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Liutex theoretical system and six core elements of vortex identification

Journal of Hydrodynamics 2020年第2期32卷 197-211页

作者： Yi-qian wang Yi-sheng Gao Hongyi Xu Xiang-rui Dong Jian-ming Liu Wen-qian Xu Meng-long Chen Chaoqun Liu School of Mathematical Science Soochow UniversitySuzhou215006China college of Aerospace engineering Nanjing University of Aeronautics and AstronauticsNanjing210016China aeronautics and astronautics Department Fudan UniversityShanghai200433China School of Energy and Power engineering University of Shanghai for Science and TechnologyShanghai200093China School of Mathematics and Statistics Jiangsu Normal UniversityXuzhou221116China Faculty of Mechanical engineering and automation Zhejiang Sci-Tech UniversityHangzhou310018China SimpleHPC LTD. Shanghai200030China Department of Mathematics University of Texas at ArlingtonArlington76019USA

The third-generation vortex identification method of Liutex(previously called Rortex)was introduced by the team led by *** Liu from university of Texas at Arlington to mathematically extract the rigid rotation part from the fluid motion,and thus to define and visualize *** the vorticity-based first generation and the scalar-valued second generation,Q,λ2,Δandλci methods for example,the Liutex vector provides a unique,mathematical and systematic way to define vortices and visualize vortical structures from multiple perspectives without *** this article,we summarize the recent developments of the Liutex framework and discuss the Liutex theoretical system including its existence,uniqueness,stability,Galilean invariance,locality and globality,decomposition in tensor and vector forms,Liutex similarity in turbulence,and multiple Liutex-based vortex visualization methods including Liutex lines,Liutex magnitude iso-surfaces,Liutex-Ωmethod,and Liutex core line method,etc..Thereafter,the six core elements of vortex identification,including(1)absolute strength,(2)relative strength,(3)local rotational axis,(4)vortex rotation axes,(5.vortex core size,(6)vortex boundary,are used as touchstones against which the Liutex vortex identification system is *** is demonstrated with illustrative examples that the Liutex system is able to give complete and precise information of all six core elements in contrast to the failure and inaccuracy of the first and second-generation *** important concept that vorticity cannot represent vortex and the superiority of the Liutex system over previous methods are reiterated and stated in appropriate places throughout the ***,the article concludes with future perspectives,especially the application of the Liutex system in studying turbulence mechanisms encouraged by the discovery of Liutex similarity *** a newly defined physical quantity,Liutex may open a door for quantified vortex and turbulenc

关键词： Vortex identification Liutex vector six core elements Liutex core line Liutex similarity turbulence

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Journal of Hydrodynamics 2019年第6期31卷 1259-1262页

作者： Wen-qian Xu Yi-qian wang Yi-sheng Gao Jian-ming Liu Hua-shu Dou Chaoqun Liu Faculty of Mechanical engineering and automation Zhejiang Sci-Tech UniversityHangzhou 310018China Department of Mathematics University of Texas at ArlingtonArlington 76019USA School of Mathematical Science Soochow UniversitySuzhou 215006China college of Aerospace engineering Nanjing university of Aeronautics and AstronauticsNanjing 210016China School of Mathematics and Statistics Jiangsu Normal UniversityXuzhou 221116China

Kolmogorov's 1941 theory(K41)of similarity hypotheses and the-5.3 law for energy spectrum are considered as the most important theoretical achievement in turbulence research and the success of the modem turbulence *** assumptions of sufficient high Reynolds number and isotropy of turbulence that K41 based upon,however,cannot generally be met in practice,and thus discrepancy is often observed between the f law and direct numerical simulation(DNS)results of boundary layers in wall bounded turbulence,especially for moderate to low Reynolds number *** vector is a recently defined new physical quantity which is extracted from turbulent flow to represent the rigid rotation part of fluid ***,Liutex is free from viscous dissipation and thus independent of Reynolds number,relaxing the very high Reynold number assumption of *** similarity has been solidly demonstrated by DNS for a moderate Reynolds number turbulent boundary layer(Reθ≈1000),both the frequency and wavenumber spectrum of Liutex accurately matches the-5.3 law,which is obviously much better than the turbulence energy spectrum,while vorticity and other popular vortex identification methods,Q criterion for example,do not possess such a distinguished feature due to stretching and shearing contamination.

关键词： -5.3 law Liutex similarity K41 turbulent boundary layer moderate and low Reynolds number

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Stewart型并联机器人的奇异对其运动精度的影响

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机械制造与自动化 2024年第3期53卷 195-198,214页

作者：陈垚尤晶晶叶鹏达王澍声黄宁宁南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037 南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室江苏南京210016 常州大学机械与轨道交通学院江苏常州213164

以9-3 Stewart型并联机器人为研究对象,分析其在机构接近奇异位形时动平台运动精度的情况。通过计算并联机器人速度Jacobian矩阵的行列式得到奇异点的坐标。通过虚拟样机实验,得到动平台参考点位置反解和正解计算的相对误差。用转动Jaco... 详细信息

以9-3 Stewart型并联机器人为研究对象,分析其在机构接近奇异位形时动平台运动精度的情况。通过计算并联机器人速度Jacobian矩阵的行列式得到奇异点的坐标。通过虚拟样机实验,得到动平台参考点位置反解和正解计算的相对误差。用转动Jacobian矩阵条件数的倒数来度量机构接近奇异的程度,并分析该程度与上述相对误差之间的映射关系。研究结果表明:当指标值大于7.027×10^(-5.时,正、反解的相对误差可忽略不计,这为奇异规避、路径规划等后续工作提供了理论参考。

关键词：并联机器人正解反解运动精度奇异位形 Jacobian矩阵

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基于小波-空间高阶特征聚合网络的遥感图像场景分类

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光学学报 2022年第24期42卷 204-213页

作者：倪康翟明亮王鹏南京邮电大学计算机学院、软件学院、网络空间安全学院江苏南京210023 江苏省大数据安全与智能处理重点实验室江苏南京210023 南京邮电大学自动化学院、人工智能学院江苏南京210023 南京航空航天大学电子信息工程学院江苏南京211106

提出一种小波-空间高阶特征聚合网络(WHFA-Net),该网络可分为小波域特征提取和空间域特征提取两个分支。首先,将Harr小波变换嵌入卷积神经网络(CNNs),保留深度卷积特征的低频分量作为小波深度特征;其次,利用最大池化进行深度特征学习,... 详细信息

提出一种小波-空间高阶特征聚合网络(WHFA-Net),该网络可分为小波域特征提取和空间域特征提取两个分支。首先,将Harr小波变换嵌入卷积神经网络(CNNs),保留深度卷积特征的低频分量作为小波深度特征;其次,利用最大池化进行深度特征学习,并将其输出作为空间深度特征;将两分支的深度特征进行向量化后,获取其自相关和互相关高阶深度特征向量,并依次进行特征正规化、特征聚合和特征归一化操作;最后,引入交叉熵损失函数进行端到端网络训练。在NWPU45.NWPU-RESISC45.Dataset)和AID(Aerial Image Dataset)数据集上的实验结果表明:相较于基准网络(VGG-16),本文所提WHFA-Net的场景分类准确率有5.13%~12.12%的提升;与DCCNN、APDC-Net、GBNet、LCNN-BFF、MSCP和Wavelet CNN相比,WHFA-Net的场景分类准确率均有不同程度的提升;通过消融实验验证了各模块和分支的有效性及其性能差异。因此,WHFA-Net可有效且稳定地抽取遥感场景图像不同特征域的高阶聚合特征,并提升场景分类准确率。

关键词：遥感场景分类卷积神经网络特征可辨别性特征聚合

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基于人脸识别的人脸图像质量评估

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计算技术与自动化 2021年第3期40卷 122-126页

作者：王怀斌王海涛高凌飞张鲁洋王海龙南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106 江苏铭远轨道交通设备股份有限公司江苏南京210000

无约束场景下,低质量的人脸图像不仅浪费计算资源而且降低系统识别率。针对此问题,提出一种基于人脸识别的人脸质量评估方法对人脸图像进行预评估。以人脸识别系统特征提取网络为基础网络在COX数据集上进行微调,并使用微调后网络对COX... 详细信息

无约束场景下,低质量的人脸图像不仅浪费计算资源而且降低系统识别率。针对此问题,提出一种基于人脸识别的人脸质量评估方法对人脸图像进行预评估。以人脸识别系统特征提取网络为基础网络在COX数据集上进行微调,并使用微调后网络对COX数据集进行质量分数标定。最后,结合基础网络及质量预测网络并以相应损失函数在标定数据上进行回归学习以获取质量评估模型。实验结果表明,该方法能够有效区分不同质量的人脸图像并提升人脸识别系统性能。

关键词：人脸质量评估质量标定人脸图像人脸识别

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基于气隙磁场重构的永磁电机转矩脉动抑制研究

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中国电机工程学报 2023年第7期43卷 2563-2572页

作者：王凯孙海阳朱姝姝刘闯南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市211106 南京林业大学信息科学技术学院江苏省南京市210037

永磁电机的齿槽转矩引起转矩脉动,影响电机系统的低速性能和控制精度。该文建立齿槽转矩与气隙磁场谐波的模型,分析低次谐波磁场对齿槽转矩的影响规律,揭示齿槽转矩产生机理。通过部分磁极反余弦削极技术重构气隙磁场波形,抵消3、5.7... 详细信息

永磁电机的齿槽转矩引起转矩脉动,影响电机系统的低速性能和控制精度。该文建立齿槽转矩与气隙磁场谐波的模型,分析低次谐波磁场对齿槽转矩的影响规律,揭示齿槽转矩产生机理。通过部分磁极反余弦削极技术重构气隙磁场波形,抵消3、5.7次谐波磁场引起的齿槽转矩,实现电机齿槽转矩的抑制。与现有减小齿槽转矩的方法相比,所提方法通过间接控制气隙磁场减小齿槽转矩。通过有限元法对所提的方法进行验证,并研制1台12槽8极部分反余弦削极转子永磁电机,进行相关测试。

关键词：气隙磁场谐波齿槽转矩永磁电机转矩密度

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双三相永磁同步电机多谐波电流协同控制策略

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中国电机工程学报 2020年第2期40卷 644-652页

作者：张建亚王凯朱姝姝刘东南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市211106 南京机电液压工程研究中心江苏省南京市211106

利用双三相永磁同步电机的定子电流中低次谐波电流,可以提升电机的输出转矩。虽然控制五、七次谐波电流相对简单、易于实现,但提升电机的输出转矩有限。尽管三次谐波电流能够有效地提升电机的输出转矩,但其控制复杂。为解决电机电流维... 详细信息

利用双三相永磁同步电机的定子电流中低次谐波电流,可以提升电机的输出转矩。虽然控制五、七次谐波电流相对简单、易于实现,但提升电机的输出转矩有限。尽管三次谐波电流能够有效地提升电机的输出转矩,但其控制复杂。为解决电机电流维数利用不足的问题,将传统的两空间矢量控制算法推广至零序子空间,实现对基波电流、三次谐波电流和五、七次谐波电流的解耦控制,能够充分利用双三相电机的谐波电流,提高双三相电机的控制性能。实验结果验证了三空间矢量控制策略的可行性和多谐波电流协同控制提升系统输出转矩的有效性。

关键词：双三相永磁同步电机多谐波电流控制三空间矢量解耦矢量控制转矩提升

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面向三航特色和专业认证的电子类基础课程教学改革与实践

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教育教学论坛 2019年第46期 108-110页

作者：田祥瑞陆熊姚睿王友仁万晓冬陈则王南京航空航天大学自动化学院电子技术中心

为适应南京航空航天大学"三航"特色和"双一流"建设需求,满足工程教育专业认证的要求,电子技术中心对面向自动化学院所承担的电子类基础课程进行教学改革和实践。首先制订了教学改革的指导方案,然后依据指导方案进行了具体的改革实践。... 详细信息

为适应南京航空航天大学"三航"特色和"双一流"建设需求,满足工程教育专业认证的要求,电子技术中心对面向自动化学院所承担的电子类基础课程进行教学改革和实践。首先制订了教学改革的指导方案,然后依据指导方案进行了具体的改革实践。教学改革与实践取得了一定的成果,有力地支撑了我校"三航"特色建设和专业认证工作。

关键词：航空航天专业认证电子基础改革与实践

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基于光电的钢轨探伤车超声探轮自动对中系统设计及验证

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中国铁道科学 2023年第5期44卷 29-38页

作者：石永生张滋黎钟艳春王平熊龙辉罗江平中国国家铁路集团有限公司铁路基础设施检测中心北京100081 南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106 中国科学院微电子研究所光电技术研发中心北京100094 中国科学院大学光电学院北京100083 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081 株洲时代电子技术有限公司技术中心湖南株洲412001

钢轨探伤车超声探轮对中控制技术是探伤车高速检测的一项关键技术,在实际运用中因对中控制技术不足易造成钢轨伤损漏检。在既有对中控制技术基础上,采用自主化技术研究全新的基于光电的对中系统设计方案。针对钢轨夹板和道岔的干扰问题... 详细信息

钢轨探伤车超声探轮对中控制技术是探伤车高速检测的一项关键技术,在实际运用中因对中控制技术不足易造成钢轨伤损漏检。在既有对中控制技术基础上,采用自主化技术研究全新的基于光电的对中系统设计方案。针对钢轨夹板和道岔的干扰问题,优化自动对中软件的钢轨廓形测量算法;针对不同偏移量的对中控制问题,优化对中控制软件的控制参数及控制算法。此外,根据现场用户静态测试需求,开展探轮自动对中系统静态响应指标试验;根据现场用户动态测试需求,开展探轮自动对中系统运行测试试验。结果表明:新设计的对中系统能够在60 kg负载情况下对5.mm阶跃信号的动态响应可上升时间5. ms、超调量18.6%、稳定时间15. ms,并在铁路线路实测中对中标准差可达到2.46 mm、极限偏差不大于7.19 mm,且无对中不良情况出现;全路60辆80 km·h^(-1)的GTC-80型探伤车全部完成了激光对中改造,现场运用良好,设计的基于光电的超声探轮自动对中系统能够满足探伤车在80 km·h^(-1)时的探伤检测需求。

关键词：探伤车自动对中光电测量钢轨探伤静态响应

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Offner型短波红外成像光谱仪的结构分析与实验

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激光与光电子学进展 2020年第5期57卷 246-255页

作者：郑志忠杨忠秦远田王立国南京航空航天大学自动化学院江苏南京211100 南京航空航天大学航天学院江苏南京210016 中国地质调查局南京地质调查中心江苏南京210016

为使成像光谱仪能在复杂振动环境和宽温(5.35.)下使用,基于Offner同心结构凸面光栅的光学系统,研制出短波红外成像光谱仪系统。为了验证结构设计的合理性,利用Patran&Nastran对仪器光机结构进行模态分析、静载分析及热致响应分析,并采... 详细信息

为使成像光谱仪能在复杂振动环境和宽温(5.35.)下使用,基于Offner同心结构凸面光栅的光学系统,研制出短波红外成像光谱仪系统。为了验证结构设计的合理性,利用Patran&Nastran对仪器光机结构进行模态分析、静载分析及热致响应分析,并采用广义逆矩阵方法对静载响应分析结果进行处理,得到仪器光学元件的面形变化和刚体位移数据。在0~40℃温度范围和4g加速度载荷下,仪器光学面形变化的方均根(RMS)值小于34nm,各镜之间相对位置变化小于0.05.m,各镜偏心小于0.05.m,满足仪器面形和刚体位移公差要求。振动实验表明,成像光谱仪的一阶模态为5.9Hz,远高于一般环境激励,其刚度满足使用要求。温度实验表明,宽温范围内波长极值漂移为0.306pixel,光谱带宽极值变化为0.493Δ(Δ为吸收峰的半峰全宽)。工程分析和实验验证了该结构的环境适应性,这对仪器工程化具有重要的实用价值。

关键词：光谱学 Offner型光学系统成像光谱仪结构分析广义逆矩阵光学面形

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