摘要：参考航空发动机燃烧室典型工况设计了微型模型非预混旋流燃烧室并进行了直接数值模拟,基于火焰因子对火焰标量特征进行了分析.研究发现,在非预混燃烧中,预混燃烧模态广泛存在且是放热的主要贡献者.不同工况中火焰面的分布位置和预混火焰的产生机制均存在显著差异.在贫燃工况中,火焰分布在内剪切层中,氧气优先向燃料侧输运从而在富燃料侧产生预混火焰;而在富燃工况中,火焰主要分布在外剪切层中,由于燃料中间产物优先向空气侧输运,预混火焰主要产生于富氧气侧.对标量通量的研究发现:非守恒标量(如Y_(CO_(2)))通量在各燃烧模态中均基本符合梯度假设;守恒标量(如混合分数Z)通量仅在预混燃烧模态中符合假设,在扩散火焰面附近不遵循这一假设.

摘要：在空间引力波探测系统中,望远镜系统出瞳处的复振幅光场分布仿真准确性密切影响着干涉测量的准确性和TTL噪声控制分析有效性,因此对其内部光场传输进行高精度衍射仿真计算十分必要。本文论证了采用基于矢量光线追迹的衍射积分算法建立仿真算法的必要性,结合离轴无焦四反望远镜模型进行了算法流程说明。基于该算法建立了仿真程序,带入望远镜系统设计参数,进行了波前计算精度的验证,并展示了矢量光场仿真计算结果。基于该系统模型,对输入高斯光场参数、元件表面复折射率两个因素对输出光场矢量特性带来的影响进行了仿真讨论。

摘要：机械产品概念设计是现代设计理论研究的热点问题,其核心是功构映射,即根据既定的功能需求,以行为效应作为中间载体,求解满足设计约束的原理构件组合。以概念设计的功构映射理论作为基础,利用设计师大脑认知过程的神经机制作为依据,提出模拟人脑工作机制的机械产品概念设计行为原理启发求解方法。分析前额叶-海马体神经回路中设计经验知识的记忆启发机制,并以此为基础构建行为效应重构的记忆启发强化学习模型,利用多巴胺调控的Q学习在状态转移概率和设计环境回报函数未知的情况下实现行为效应的重构认知传递。同时,分析小脑模块化神经结构的反射调控作用,构建以全连接多层感知机和循环神经网络为模块的约束满足神经网络,形成复杂设计约束下的操作性条件反射判断设计空间中的约束可解性,为原理构件的组合求解提供设计依据。以电梯曳引系统的概念设计为例验证所提出方法的有效性和可行性。

摘要：洪水是一种严重危害人民生命财产安全的自然灾害.针对我国现有的洪水灾害模拟仿真技术系统化程度不足,难以直观、快速地向决策者预警展示洪水泛滥的现况、发展趋势和灾害损失评估的问题,设计了一个可交互的大规模洪水灾害动态场景预警仿真系统.首先利用半拉格朗日隐式积分的方法在基本保证动量守恒和体积守恒的前提下快速求解浅水方程,达到了洪水演进实时稳定的模拟计算;然后提出了一种建筑物洪灾危机的预警规则,在洪水演进时能够通过变换预警色彩,实时警示有关建筑物的洪水受灾损害危机等级;最后建立起一个可交互大规模洪水模拟仿真系统,其功能包括可增加洪水挡板以展示区域的防洪功能、进排水口添加的泄洪效果和建筑物时变的积水高度显示等.在自行采集的城市高程数据上的仿真实验结果表明,该系统可为建设现代海绵型城市的防洪减灾决策设计提供直观、可靠的依据.

摘要：可变形界面是一种新型的人机交互界面,智能时代下如何应用新兴技术推动可变形界面朝着智能化方向发展已成为人机交互界面研究的前沿。通过分析可变形界面的三大构成元素及其相互关系,明确了感知载体与交互方式是促进智能技术融入可变形界面的重点。围绕界面形态的自定义设计,探索了将模块化惯性传感器网络融入可变形界面的设计过程;围绕界面形态的自感知设计,探索了利用机器学习的方法实现界面形变动作的精准识别,并设计了相应的快速原型平台以提高设计效率。为评估自感知设计方法的有效性,就不同形态界面的形变动作识别结果做了对比分析;为评估形态自定义设计方法的可用性,就传感器网络的实时性、传感器硬件能耗以及硬件成本做了实验和讨论。最后,给出了可变形界面在柔性可穿戴设备、智能交互玩具、新型输入控制设备三个领域中的设计实例,表明上述设计方法能够有效开发具有相应形态功能的可变形界面,并推动可变形界面的应用场景朝更加多元化的方向发展。

摘要：由线性侧链接枝到线性主链上形成的梳型聚合物具有流动性好、平台模量G^(0)_(N)低等特点,应用极其广泛。其链结构与流变性能间的构效关系是梳型聚合物开发和应用的基础,但目前缺乏系统的总结。本文综述了梳型聚合物主链长度、侧链长度和支链数q等主要链结构参数对其熔体的零切黏度η^(0)、动态模量主曲线和G^(0)_(N)等重要流变性能的影响规律,介绍了傅里叶变换流变等新方法的应用;对比总结了不同流变表征方法的优缺点,并对梳型聚合物未来发展方向进行了展望。利用流变学方法有望实现对梳型聚合物链结构的量化分析、指导其设计与加工。

摘要：针对现有二维人体姿态估计方法应用于视频序列时由于图像质量不稳定而导致的估计精度下降和时域不连续的问题,提出一种时空信息感知网络STNet.首先利用卷积模块提取出每帧视频中人体关节点的二维空间热力图,接着利用循环卷积模块对连续帧热力图之间的时间信息进行编码.时空信息的解耦学习策略提升了姿态估计结果的时域连贯性和空间准确性,降低了视频序列中时空特征的提取难度.循环卷积模块中的ConvGRU结构在保证识别精度的同时有效减少了模型计算量.在二维关节点数据集PennAction和Sub-JHMDB上进行实验,并与其他现有方法进行对比分析.结果表明, STNet可以实现预测精度和运算量之间的更好权衡,更具实用价值.

摘要：为了改善气缸的运动伺服控制精度,设计了一款基于压电叠堆逆压电效应和振动减摩原理的新型高频纵振减摩的气缸,期望通过高频振动减弱气缸摩擦的不确定性和负阻尼特性。考虑到阀控缸气动系统是一个强非线性系统,基于模型的非线性控制器是实现高精度运动轨迹跟踪控制的首选。滑模控制作为一种较常用的非线性控制算法,对建模误差、未建模动态和外部扰动有很强的鲁棒性,于是构建了一个基于模型的积分滑模控制器进行轨迹跟踪实验。实验结果表明:高频纵向振动不仅能减小气缸的摩擦力,还能有效提高气缸的运动轨迹跟踪精度;所设计基于模型的非线性滑模控制器是有效的,在跟踪频率为0.25、0.125Hz的正弦参考轨迹时,最大轨迹跟踪误差分别减少了19.61%、20.55%。采用高频振动减少摩擦的方式能够提高气缸运动控制精度,可满足对气缸高精度控制要求的场合。

摘要：NURBS曲面逆向求值是CAD几何内核中最基础的算子之一,即计算NURBS曲面上三维空间点对应的二维参数值.然而,当前求解算法计算效率不高、鲁棒性不强,严重制约了CAD软件处理大规模复杂CAD模型的性能.现有的GPU加速算法也往往仅对传统算法进行简单并行化,没有充分利用GPU共享显存等架构特性.为此,提出一种全GPU运行的并行求解算法.基于NURBS矩阵表示的GPU逆值求解算法通过矩阵表示代替传统的B-Spline基函数递归表示,适配GPU缓存机制,实现GPU缓存优化,解决数据公用、寄存器占用和缓存频繁申请与释放等问题,从而提高求解效率.同时,该算法采用多层次求解算法,以自适应曲面细分算法得到粗略解,再辅以Gauss-Newton迭代法得到精确解,提高处理复杂模型的效率和鲁棒性.采用多张简单曲面和复杂曲面进行测试,结果表明,该算法每毫秒最多可求解超过10000个逆值点,相比于传统算法,将NURBS曲面逆向求值速度提高了至少2个数量级.

摘要：振荡浮体式波浪能捕获系统中浮体设计是能量捕获的关键。浮体水动力模拟研究中功率输出多假设为线性阻尼,对于波浪能液压转化采用非线性输出阻尼更切合实际。针对垂荡浮体液压转化系统,建立不规则波作用下垂荡圆柱浮体非线性动力学模型和非线性液压能量转化系统模型,研究圆柱浮体直径和入水深度对浮体运动响应、液压转化系统动态特性和总特性的影响。随着圆柱直径在一定范围内增大,不规则波浪力、液压缸输出力、浮体运动响应、捕获和输出功率的动态峰值显著增加,捕获功率和捕获效率、马达输出功率和转速接近线性增加;随着圆柱入水深度在一定范围内增大,波浪力呈线性减小,液压缸输出力、捕获功率和捕获效率均缓慢上升到最高点然后逐渐下降。浮体直径和入水深度对液压转化效率影响比较小。研究成果为波浪能捕获液压系统浮体设计提供理论依据。