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基于空间极坐标卷积的流体动力学预测

北京邮电大学学报 2024年第4期47卷 44-49页

作者：杜飞龙班晓娟张雅斓董子瑞王笑琨北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学智能科学与技术学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院佛山528399 北京科技大学智能仿生无人系统教育部重点实验室北京100083 辽宁材料实验室材料智能技术研究所沈阳110004

流体作为自然界中最基本的物质之一,对其模拟往往需要在精度和效率之间进行取舍。为此,提出了一种端到端体系化的新型卷积网络流体模拟器——PolarNet。首先,将粒子数据转换为三维极坐标表示,设计了PolarConv空间卷积结构。其次,结合物... 详细信息

流体作为自然界中最基本的物质之一,对其模拟往往需要在精度和效率之间进行取舍。为此,提出了一种端到端体系化的新型卷积网络流体模拟器——PolarNet。首先,将粒子数据转换为三维极坐标表示,设计了PolarConv空间卷积结构。其次,结合物理流体模拟器,构建了四层网络结构,设计了网络流体模拟器PolarNet,实现流体的端到端预测。此外,精心设计了基于物理的约束,以强化流体的不可压缩性。实验结果表明,与传统基于建模模拟器相比,PolarNet在提高流体边界的精确性和保持不可压缩性方面有显著提升,同时保证了效率。相较于其他基于学习的流体模拟器,得益于极坐标的空间紧凑表示,PolarNet在具有更少训练参数的情况下,保持了最高的预测稳定性。PolarNet为多模态信息处理提供了新的方法和视角。

关键词：流体动力学模拟空间卷积网络数据驱动体系化模拟器

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早期护理对妊娠合并甲状腺功能减退孕产妇妊娠结局的干预效果分析

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中文科技期刊数据库（引文版）医药卫生 2024年第7期 0203-0207页

作者：洪思轶张雅斓翁乐群周夏雯曹冰林苏州市第九人民医院江苏苏州215200

早期护理对妊娠合并甲状腺功能减退孕产妇妊娠结局的干预效果分析。方法 2023年11月-2023年11月期间30例妊娠合并甲状腺功能减退孕产妇,电脑随机法将患者分为实验组(早期护理)和对照组(常规护理)。结果甲状腺激素水平比较,实验组孕产妇... 详细信息

早期护理对妊娠合并甲状腺功能减退孕产妇妊娠结局的干预效果分析。方法 2023年11月-2023年11月期间30例妊娠合并甲状腺功能减退孕产妇,电脑随机法将患者分为实验组(早期护理)和对照组(常规护理)。结果甲状腺激素水平比较,实验组孕产妇孕3、6、9个月促甲状腺激素水平均低于对照组,实验组孕产妇孕3、6、9个月游离甲状腺素水平均高于对照组,P<0.05。实验组不良妊娠结局发生率低于对照组,P<0.05。实验组患者心理状态、睡眠质量和护理满意度优于对照组,P<0.05。结论对妊娠合并甲状腺功能减退孕产妇实施早期护理措施,能够有效调节患者甲状腺激素水平,改善产妇和新生儿的妊娠结局,指导孕产妇调节健康生活状态。

关键词：妊娠甲状腺功能减退孕产妇早期护理妊娠结局干预效果

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面向非牛顿流体仿真的边界处理方法

计算机辅助设计与图形学学报 2019年第8期31卷 1341-1349页

作者：张雅斓班晓娟徐衍睿刘幸北京科技大学计算机与通信工程学院

针对现有的光滑粒子流体动力学(SPH)非牛顿流体仿真方法的边界条件不合理问题,提出一种适用于非牛顿流体仿真的边界处理方法.首先使用Cross模型实现牛顿流体和非牛顿流体的统一建模;然后通过对固体边界粒子进行加权计算,为边界处的流体... 详细信息

针对现有的光滑粒子流体动力学(SPH)非牛顿流体仿真方法的边界条件不合理问题,提出一种适用于非牛顿流体仿真的边界处理方法.首先使用Cross模型实现牛顿流体和非牛顿流体的统一建模;然后通过对固体边界粒子进行加权计算,为边界处的流体粒子设定边界力的法向量;最后采用Coulomb摩擦力边界条件对边界处流体粒子的速度进行迭代更新,并将其融合到预测-校正算法框架中.实验结果表明,文中方法能够根据用户的需要调节流固边界处的摩擦系数;与自由滑移边界下的仿真相比,该方法下非牛顿流体黏度随速度的降低而增大,并表现出固体形态的物理特性.

关键词：基于物理的动画非牛顿流体光滑粒子流体动力学预测-校正法边界处理

剪切变稀型SPH非牛顿流体的预测-校正方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2017年第5期29卷 906-913页

作者：张雅斓班晓娟王笑琨刘幸北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083

对非牛顿流体的模拟一直是基于物理的流体模拟技术的研究难点.为解决SPH流体模拟中非牛顿流体粒子凝聚成团导致断层现象,提出一种针对剪切变稀型非牛顿流体的预测-校正方法.首先使用Cross模型对流体进行统一建模;然后计算每个流体粒子... 详细信息

对非牛顿流体的模拟一直是基于物理的流体模拟技术的研究难点.为解决SPH流体模拟中非牛顿流体粒子凝聚成团导致断层现象,提出一种针对剪切变稀型非牛顿流体的预测-校正方法.首先使用Cross模型对流体进行统一建模;然后计算每个流体粒子受到的除了压强力以外的其他力,以此获得中间速度;最后通过求解每个流体粒子的压强系数满足流体的不可压缩性,实现密度校正.为了提高计算速度,该方法使用全局动态时间步长.实验结果表明,文中方法实现了牛顿流体和剪切变稀型非牛顿流体的统一建模,解决了断层问题;相比于无校正方法,其能够在更大的时间步长下稳定运行.

关键词：基于物理的动画流体仿真非牛顿流体光滑粒子流体动力学预测-校正法

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面向单目视频的非牛顿流体仿真重建

北京邮电大学学报 2023年第2期46卷 109-115页

作者：张雅斓班晓娟董子瑞北京科技大学智能科学与技术学院北京100083 北京科技大学顺德创新学院顺德528300 北京科技大学材料领域知识工程北京市重点实验室北京100083

本构模型参数不恰当导致仿真结果与真实视频的视觉效果不一致。对此,提出了一种非牛顿流体仿真重建方法。在模型训练阶段,使用非牛顿流体仿真视频作为输入,学习单帧流体仿真图像的最佳低维潜在空间表示,并在该潜在域中进行帧间预测,采... 详细信息

本构模型参数不恰当导致仿真结果与真实视频的视觉效果不一致。对此,提出了一种非牛顿流体仿真重建方法。在模型训练阶段,使用非牛顿流体仿真视频作为输入,学习单帧流体仿真图像的最佳低维潜在空间表示,并在该潜在域中进行帧间预测,采用卷积长短时记忆网络预测未来帧的潜在向量表示。基于逐帧潜在表示编码和帧间时序特征预测本构模型的重建参数。在模型验证阶段,以非牛顿流体单目真实视频为输入,预测流体本构模型参数,实现基于Cross模型的非牛顿流体仿真重建。仿真实验结果表明,使用面向视频的仿真重建方法能够获得比使用基于流变仪测量的重建方法与真实视频更吻合的流体重建结果,在不同时间点均有更高的像素准确率、像素精准率和更符合实际流动的视觉效果。

关键词：视频时空特征数据驱动模型仿真重建非牛顿流体

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面向Ghost光滑粒子动力学模拟的图形处理器快速邻居搜索算法

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工程科学学报 2015年第5期37卷 661-667页

作者：刘旭班晓娟陈昙昊张雅斓北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083

提出了一种全新的快速邻居搜索方法,该方法可提高基于光滑粒子动力学的流体模拟在图形处理器上的运行效率.此外,这种新的邻居表建立方法可以对两种或者两种以上的粒子进行邻居搜索,使所有粒子能在同一背景网格下拥有独立的粒子属性.在... 详细信息

提出了一种全新的快速邻居搜索方法,该方法可提高基于光滑粒子动力学的流体模拟在图形处理器上的运行效率.此外,这种新的邻居表建立方法可以对两种或者两种以上的粒子进行邻居搜索,使所有粒子能在同一背景网格下拥有独立的粒子属性.在此基础上,引入了Ghost边界粒子以加强光滑粒子动力学方法在边界模拟上的准确性,从而使流体模拟更加真实.实验证明,与传统的基于图形处理器的光滑粒子动力学模拟相比,本文方法效率更高.

关键词：搜索算法邻居光滑粒子动力学图形处理器并行计算流体模拟

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面向SPH流体的高效各向异性表面重构算法

计算机辅助设计与图形学学报 2016年第9期28卷 1497-1505页

作者：王笑琨班晓娟刘旭张雅斓王礼鹏北京科技大学计算机与通信工程学院北京100083

为了在流体模拟中构造更加平整光滑的表面以及提升重构的效率,本文面向基于粒子的流体模拟,提出一种高效的表面重构方法.首先对传统各向异性核函数的构造进行简化;然后根据对粒子特征向量的分析对粒子进行分类,即分为近表面粒子和内部粒... 详细信息

为了在流体模拟中构造更加平整光滑的表面以及提升重构的效率,本文面向基于粒子的流体模拟,提出一种高效的表面重构方法.首先对传统各向异性核函数的构造进行简化;然后根据对粒子特征向量的分析对粒子进行分类,即分为近表面粒子和内部粒子;最后在表面重构计算时将近表面粒子参与计算,而内部粒子则根据邻居粒子数量直接对颜色场进行赋值.实验结果表明,本文方法保证了重构流体表面的平滑性和几何特征;相对于已有方法,该方法简单易实现,且较大地提升了运算效率.

关键词：流体模拟光滑粒子流体动力学表面重构各向异性

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混合音频下心率信号感知的放松状态评估模型

电子科技大学学报 2023年第2期52卷 289-295页

作者：张雅斓董子瑞杜飞龙魏云卢瑞东班晓娟北京科技大学智能科学与技术学院北京海淀区100083 北京科技大学顺德创新学院广东佛山528300 北京科技大学人工智能研究院北京海淀区100083 松下家电(中国)有限公司杭州310018 北京科技大学材料领域知识工程北京市重点实验室北京海淀区100083

以放松减压为目标的情绪调节及放松状态评估有助于提升国民身心健康。针对降低生理信号采集导致的放松情绪诱发困难,使用附着型人体传感器采集受试者的心率信号进行放松状态识别,使用混合音频诱发受试者产生放松情绪,从二维情绪量表中... 详细信息

以放松减压为目标的情绪调节及放松状态评估有助于提升国民身心健康。针对降低生理信号采集导致的放松情绪诱发困难,使用附着型人体传感器采集受试者的心率信号进行放松状态识别,使用混合音频诱发受试者产生放松情绪,从二维情绪量表中换算获得放松状态标签。采集受试者的心率信号,从心率信号中提取时域特征、频域特征和心拍数。基于多层感知机和长短时记忆网络构建放松评估模型,实现放松状态识别。实验结果表明,相比于目前的研究成果,该放松识别模型具有更优的分类性能,能够为情绪调节与放松状态评估问题提供一种新的可靠解决方法。

关键词：特征融合心率信号心率变异性特征信号放松评估模型放松减压

一种硅油填充术眼内硅油乳化过程模拟可视化方法

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电子与信息学报 2022年第1期44卷 18-26页

作者：班晓娟王佳敏王笑琨张雅斓徐衍睿宋重明黄厚斌朱志鸿北京材料基因工程高精尖创新中心(北京科技大学) 北京100083 计算机与通信工程学院、人工智能研究院(北京科技大学) 北京100083 材料领域知识工程北京市重点实验室(北京科技大学) 北京100083 中国人民解放军总医院海南医院三亚572013

眼科中治疗孔源性视网膜脱离(RRD)的玻璃体切割联合硅油填充术中,预测术后硅油乳化情况,并根据其确定术中适宜硅油填充量和最终取出时间是手术成功的关键。然而手术流程中医生无法直接观察眼球内部结构,很难对填充物质进行定量分析,手... 详细信息

眼科中治疗孔源性视网膜脱离(RRD)的玻璃体切割联合硅油填充术中,预测术后硅油乳化情况,并根据其确定术中适宜硅油填充量和最终取出时间是手术成功的关键。然而手术流程中医生无法直接观察眼球内部结构,很难对填充物质进行定量分析,手术完成后亦对硅油乳化状态缺乏可视化认知。该文提出一种基于光滑粒子流体动力学的体积不可压缩多相流体计算框架,结合表面张力模型对眼内环境中硅油和水的耦合进行数值计算;构建以力平衡散体动力学模型为基础的多相流体互溶扩散模拟方法,对硅油乳化过程进行可视量化分析。实验表明,该方法可以稳定模拟强表面张力作用下多相流体耦合以及可混溶多相流体相间交互效果,从而有效辅助医生判定所需硅油填充量,并预测评估硅油乳化状态对手术预后的影响。

关键词：医学可视化计算机辅助诊断孔源性视网膜脱离多相流模拟