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光偏折层析重建流场中的两阶段降噪技术

中国激光 2006年第12期33卷 1665-1670页

作者：张斌贺安之宋旸南京理工大学信息物理与工程系江苏南京210014

光学层析技术中,包含在投影信息中的噪声会严重影响重建精度。针对偏折层析的关键环节,提出分两阶段对噪声进行抑制的方法。其一是在数据提取阶段使用小波分析技术对偏移量进行降噪,其二是重建时使用偏折角平均修正算法抑制噪声对迭代... 详细信息

光学层析技术中,包含在投影信息中的噪声会严重影响重建精度。针对偏折层析的关键环节,提出分两阶段对噪声进行抑制的方法。其一是在数据提取阶段使用小波分析技术对偏移量进行降噪,其二是重建时使用偏折角平均修正算法抑制噪声对迭代计算的影响。模拟实验中使用莫尔层析重建技术对三峰温度场进行了重建,结果显示降噪处理能够明显改善噪声对重建造成的不良影响,对误差曲线的分析表明,该处理使得100次迭代后误差的降幅高达45%。结合8邻域求导算法和降噪处理技术,对小型防风喷焰进行实际测量,证实了莫尔偏折层析技术在流场测量领域的实用价值。

关键词：信息光学流场重建莫尔层析降噪

基于物理信息变分自编码器的计算流体动力学修复

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北京邮电大学学报 2024年

作者：王佳敏颜哲熙王笑琨张雅斓郭宇北京科技大学智能科学与技术学院北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京科技大学顺德创新学院北京科技大学计算机与通信工程学院

为修复噪声干扰或局部缺失的流体流动数据，实现精确的流体动力学分析，提出了一种基于物理信息的变分自编码器模型。首先，利用变分自编码器学习流体流动的潜在表示；其次，将时空坐标信息与流体流动的潜在表示结合，通过自动微分技术... 详细信息

为修复噪声干扰或局部缺失的流体流动数据，实现精确的流体动力学分析，提出了一种基于物理信息的变分自编码器模型。首先，利用变分自编码器学习流体流动的潜在表示；其次，将时空坐标信息与流体流动的潜在表示结合，通过自动微分技术获得解码后的流场信息关于时空坐标输入的偏导数；最后，引入流体动力学的物理先验信息，构造物理约束损失项，使得生成的数据同时符合流动关键特征和底层物理定律，从而增强了流体流动的物理一致性和重建精度，并且提供了一定的可解释性。实验结果表明，所提模型在处理流场噪声和数据缺失问题方面比现有方法具有更高的精度，并且在二维和三维复杂涡旋流场中都证明了其有效性。

关键词：人工智能计算流体动力学物理先验数据去噪流场重建

使用叠栅层析技术测量超音速风洞中的非对称复杂密度场

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光学学报 2006年第10期26卷 1501-1506页

作者：张斌宋旸宋一中贺安之南京理工大学信息物理与工程系南京210094

使用叠栅层析技术解决超音速风洞中复杂密度场的测量难题。应用高灵敏度叠栅偏折仪和间隔角度旋转模型的方法获取超音速风洞中流场的多方向叠栅条纹图。层析计算中使用一种新的偏折角修正迭代的叠栅层析算法,该方法可以实现对有限角采... 详细信息

使用叠栅层析技术解决超音速风洞中复杂密度场的测量难题。应用高灵敏度叠栅偏折仪和间隔角度旋转模型的方法获取超音速风洞中流场的多方向叠栅条纹图。层析计算中使用一种新的偏折角修正迭代的叠栅层析算法,该方法可以实现对有限角采样和包含遮挡物的非完全数据重建,迭代过程中结合内边界平滑滤波提高重建精度。实验中获取了马赫数为2.52的超音速风洞中9幅不同采样角的条纹图,经过50次迭代计算后重建出膨胀波区非对称密度场的截面分布,并对测量结果和误差进行了分析和讨论。使用计算流体力学技术对该密度场进行建模和计算,验证了叠栅层析重建结果的正确性,证实了该技术在测量复杂流场领域的重要价值。

关键词：信息光学流场重建叠栅层析超音速风洞

光偏折层析的Tikhonov正则化重建技术

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光学学报 2007年第5期27卷 853-858页

作者：张斌宋旸贺安之南京理工大学信息物理与工程系南京210094

从不适定问题的求解思想出发,建立了使用Tikhonov正则化方法计算流场参量分布的光偏折层析重建技术。理论上详细讨论了偏折信息的转化、投影方程组的正则化、以及由共轭梯度法实现求解等三个主要步骤。用数值模拟考察该方法对非对称温... 详细信息

从不适定问题的求解思想出发,建立了使用Tikhonov正则化方法计算流场参量分布的光偏折层析重建技术。理论上详细讨论了偏折信息的转化、投影方程组的正则化、以及由共轭梯度法实现求解等三个主要步骤。用数值模拟考察该方法对非对称温度分布的重建效果,分别计算了对应不同采样数的欠定与超定投影方程组。结果表明,10次迭代后重建分布的平均误差和峰值误差分别为2.1%和5.2%。使用正则化方法对采集的多方向叠栅偏折投影进行计算,重建出双峰温度场。结果表明,使用正则化方法的双峰值相对误差略高,迭代次数减少,可提高重建效率。

关键词：信息光学流场重建偏折层析正则化

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基于哈特曼波前探测层析重建三维温度场

中国激光 2005年第10期32卷 1406-1410页

作者：戴云张雨东李恩德王海英中国科学院光电技术研究所

基于哈特曼波前探测的流场层析测量技术结合了光学波前探测技术和计算机层析重建技术。系统由哈特曼传感器探测平行光束穿过流场后的投影波前,提取流场在多方向上的投影数据,采用计算机层析技术重建流场物理量的空间分布。为了验证系统... 详细信息

基于哈特曼波前探测的流场层析测量技术结合了光学波前探测技术和计算机层析重建技术。系统由哈特曼传感器探测平行光束穿过流场后的投影波前,提取流场在多方向上的投影数据,采用计算机层析技术重建流场物理量的空间分布。为了验证系统的可行性和标定系统重建精度,首先对静态圆对称折射率场进行层析重建,折射率重建误差为10-3。在静态标定的基础上,对实际火焰温度场进行了层析重建,获得了火焰温度场的三维温度分布,取得了较好的实验结果。

关键词：测量光学计算机层析哈特曼波前传感器流场重建投影

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复杂密度场测量中的莫尔层析重建技术

光电子．激光 2007年第2期18卷 224-227页

作者：张斌宋旸宋一中贺安之南京理工大学信息物理与工程系江苏南京210014

将一种新的莫尔层析重建算法应用于复杂流场测量。该算法由莫尔偏折原理和网格重建技术推导得出,直接使用光线偏折角进行修正迭代,适用于有限角采样和包含遮挡物等非完全数据条件下的层析重建。应用该算法,对火箭燃气射流场和高超音速... 详细信息

将一种新的莫尔层析重建算法应用于复杂流场测量。该算法由莫尔偏折原理和网格重建技术推导得出,直接使用光线偏折角进行修正迭代,适用于有限角采样和包含遮挡物等非完全数据条件下的层析重建。应用该算法,对火箭燃气射流场和高超音速流场的莫尔偏折图进行了处理和计算,重建出流场截面的密度分布,并对重建结果进行了分析。

关键词：信息光学流场重建莫尔层析火箭超音速流

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声波法测量炉内二维速度场的算法研究

声波法测量炉内二维速度场的算法研究

作者：范鹏华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

大型电站锅炉炉膛内燃烧动力场对锅炉运行可靠性和经济性具有重要的意义,因此对锅炉炉内动力场检测尤为必要。热态条件下炉内动力场测量环境恶劣,传统方法很难做到准确有效检测。声波法作为一种非接触式的新型测量技术,能够实现实时检测... 详细信息

大型电站锅炉炉膛内燃烧动力场对锅炉运行可靠性和经济性具有重要的意义,因此对锅炉炉内动力场检测尤为必要。热态条件下炉内动力场测量环境恶劣,传统方法很难做到准确有效检测。声波法作为一种非接触式的新型测量技术,能够实现实时检测,测量方式简单、精度高,对炉膛在线检测具有重要意义。因此,本文从声学理论出发,提出了一种基于拟牛顿法的声学重建二维速度场方法,并通过搭建声学实验台对算法的可行性和合理性进行验证。首先,本文对传统的炉内空气动力场测量方法进行概述,提出了基于声学方法重建速度场的优势以及目前需要解决的算法难题,确定了本文研究内容和方法。系统地介绍了采用声波法检测炉内速度场的基本原理,介绍了空间平面声波传播特性、互相关算法求取声波飞渡时间机理以及拟牛顿数值求解基本算法。通过对声波传播特性研究,得出空间流场传播的基本规律,为进一步开展声学实验提供了理论指导。基于拟牛顿算法重建炉内二维速度场,先给出简化四角切圆流场模型,确定四角切圆流场基本参数,详细介绍流场算法模拟方法,采取多种方式对四角切圆流场进行重建研究。在此基础上提出速度梯度模型,对流场内具体速度数值进行重建研究,最后进行了误差分析。模拟结果表明,拟牛顿算法能够重建得出四角切圆流场参数,能够基本反映速度梯度流场趋势。这些结论说明拟牛顿算法重建二维速度场的可行性。结合拟牛顿算法开展声波法测量炉内二维速度场实验研究,根据设计原理确定炉膛模型尺寸、风道管路尺寸和风机参数。搭建四角切圆炉膛模型,采用基于声波法的拟牛顿算法对炉内空气动力场测量,利用炉内飘带图与重建矢量图对比分析,结果表明,基于声学的拟牛顿重建算法能够实现对炉膛的流场的监测。

关键词：声波法拟牛顿法四角切圆流场速度梯度模型流场重建