局部放电测试系统,对仿真结果进行验证,得到了较好的一致性,证明使用FDTD法仿真开关柜TEV信号分布特性的有效性。     

输电线路防外力破坏智能预警系统研究

针对输电线路外力破坏引起的跳闸事故频繁发生这一日益突出的问题,笔者提出了一种输电线路防外力破坏智能预警系统的整体构思,并在现场测试安装该系统运行良好。该系统以TI-TMS320DM6446芯片作为处理器,完成周边模块的配置以及视频监测系统的设计;采用高斯混合模型、背景差分和最小外接矩形等算法实现对云台摄像机捕捉的运动目标进行检测和标识,并给出预警信息。现场运行表明,该系统效果显著,实时性强,在防止输电线路外力破坏方面起到了积极的作用。     

基于Matlab的非均匀介质静电特性分析

针对传统的静电场分析主要局限于同种介质,在介绍有限差分法求电位分布原理的基础上,导出了非均匀介质有限差分法的计算公式,并运用Matlab编程分析了所设定的非均匀介质区域静电特性。仿真结果与静电场理论符合较好,有助于加深对电介质静电特性的理解。     

基于帕德近似法模拟一般色散媒质电波传播的ADE-FDTD-CPML统一实现方案

为方便一站式处理常见几类各向同性、线性、无磁耗电色散媒质的电波传播问题,提出了一种ADE-FDTD-CPML统一实现方案:一是问题空间和吸收边界的统一处理;二是色散特性的统一建模:适用的媒质类型可以是单一的Havriliak-Negami(H-N)媒质、Davidson-Cole(D-C)媒质、Cole-Cole(C-C)媒质、Debye媒质、常规媒质或其任意组合;媒质属性可以是单极或多极的、有电耗的或无电耗的.该方案利用帕德(Padé)近似法,导出了一组整数阶辅助微分方程(ADEs),既克服了时域描述时遇到的分数阶导数困难,又展现了通用性好、复杂度低等优势.几个一维、三维算例解析、数值结果之间的对比,初步证实了统一实现方案的可行性和有效性.     

弓形缺失水平井井孔声场数值模拟

针对水平井中可能存在的水泥环上层弓形缺失,通过建立不同弓形缺失高度、弓形缺失部分为混浆等模型,利用交错网格有限差分法求解应力—速度的一阶偏微分方程组,实现水平井弓形缺失复杂井孔声场的数值模拟。模拟结果显示,弓形缺失的弓高影响声场首波幅度和旅行时间,弓高低于水泥环厚度30mm首波为第Ⅱ界面特征波,高于30mm首波为套管波;弓形缺失部分为混浆对声场波幅和首波旅行时间影响不是特别明显,但是与内部为水的声场相比,首波幅度明显减小;当水泥环存在弓形缺失时,靠近缺失部位的接收器接收到的首波幅度明显减小,首波旅行时间则明显增大,依此可以判断缺失方位。     

带式输送机大块异物视觉检测系统设计

为了提高煤矿井下带式输送机大块异物检测的效率和准确性,设计了基于机器视觉的大块异物检测系统.构建了大块异物检测系统的总体框架,并进行了硬件设计与选型;给出了大块异物检测系统的流程,设计了基于帧间差分法、阈值分级和Select?Shape算子的带式输送机大块异物识别算法,并采用卡尔曼滤波对大块异物进行追踪;最后,设计了大块异物检测系统上位机软件,搭建了大块异物检测实验台,并开展相关实验.实验结果表明:对于超过设定阈值的大块异物,识别准确率为99.5％.研究成果对预防皮带撕裂、维持带式输送机稳定运行、实现煤矿企业智能化生产具有重要意义.     

布拉格光子带隙结构的解复用器设计研究

当今,随着社会信息化程度的不断提高,人们对高速率、实时通信和便携微型化的通信要求越来越强烈。为了实现光子器件的高集成度的要求,将信号局域在亚波长尺寸内,文章采用表面等离子体波导来设计亚波长尺寸的解复用器;表面等离子体是由光的模场激发的电子的集体振荡,并在金属和介质表面传播的一种电子疏密波,它能将光局域到亚波长尺寸;文章的解复用器的横向尺寸为620 nm,远远小于工作波长1550 nm。布拉格光栅是一种光子带隙结构,在表面等离子体波导结构中利用这种光子带隙结构可以实现较高隔离度的信号解复用。同时运用(Finite-Difference Time-Domain Method,FDTD)算法对设计的表面等离子体布拉格光栅解复用器进行模拟仿真,并利用耦合模理论和光子带隙理论做相应的理论分析。结果表明,表面等离子体光栅带隙结构的解复用器具有很高的隔离度,能比其他解复用器具有更好的隔离信号串扰的能力。模拟在1550 nm波长附近的隔离度可达27.5 db。基于光子带隙结构的表面等离子体解复用器具有高集成、高隔离度、低损耗等特性,具有很好的应用前景。     

板坯连铸凝固传热数学模型的研究与开发

以二维非稳态凝固传热数学模型为理论基础,结合铸坯在连铸过程中的冷却规律,建立了连铸机凝固传热有限差分数学模型。利用Visual Basic 6.0语言编程,开发出了模拟凝固传热的通用仿真软件,并利用SCIT-1M红外测温仪采集铸坯表面温度,对结果进行验证,误差范围在0.4%~1.1%之间,说明仿真结果真实可靠。     

镁合金温控轧辊的温度场研究

镁合金板材轧制对工作辊的温度有特殊控制要求,本文采用导热油循环流动传热的方式对轧辊进行温度控制,基于有限差分法建立了轧辊、导热油传热过程的差分模型,利用FLUENT建立了导热油加热轧辊的流固耦合传热模型,并辅以相应的实验验证,给出了其传热过程中轧辊的温升曲线、辊身表面及横截面温度分布。结果表明：在不同的加热条件下,其表面温度分布呈现操作侧温度高、驱动侧温度低的特点,两端的温差范围在5-12℃,且流体温度与速度对其影响较小;轧辊内壁与外壁的最大温差6℃,可近似认为径向温度分布均匀;随着加热时间的增加,轧辊表面温度均呈速率减小的趋势上升,流体温度升高及速度增大时,轧辊温升变快;轧辊停止加热后,其表面温度不会立即下降且持续增长一段时间,这段时间约为5-8分钟,流体的温度和速度对延长的时间影响较小;轧辊表面平均温度的计算值与实验值吻合较好,最大相对误差为8.3%,表明该模型可正确预测轧辊表面的平均温度,作为镁合金板材轧制模型的一部分,利于轧制过程中轧辊的“等温”控制,实现“镁合金板材的等温轧制”控制。