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基于交织点改进弹簧-质点模型的纬编针织物动态变形模拟

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纺织学报 2024年第1期45卷 99-105页

作者：常辰玉王雨薇原旭阳刘锋卢致文太原理工大学轻纺工程学院山西晋中030600 安徽省天助纺织科技集团股份有限公司安徽阜阳236000

为了对不同线圈单元组成的纬编针织物进行动态变形模拟,从而预设织物结构形态和加速面料设计流程。首先通过建立三维结构模型,获得了线圈中心线型值点和交织点之间的关系,并基于交织点改进传统弹簧-质点模型,得到了与纬编针织物适配度... 详细信息

为了对不同线圈单元组成的纬编针织物进行动态变形模拟,从而预设织物结构形态和加速面料设计流程。首先通过建立三维结构模型,获得了线圈中心线型值点和交织点之间的关系,并基于交织点改进传统弹簧-质点模型,得到了与纬编针织物适配度更高的变形模型,然后以交织点为桥梁关联结构模型和变形模型,通过NURBS曲线反算原理绘制线圈中心线路径,采用力学求解方法不断更新织物形态变化,使用计算机工具展现了关联模型的动态模拟过程,并举例展示了不同织物组织的变形模拟效果。模拟效果表明,建立的三维结构模型具有合理性与真实性,改进的弹簧-质点模型具有极高的适配性,基于交织点关联两者为后续模拟提供了支撑,采用NURBS曲线并通过力学求解等方法实现纬编针织物的三维动态模拟具有可行性。

关键词：交织点线圈结构模型弹簧-质点模型 NURBS曲线动态变形模拟动力学求解纬编针织物

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基于全变分展开的低剂量CT重建网络

电子科技大学学报 2024年第4期53卷 617-628页

作者：张鹏程侯瑞峰刘祎桂志国中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学信息与通信工程学院太原030051

针对CT迭代展开重建网络仅对数据保真项进行神经网络展开降低了重建网络计算性能的问题,通过对基于全变分的CT迭代重建算法进行神经网络展开,提出一种对数据保真项和全变分正则项全部进行神经网络展开的重建网络,从而改善了CT重建图像... 详细信息

针对CT迭代展开重建网络仅对数据保真项进行神经网络展开降低了重建网络计算性能的问题,通过对基于全变分的CT迭代重建算法进行神经网络展开,提出一种对数据保真项和全变分正则项全部进行神经网络展开的重建网络,从而改善了CT重建图像的视觉质量。首先,采用原始–对偶算法求解基于全变分的CT重建问题,得到易于神经网络展开的迭代重建算法。然后,对该迭代重建算法进行神经网络展开,尤其是对正则项部分的算法进行神经网络展开,得到迭代展开CT重建网络。在模拟的低剂量CT数据集上验证了该算法的有效性。实验结果表明,与6种低剂量CT重建算法相比,该算法在抑制低剂量CT图像噪声的同时,很好地保留了图像中的结构和细节纹理。重建图像的定量评价分析显示,该算法取得了良好的峰值信噪比和归一化均方误差指标值,验证了提出的低剂量CT重建算法具有较好的噪声抑制能力和较强的鲁棒性。

关键词： CT重建全变分神经网络迭代展开原始-对偶算法

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基于卷积神经网络的地面尾喷焰流场预测

力学学报 2024年第4期56卷 980-990页

作者：闫盼盼牛青林高文强董士奎中北大学机电工程学院太原030051 哈尔滨工业大学工信部空天热物理重点实验室哈尔滨150001

针对采用传统计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法计算火箭发动机尾喷焰耗时较大的问题,提出了一种基于卷积神经网络方法的地面尾喷焰反应流场智能预测模型,用于实时、快速生成典型发动机型谱参数条件下的高精度喷焰... 详细信息

针对采用传统计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)方法计算火箭发动机尾喷焰耗时较大的问题,提出了一种基于卷积神经网络方法的地面尾喷焰反应流场智能预测模型,用于实时、快速生成典型发动机型谱参数条件下的高精度喷焰流场结果.以固体弹道评估发动机(ballistic evaluation motor Ⅱ, BEM-Ⅱ)为研究对象,在一定发动机型谱参数范围内采用拉丁超立方抽样方法抽选样本空间,将基于CFD方法计算的40个尾喷焰稳态流场样本作为模型训练数据集.采用编码器-解码器结构,引入并行解码器、反卷积层和瓶颈层,使模型能够在数量较少的样本下取得良好的训练效果.采用试车实验数值结果验证和评估了不同欠膨胀状态下尾喷焰流场智能预测模型CNN-PLUME的预测性能.结果表明:建立的尾喷焰智能预测模型回归系数接近于1,模型鲁棒性强;可实时生成尾喷焰反应流场结果,模型效率高;喷焰流场预测结果与试验校核数据高度一致,模型预测精度高;在不同欠膨胀状态下尾喷焰流场最大误差为14.17%,模型泛化能力较强.该模型可为地面试车尾喷焰流场规律以及发动机型谱参数设计提供方法支撑.

关键词：固体火箭发动机尾喷焰卷积神经网络智能预测复燃

N,N-二甲基-6-丙酰-2-萘胺氢键复合物激发态超快动力学研究

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发光学报 2024年第4期45卷 671-680页

作者：葛晶薛丙乾李智彪肖静白西林山西师范大学物理与信息工程学院山西太原030031 山西省光谱测量与分析重点实验室山西太原030031

抑制扭转分子内电荷转移(TICT)的形成能够显著增强发光材料的荧光强度和光稳定性,然而,目前缺乏准确预测TICT存在的方法。本文基于Kamlet-Taft理论,通过稳态/瞬态吸收光谱结合量化计算,对N,N-二甲基-6-丙酰-2-萘胺(PRODAN)在不同溶剂中... 详细信息

抑制扭转分子内电荷转移(TICT)的形成能够显著增强发光材料的荧光强度和光稳定性,然而,目前缺乏准确预测TICT存在的方法。本文基于Kamlet-Taft理论,通过稳态/瞬态吸收光谱结合量化计算,对N,N-二甲基-6-丙酰-2-萘胺(PRODAN)在不同溶剂中的激发态动力学进行了研究。稳态光谱表明,PRODAN氢键复合物的斯托克斯红移主要依赖溶剂极性和供氢能力。瞬态吸收光谱表明,快时间τ_(1)和τ_(2)归属为分子内电荷转移和TICT形成过程,而慢时间τ_(3)和τ_(4)归属为溶剂化和荧光辐射过程。此外,结果表明极性和供氢能力的增大会加快PRODAN氢键复合物的动力学过程。计算表明,在较高极性且强供氢能力的甲醇溶剂中能形成稳定的TICT态。研究结果为荧光探针分子结构设计和溶剂选择提供了一定的指导意义。

关键词：扭转分子内电荷转移激发态动力学瞬态吸收光谱量化计算

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Te基热电器件反常界面层生长行为及界面稳定性研究

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无机材料学报 2024年第8期39卷 903-910,I0004-I0007页

作者：苗鑫闫世强韦金豆吴超樊文浩陈少平太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学物理学院太原030024

单质Te具有优异的热电优值(ZT),但其与金属电极连接界面处的剧烈元素交互扩散及反应会引入较大的接触电阻率(ρc),导致器件的转换效率(η)较低。因此,寻找合适的阻挡层来优化Te与金属电极间的连接至关重要。本研究基于梯度结构报道了一... 详细信息

单质Te具有优异的热电优值(ZT),但其与金属电极连接界面处的剧烈元素交互扩散及反应会引入较大的接触电阻率(ρc),导致器件的转换效率(η)较低。因此,寻找合适的阻挡层来优化Te与金属电极间的连接至关重要。本研究基于梯度结构报道了一种宽相场Ni-Te合金阻挡层NiTe_(2-m)(NixTe(x=0.500~0.908))。结果表明,当x=0.500时,Ni_(0.5)Te/Te_(0.985)Sb_(0.015)/Ni_(0.5)Te器件的界面处无任何反应层及微观缺陷,ρ_(c)小于10μΩ·cm^(2),η在180K温差(热端温度473K)时达到了理论值的75%。同时,界面具有良好的热稳定性,在473K老化期间,界面微观组织、ρ_(c)以及η无明显变化。当x>0.500时,界面反应层厚度随x增大而逐渐减小,即主导界面反应层生长行为的因素并非常规的界面反应能及浓度梯度等热力学因素。进一步分析表明,反常生长源于动力学因素中的“原子空位”对反应层生成的迟滞作用。

关键词： Te 热电器件扩散动力学阻挡层热稳定性

CdSe/ZnS量子点和量子点-受体分子复合物的超快动力学研究

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 56-61页

作者：白西林彭越张雪东葛晶山西师范大学物理与信息工程学院山西太原030031 山西省光谱测量与分析重点实验室山西太原030031

量子点(QD)作为一种新型的半导体纳米发光材料,由于其独特的光学性质,如发光颜色可调、尺寸可调、激发光谱宽和发射光谱窄等优点,自被发现以来一直备受关注。相比于单量子点而言,核/壳量子点更为优异的光学性能使其成为光伏器件应用中... 详细信息

量子点(QD)作为一种新型的半导体纳米发光材料,由于其独特的光学性质,如发光颜色可调、尺寸可调、激发光谱宽和发射光谱窄等优点,自被发现以来一直备受关注。相比于单量子点而言,核/壳量子点更为优异的光学性能使其成为光伏器件应用中的理想材料,例如在量子点敏化太阳能电池中,Ⅰ型核/壳量子点太阳能电池器件表现出更高的稳定性和转换效率。然而,界面电荷转移和电荷复合过程如何影响器件性能一直是大家关注的焦点,相关方面认知的匮乏阻碍了量子点光伏器件的进一步发展。为了对电荷转移(CT)和复合过程有更加清晰的认识,通过利用飞秒时间分辨瞬态吸收(TA)光谱和量子化学计算相结合的方法,对Ⅰ型CdSe/ZnS核/壳量子点和三种量子点-电子受体分子(如1-氯蒽醌(1-CAQ)、蒽醌(AQ)和甲基紫(MV^(2+)))复合物的载流子动力学进行了全面而细致的研究。通过光谱分析表明,QD-MV^(2+)复合物发生了最快的电子转移(ET)和俄歇复合(AR)过程,并且ET速率与AR速率呈正相关关系。此外,根据Marcus ET理论和密度泛函理论计算,证明了电子受体的带隙和给受体之间的能级差作为驱动力是共同影响ET速率的关键因素。该研究为电子受体的选择提供了新的见解,对光伏器件的改进设计具有重要的指导意义。

关键词：量子点瞬态吸收光谱密度泛函理论电子转移

基于变分模态分解的多缸柴油机缸套振动差异分析

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振动与冲击 2024年第3期43卷 233-240页

作者：李林涛曹恒超朱桂香李国兴刘东刘培毓史威威太原理工大学车辆工程系太原030024 潍柴动力股份有限公司山东潍坊261061

多缸柴油机缸套振动噪声响应的差异导致缸套润滑、磨损及穴蚀现象不同,引起缸套可靠性差异并缩短整机使用寿命,研究差异的产生原因有助于柴油机的维护与设计优化。内燃机振动噪声的主要来源是燃烧冲击与活塞二阶运动引起的缸套敲击,而... 详细信息

多缸柴油机缸套振动噪声响应的差异导致缸套润滑、磨损及穴蚀现象不同,引起缸套可靠性差异并缩短整机使用寿命,研究差异的产生原因有助于柴油机的维护与设计优化。内燃机振动噪声的主要来源是燃烧冲击与活塞二阶运动引起的缸套敲击,而多缸柴油机缸套振动噪声的差异主要来源于活塞敲缸。以某重型六缸柴油机为研究对象,基于变分模态分解技术对多缸振动响应差异开展了溯源分析。建立了活塞敲缸动力学计算模型并通过试验验证了参数设置的合理性,通过变分模态分解从振动响应中提取了主要频率成分与相关模态。结果表明:多缸柴油机各缸振动幅值分布趋势一致,缸套中上部的振动最剧烈;各缸振动差异与机体模态特性有关,缸套间振动差异与机体第7阶模态振型趋势一致,体现为第6缸振动最强,第2缸振动最弱。

关键词：柴油机缸套振动动力学模型变分模态分析

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助推段火箭发动机喷焰红外辐射特性数值计算

兵工学报 2024年第7期45卷 2228-2239页

作者：张腾牛青林柳云峰高文强董士奎中北大学机电工程学院山西太原030051 内蒙古航天红峡化工有限公司内蒙古呼和浩特010076 哈尔滨工业大学工信部空天热物理重点实验室黑龙江哈尔滨150001

助推段火箭发动机尾喷焰具有显著的红外辐射特性,成为天基红外预警系统重点关注的对象。以三组元固体发动机为研究对象,建立连续流域和过渡流域的尾喷焰反应流场计算模型,采用两级助推段质心弹道法确定飞行弹道,通过反向寻优法完备发动... 详细信息

助推段火箭发动机尾喷焰具有显著的红外辐射特性,成为天基红外预警系统重点关注的对象。以三组元固体发动机为研究对象,建立连续流域和过渡流域的尾喷焰反应流场计算模型,采用两级助推段质心弹道法确定飞行弹道,通过反向寻优法完备发动机型谱参数,基于等效单喷管法简化流场计算,基于窄谱带法和视在光线法计算尾喷焰的红外辐射特性。研究结果表明:复燃效应使得尾喷焰红外辐射光谱强度升高约20倍,谱带积分强度升高约10倍;尾喷焰红外光谱存在2.7μm和4.3μm的特征峰值;低空流域的光谱强度较高,且不同谱带内积分强度随高度的升高呈现出波动规律和暗区现象;助推段尾喷焰辐射强度差值高达3个量级,尤其在4.3μm较为明显。所得成果可为火箭在助推段的探测和识别提供一定的理论参考。

关键词：火箭发动机三组元推进剂助推段尾喷焰红外辐射

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基于POD的超声速尾喷焰流场时空降阶模型

航空动力学报 2024年第7期39卷 274-284页

作者：孙傲牛青林王晓冰中北大学机电工程学院太原030051 上海无线电设备研究所电磁散射重点实验室上海200438

采用大涡模拟(LES)方法计算三维非定常喷焰流场,采用低通滤波器获得流场的低频、高能量的大尺度相干结构,利用傅里叶变换和本征正交分解(POD)在尾喷焰方位角上进行空间缩减,通过在主导POD时间模态中提取傅里叶模态进行时间缩减,建立超... 详细信息

采用大涡模拟(LES)方法计算三维非定常喷焰流场,采用低通滤波器获得流场的低频、高能量的大尺度相干结构,利用傅里叶变换和本征正交分解(POD)在尾喷焰方位角上进行空间缩减,通过在主导POD时间模态中提取傅里叶模态进行时间缩减,建立超声速尾喷焰湍流的时空降阶模型(ROM).结果表明:低通滤波器与POD截断均可对尾喷焰的中高频、低能量的小尺度结构实现滤波;前两阶方位角模态占据了射流中80.9%的能量,且主导方位角模态下的压力POD空间模态因压缩波与激波的交互作用在射流核心区出现尖锐峰值现象;尾喷焰温度和组分的POD空间模态因复燃效应的发生在下游呈现出剧烈扰动,第2阶方位角模态的POD空间模态呈现出交替的波包结构,且具有稳定的波长;尾喷焰温度与组分的POD空间模态呈现出相似的波包结构;基于傅里叶模态能量选择的时间缩减方法不仅可以降低数值不稳定性而且重建精度高.该研究可为超声速尾喷焰流场演化规律和特征提取提供理论方法,也可为目标智能化特征工程应用提供支撑.

关键词：尾喷焰时空降阶模型本征正交分解相干结构时空模态