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Towards an entropy-based detached-eddy simulation

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2013年第10期56卷 1970-1980页

作者： ZHAO Rui YAN Chao LI XinLiang kong weixuan National Laboratory for Computational Fluid Dynamics Beijing University of Aeronautics and Astronautics Key Laboratory of High Temperature Gas Dynamics Institute of Mechanics Chinese Academy of Sciences

A concept of entropy increment ratio （ s- ） is introduced for compressible turbulence simulation through a series of direct nu- merical simulations （DNS）. s- represents the dissipation rate per unit mechanical energy with the benefit of independence of freestream Mach numbers. Based on this feature, we construct the shielding function f, to describe the boundary layer region and propose an entropy-based detached-eddy simulation method （SDES）. This approach follows the spirit of delayed de- tached-eddy simulation （DDES） proposed by Spalart et al. in 2005, but it exhibits much better behavior after their performanc- es are compared in the following flows, namely, pure attached flow with thick boundary layer （a supersonic fiat-plate flow with high Reynolds number）, fully separated flow （the supersonic base flow）, and separated-reattached flow （the supersonic cavity-ramp flow）. The Reynolds-averaged Navier-Stokes （RANS） resolved region is reliably preserved and the modeled stress depletion （MSD） phenomenon which is inherent in DES and DDES is partly alleviated. Moreover, this new hybrid strategy is simple and general, making it applicable to other models related to the boundary layer predictions.

关键词： hybrid RANS/LES detached-eddy simulation turbulence compressible flows entropy

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高超声速飞行器前体边界层强制转捩数值模拟

航空学报 2014年第6期35卷 1487-1495页

作者：周玲阎超孔维萱北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

边界层强制转捩是保证超燃冲压发动机进气道正常启动的关键技术之一,k-ω-γ转捩模式是适用于高超声速边界层转捩预测的方法。为研究该方法对边界层强制转捩的预测性能及不同转捩带对边界层强制转捩的影响特征,对原始的k-ω-γ转捩模式... 详细信息

边界层强制转捩是保证超燃冲压发动机进气道正常启动的关键技术之一,k-ω-γ转捩模式是适用于高超声速边界层转捩预测的方法。为研究该方法对边界层强制转捩的预测性能及不同转捩带对边界层强制转捩的影响特征,对原始的k-ω-γ转捩模式进行了壁面温度影响修正,采用修正的k-ω-γ转捩模式对高超声速飞行器进气道前体边界层强制转捩进行数值分析,计算了光滑外形、钻石型转捩带外形和斜坡型转捩带外形在马赫数Ma=6,7条件下的边界层转捩,并与试验结果进行了对比。研究结果表明,修正的k-ω-γ转捩模式对边界层强制转捩具有较好的预测能力,计算得到的转捩起始位置与试验结果基本吻合。两种转捩带强制转捩效果明显,其中:钻石型转捩带产生的扰动强于斜坡型转捩带,且转捩区长度较斜坡型转捩带短;斜坡型转捩带在控制边界层流动分离、减小流动横向溢出效果上优于钻石型转捩带。

关键词：高超声速飞行器边界层强制转捩转捩模式转捩带壁面温度

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壁面温度条件对边界层转捩预测的影响

航空学报 2013年第10期34卷 2249-2255页

作者：孔维萱阎超赵瑞北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

边界层的转捩预测是高超声速飞行器气动力和热防护设计的关键问题之一。基于此,研究了壁面温度条件对采用转捩模式预测边界层转捩的影响,对k-ω-γ转捩模式的时间尺度和间歇因子生成项进行了修正。在非湍流脉动概念所模化的不稳定扰动... 详细信息

边界层的转捩预测是高超声速飞行器气动力和热防护设计的关键问题之一。基于此,研究了壁面温度条件对采用转捩模式预测边界层转捩的影响,对k-ω-γ转捩模式的时间尺度和间歇因子生成项进行了修正。在非湍流脉动概念所模化的不稳定扰动时间尺度中,考虑了壁面温度条件对流动转捩的影响,引入壁面冷却对不稳定扰动最大增长率、临界雷诺数等量的模化。采用修正后的k-ω-γ转捩模式计算高超声速小球头锥零迎角流动转捩问题,通过与稳定性分析和原始k-ω-γ转捩模式计算结果的对比,发现改进后的模式在绝热和等温两种壁温条件下,能够较为准确地模拟第一模态和第二模态的不稳定频率、最大增长率,并能正确预测转捩位置。

关键词：壁面温度转捩模式边界层流动转捩高超声速流动

声学超表面抑制高速边界层内宽频不稳定模态研究

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北京航空航天大学学报 2023年第2期49卷 388-396页

作者：王蔚彰孔维萱严昊赵瑞北京理工大学宇航学院北京100081 北京航天长征飞行器研究所北京100076

以声学超表面为研究对象,使用线性稳定性理论(LST),研究了声学超表面导纳相位与幅值对超声速平板边界层内宽频不稳定模态的影响规律。结果表明:当导纳相位θ接近0.5π时,第1模态被抑制的同时第2模态会被激发,且在较低频率范围内导纳幅... 详细信息

以声学超表面为研究对象,使用线性稳定性理论(LST),研究了声学超表面导纳相位与幅值对超声速平板边界层内宽频不稳定模态的影响规律。结果表明:当导纳相位θ接近0.5π时,第1模态被抑制的同时第2模态会被激发,且在较低频率范围内导纳幅值的增大能够使第1模态更加稳定;当导纳相位θ接近π时,可抑制第2模态但同时激发第1模态;整体上,导纳幅值越大,对不稳定模态的抑制或激发效果越明显。在此基础上,结合缝隙几何参数对导纳的影响,提出一种可实现性宽频抑制方案,通过分段设计声学超表面微结构的几何尺寸,实现了同时抑制第1模态和高频第2模态的目标,并使用eN方法验证了转捩抑制效果。

关键词：声学超表面不稳定模态线性稳定性分析边界层转捩超声速流动

基于改进RetinaNet的自然环境中蝴蝶种类识别

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计算机研究与发展 2021年第8期58卷 1686-1704页

作者：谢娟英鲁银圆孔维轩许升全陕西师范大学计算机科学学院西安710119 陕西师范大学生命科学学院西安710119

蝴蝶是一种对栖息地敏感的昆虫,自然环境中的蝴蝶种类分布反映了区域生态系统平衡和生物多样性.专家鉴别蝴蝶种类耗时耗力,计算机视觉技术为野外环境中蝴蝶种类自动识别提供了可能.针对野外环境下的蝴蝶图像特征,提出2种新的硬注意力机... 详细信息

蝴蝶是一种对栖息地敏感的昆虫,自然环境中的蝴蝶种类分布反映了区域生态系统平衡和生物多样性.专家鉴别蝴蝶种类耗时耗力,计算机视觉技术为野外环境中蝴蝶种类自动识别提供了可能.针对野外环境下的蝴蝶图像特征,提出2种新的硬注意力机制,DSEA(direct squeeze-and-excitation with global average pooling)和DSEM(direct squeeze-and-excitation with global max pooling),改进经典目标检测算法RetinaNet,并引入可变形卷积增强RetinaNet对蝴蝶形变的建模能力,实现野外环境下蝴蝶种类自动识别.以mAP(mean average precision)目标检测指标评价模型性能,通过实验结果可视化,分析影响模型性能的关键因素.实验结果显示,提出的改进RetinaNet对自然环境下的蝴蝶识别任务具有很不错的效果,特别是基于DSEM的RetinaNet;分布平衡的训练集可以提升提出模型的泛化性能;样本的结构相异性是影响模型性能的关键因素.

关键词：蝴蝶检测蝴蝶识别注意力机制可变形卷积 RetinaNet

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转捩模式与转捩准则预测高超声速边界层流动

航空学报 2016年第4期37卷 1092-1102页

作者：周玲阎超郝子辉孔维萱周禹北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083 北京航天长征飞行器研究所北京100076 空间物理重点实验室北京100854

对原始的k-ω-γ转捩模式和"层流+转捩准则"模型进行了改进,在2种方法中分别增加了横流模态时间尺度和横流转捩准则用于预测横流失稳诱导转捩。通过对网格预处理可并行计算获得边界层外缘信息以及边界层内横流速度。采用不同雷诺数条件... 详细信息

对原始的k-ω-γ转捩模式和"层流+转捩准则"模型进行了改进,在2种方法中分别增加了横流模态时间尺度和横流转捩准则用于预测横流失稳诱导转捩。通过对网格预处理可并行计算获得边界层外缘信息以及边界层内横流速度。采用不同雷诺数条件下的0°攻角尖锥以及HIFiRE-5外形对2种方法预测高超声速边界层转捩的性能进行了比较分析。研究结果表明,2种方法均能正确反映高超声速边界层转捩起始位置和转捩区长度随雷诺数的变化趋势,但不能捕捉转捩区热流峰值;"层流+转捩准则"模型计算得到的传热系数在全湍流区较k-ω-γ转捩模式偏高。对于同时存在流向不稳定和横流不稳定的HIFiRE-5外形,改进的k-ω-γ转捩模式和改进的"层流+转捩准则"模型相比于原始的模型均能更加准确地预测中心线两侧横流失稳诱导形成的转捩;对于中心线附近因速度剖面拐点引起的边界层转捩,"层流+转捩准则"模型由于与边界层厚度相关,预测得到的转捩位置较试验结果靠前,k-ω-γ转捩模式与试验结果吻合很好。

关键词：转捩模式转捩准则高超声速边界层转捩横流

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适用于高超声速边界层的转捩准则预测方法

导弹与航天运载技术 2013年第5期 54-58页

作者：孔维萱张辉阎超北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 中国运载火箭技术研究院北京100076

采用层流+转捩准则+湍流模式方法对高超声速边界层转捩进行预测。采用f(Re,Me)类转捩准则耦合SA、SST湍流模式,对超声速平板边界层、2°攻角尖锥裙流动和类X-51高超声速飞行器前体流动进行数值模拟研究。给出摩阻系数、热流系数和湍动... 详细信息

采用层流+转捩准则+湍流模式方法对高超声速边界层转捩进行预测。采用f(Re,Me)类转捩准则耦合SA、SST湍流模式,对超声速平板边界层、2°攻角尖锥裙流动和类X-51高超声速飞行器前体流动进行数值模拟研究。给出摩阻系数、热流系数和湍动能、涡粘性系数的计算结果。采用的层流+转捩准则+湍流模式方法能够较正确地预测高超声速边界层转捩。所采用的湍流模式本身的性能对边界层转捩的预测存在影响,主要表现在对来流扰动环境的感受性及涡粘性系数生成两方面。

关键词：边界层转捩转捩准则湍流模式

基于Mk60N512VMD100的红外中继器设计

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无线互联科技 2018年第15期15卷 17-18,38页

作者：李文亮孔维轩陕西师范大学计算机科学学院陕西西安710119

文章将红外收发模块连接到Mk60芯片上,使用稳压电路连接稳压芯片制造稳压电路。使用7.2 V锂电池供电,经稳压电路转化为3.3 V电压供入系统,驱动系统进入工作状态。采用NB1318型一体化红外接收头接收红外信号,接入处理电路将接收到的红外... 详细信息

文章将红外收发模块连接到Mk60芯片上,使用稳压电路连接稳压芯片制造稳压电路。使用7.2 V锂电池供电,经稳压电路转化为3.3 V电压供入系统,驱动系统进入工作状态。采用NB1318型一体化红外接收头接收红外信号,接入处理电路将接收到的红外信号转化为信号,将电路接入Mk60的信号输入引脚,经过处理之后,通过引脚输出到输出模块。经过三极管9013和8050进行放大,驱动红外发射管发射出940 nm的脉冲信号,完成红外中继。

关键词：红外中继放大电路稳压模块振荡电路

通过抑制铁死亡减轻脓毒症引起急性肺损伤的研究

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联勤军事医学 2023年第12期37卷 998-1002,1022页

作者：孔维轩杨鹏杰魏起友朱贲贲北京大学肿瘤医院内蒙古医院(内蒙古医科大学附属肿瘤医院)胸外科内蒙古呼和浩特010000 北京大学肿瘤医院内蒙古医院(内蒙古医科大学附属肿瘤医院)药剂科内蒙古呼和浩特010000

目的观察盲肠结扎穿孔(cecal ligation and puncture,CLP)造成的急性肺损伤(acute lung injury,ALI)小鼠模型铁死亡水平及炎症指标;观察药物liproxstatin-1干预铁死亡后,小鼠铁死亡水平及炎症指标的变化。方法选取24只C57BL/6雄性小... 详细信息

目的观察盲肠结扎穿孔(cecal ligation and puncture,CLP)造成的急性肺损伤(acute lung injury,ALI)小鼠模型铁死亡水平及炎症指标;观察药物liproxstatin-1干预铁死亡后,小鼠铁死亡水平及炎症指标的变化。方法选取24只C57BL/6雄性小鼠随机分为假手术组、CLP组、Lip-1组、CLP+Lip-1组,每组6只。假手术组和Lip-1组进行假手术,CLP组和CLP+Lip-1组进行CLP手术(盲肠结扎+穿刺术建立脓毒症动物模型);Lip-1组和CLP+Lip-1组术前腹腔注射liproxstatin-1(0.8 mg/kg),假手术组、CLP组注射同体积生理盐水;术后16 h处死小鼠,收集支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)和肺组织。测定各组小鼠左肺叶肺组织湿/干重比(wet to dry weight ratio,W/D),苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色观察各组小鼠右上肺叶病理形态表现,检测BALF中的总蛋白浓度、肿瘤坏死因子α (tumour necrosis factor alpha,TNF-α)、白细胞介素6(interleukin 6,IL-6)表达情况。采用Western blot检测各组小鼠肺组织中谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)、环氧合酶2(cyclooxygenase 2,COX-2)和长链脂酰辅酶A合成酶4(acetyl coenzyme A synthetase long-chain family 4,ACSL4)蛋白表达水平。采用免疫组织化学法检测小鼠肺组织丙二醛(malondialdehyde,MDA)、4-羟基壬烯醛(4-Hydroxynonenal,4-HNE)表达情况。采用试剂测定铁离子表达情况。结果与假手术组比较,CLP组小鼠肺组织W/D明显升高(P<0.01);病理切片显示,CLP组支气管壁充血严重,存在明显炎性细胞浸润,肺泡壁充血严重,肺部存在明显纤维化;CLP组BALF中的总蛋白浓度、IL-6及TNF-α表达明显增加(P均<0.01),GPX4表达下降,ACSL4、COX-2、MDA、4-HNE表达,铁离子含量明显升高(P均<0.05)。与CLP组比较,CLP+Lip-1组肺组织W/D明显下降(P<0.01);病理切片显示,CLP+Lip-1组可见支气管壁充血与少量明显炎性细胞浸润,其中少数肺泡壁充血,肺部轻度纤维化,治疗效果显著;CLP+Lip-1组BALF中的总蛋白浓度、IL-6及TNF-α表达均明显降低(P均<0.01),GPX4表达升高,ACSL4、COX-2、MDA、4-HNE表达、铁离子含量明显下降(P均<0.05)。结论铁死亡参与了脓毒症导致的ALI,通过抑制铁死亡,能对脓毒症导致的ALI起到一定的治疗作用。

关键词：铁死亡谷胱甘肽过氧化物酶4 脂质过氧化急性肺损伤 Liproxstatin-1