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第十三届全国流体力学学术会议

作者：李灿韩桂来中国科学院力学研究所空天飞行高温气动全国重点实验室中国科学院大学工程科学学院

爆轰燃烧与等容燃烧、等压燃烧相比具有熵增小、释热效率高的特点,因此对于飞行Ma>7的飞行器而言斜爆轰发动机能够更好的满足未来航空航天高超声速飞行的动力需求。燃料的选取是斜爆轰发动机构型设计的关键因素之一,传统的斜爆轰发... 详细信息

爆轰燃烧与等容燃烧、等压燃烧相比具有熵增小、释热效率高的特点,因此对于飞行Ma>7的飞行器而言斜爆轰发动机能够更好的满足未来航空航天高超声速飞行的动力需求。燃料的选取是斜爆轰发动机构型设计的关键因素之一,传统的斜爆轰发动机通常采用H2作为燃料,然而H2能量密度较低,且不易储存和运输,本文采用RP-3航空煤油作为动力燃料,主要成分为73%的正十二烷（C12H26）、14.7%的1,3,5-三甲基环己烷（C9H18）以及12.3%的丙基苯（PHC3H7）,由于煤油的相对分子质量较大,因此在耗氧量相同条件下,燃料摩尔体积更小,对流场扰动更小,同时在相同初始静温条件下,压比更大,燃烧模型采用44组分78反应机理模型。建立了二维流场区域物理模型,模型总尺寸约430（长）×295（高）mm,楔角为15°,采用四边形结构化网格进行网格划分,近壁面第一层网格高度为5×10mm。求解了N-S方程、Species-Transport组分输运模型和SST k-ω湍流模型,预混气体来流参数:RP-3、O2、N2摩尔质量比为2:37:139,采用正交试验组合方法分别对不同来流Ma数、不同来流温度、不同来流压力等9个工况进行了计算,得出了不同来流参数条件对楔形结构诱导产生斜爆轰波起爆特性的影响规律。结果表明,随着来流Ma的增大,斜爆轰波波后热释放率提高,起爆所需诱导区长度缩短,起爆位置提前,爆轰波的波后与波前压比增大;随着来流初始静温的升高,斜爆轰波波后燃烧反应速率加快,点火延迟时间变短,起爆位置提前,但爆轰波波后与波前压比减小;随着来流压力增大,来流气体总焓升高,更容易达到临界起爆状态,起爆位置提前,爆轰波波后与波前压比减小。对于较低来流初始静温,在较大的Ma数和较大的静压条件下仍然能够观察到爆轰现象的发生,验证了所使用的RP-3航空煤油燃烧机理用于斜爆轰波起爆计算的可行性,且在较宽的温度范围内具有很好的适用性。

关键词：高超声速斜爆轰波 RP-3航空煤油来流参数起爆位置

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符号化量子计算模拟器SymQC

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计算机工程与科学 2023年第7期45卷 1159-1169页

作者：付祥黎梓浩黄子潇杨曜嘉刘定东张春晖李小芳国防科技大学计算机学院量子信息研究所兼高性能计算国家重点实验室湖南长沙410073 国防科技大学计算机学院湖南长沙410073

目前主流的量子计算模拟器一般基于数值计算,存在精度损失、量子态的展示不直观、难以支持参数化量子线路等问题。虽然已有人提出符号化量子计算模拟器,但它们在描述参数化量子态、构建自定义量子门和与量子编程环境进行系统集成等方面... 详细信息

目前主流的量子计算模拟器一般基于数值计算,存在精度损失、量子态的展示不直观、难以支持参数化量子线路等问题。虽然已有人提出符号化量子计算模拟器,但它们在描述参数化量子态、构建自定义量子门和与量子编程环境进行系统集成等方面受到较大的限制。针对此问题,提出了一个新的符号化量子计算模拟器SymQC。SymQC可使用全振幅向量或狄拉克符号表示量子状态,计算符号参数化的量子线路的等效矩阵并模拟量子状态在量子线路下的演化过程,然后以不同的形式输出量子算法的执行结果。描述了SymQC的软件结构,并给出了一种常用量子状态更新算法的数学证明。通过运行以变分量子本征值求解算法(VQE)为代表的算法实例验证了SymQC的能力。

关键词：量子计算模拟器符号计算量子态更新算法

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基于图像识别的灭火防护服液密性能试验研究

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消防科学与技术 2024年第12期43卷 1766-1771页

作者：赵稼轩宋舆涵刘小勇安徽理工大学安全科学与工程学院安徽淮南232001 清华大学合肥公共安全研究院安徽合肥230601 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安徽合肥230022

为保障危险化学品事故特种消防救援人员安全,本文运用整装喷淋试验平台,选取消防队伍广泛配备的2套不同品牌化学防护服、1套传统灭火防护服、1套新型灭火防护服,开展平行重复试验。分别使用传统网格统计法和图像识别方法计算染色区域面... 详细信息

为保障危险化学品事故特种消防救援人员安全,本文运用整装喷淋试验平台,选取消防队伍广泛配备的2套不同品牌化学防护服、1套传统灭火防护服、1套新型灭火防护服,开展平行重复试验。分别使用传统网格统计法和图像识别方法计算染色区域面积,运用面料液密性试验平台研究不同喷射压力、不同喷射时间对灭火防护服液密性能的影响。结果表明:图像识别方法与传统网格统计法测得的平均染色面积相对误差率小于10%,验证了该方法在此领域具有准确性、可行性。传统灭火防护服面料随着喷射时间、喷射压力的增加,染色区域面积增大;而新型消防面料在相同条件下染色面积更小。新型灭火防护服面料采用内侧复合双组份PTFE膜、外层涂布硅橡胶涂层的复合芳纶梭织布,相比于传统灭火防护服面料,增加了复合膜材料和硅橡胶涂层,抗液体穿透能力更强。

关键词：灭火防护服液密性图像识别面积计算防护性能评价

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基于日照时数的太阳辐射通用模型提升参考作物蒸散估算精度研究

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节水灌溉 2023年第2期 80-88,95页

作者：刘志和邱让建刘春伟南京信息工程大学应用气象学院南京210044 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

准确的太阳辐射(R_(s))信息是农业、气象和能源等领域和业务部门的重要基础资料,但R_(s)的可靠观测在全球极具挑战。利用中国96个辐射站1967-2016年观测数据,评估了32个(S1~S32)基于日照时数估算R_(s)的模型精度,确定了适用于无R_(s)观... 详细信息

准确的太阳辐射(R_(s))信息是农业、气象和能源等领域和业务部门的重要基础资料,但R_(s)的可靠观测在全球极具挑战。利用中国96个辐射站1967-2016年观测数据,评估了32个(S1~S32)基于日照时数估算R_(s)的模型精度,确定了适用于无R_(s)观测区的最佳通用模型,并最终更新了FAO56推荐的Penman-Monteith方程参考作物蒸散量(ET_(0))中R_(s)的计算方法。结果表明,S18~S32模型的表现较好且接近,其适用于单站点的模型回归系数、决定系数、均方根误差(RMSE)、相对均方根误差(RRMSE)和模型效率的均值分别为0.975~0.976、0.882~0.886、2.368~2.412 MJ/(m^(2)·d)、0.171~0.175和0.881~0.885。进一步对S18~S32模型进行一般化后发现S18模型仅需3个参数,估算精度较高且稳定性好,推荐该模型为中国无辐射观测区估算日R_(s)的通用模型。基于通用S18模型估算R_(s)进而计算的ET_(0)比FAO56推荐的基于S9模型计算结果精度更高,其RMSE和RRMSE均值分别降低了12.9%和13.9%,因此推荐采用该方法更新FAO56 Penman-Monteith方程中R_(s)估算公式。

关键词：太阳辐射基于日照时数的模型辐射分区通用模型参考作物蒸散

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松弛隐显Runge-Kutta方法及其在高振荡Hamilton系统的应用

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中国科学:数学 2025年第4期55卷 829-848页

作者：谷伟李东方李晓西张智民中南财经政法大学统计与数学学院武汉430073 华中科技大学数学与统计学院武汉430074 华中科技大学工程建模与科学计算湖北省重点实验室武汉430074 Department of Mathematics Wayne State UniversityDetroitMI 48202USA

保结构算法在高振荡Hamilton系统的长时间数值模拟中有着极为重要的应用.本文借助松弛技巧提出了一类用于求解高振荡Hamilton系统的松弛隐显Runge-Kutta方法.与标准隐显Runge-Kutta方法不同,该算法所具有的保结构特性使其能够应用于系... 详细信息

保结构算法在高振荡Hamilton系统的长时间数值模拟中有着极为重要的应用.本文借助松弛技巧提出了一类用于求解高振荡Hamilton系统的松弛隐显Runge-Kutta方法.与标准隐显Runge-Kutta方法不同,该算法所具有的保结构特性使其能够应用于系统的长时间模拟.另外,该算法是线性隐式格式且能够达到任意高阶精度,从而能够极大提高系统模拟的计算效率.最后,通过多个数值算例验证本文的理论结果.

关键词：高振荡Hamilton系统松弛技巧保结构算法线性隐式格式任意高阶精度

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MgO-TiO_(2)二元系熔体结构的原位超高温拉曼光谱研究

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光谱学与光谱分析 2023年第S01期43卷 241-242页

作者：刘国鹏尤静林王建龚晓晔张庆礼万松明省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院上海200444 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室安徽合肥230031

利用激光加热超高温气动悬浮熔体和皮秒拉曼光谱测试技术耦合,有效抑制超高温黑体辐射对拉曼光谱的影响,获得了高信噪比的二元镁钛酸盐系列熔体拉曼光谱。定量分析了熔体中团簇结构的分布及其随组分浓度的变化规律。定量分析表明:MgO-Ti... 详细信息

利用激光加热超高温气动悬浮熔体和皮秒拉曼光谱测试技术耦合,有效抑制超高温黑体辐射对拉曼光谱的影响,获得了高信噪比的二元镁钛酸盐系列熔体拉曼光谱。定量分析了熔体中团簇结构的分布及其随组分浓度的变化规律。定量分析表明:MgO-TiO_(2)二元系熔体中存在H_(0)、Q_(0)、Q_(1)、Q_(2)和Q_(3)微结构单元,且随TiO_(2)浓度的增加,熔体中四配位TiO_(4)四面体逐渐向六配位TiO_(6)八面体转变。

关键词： MgO-TiO_(2) 量子化学从头计算皮秒拉曼光谱超高温拉曼光谱技术熔体结构

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非冲击点火反应驱动的吉帕级缓前沿斜波加载技术

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爆炸与冲击 2023年第6期43卷 150-157页

作者：杨天昊种涛李涛傅华胡海波中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室四川绵阳621999

为研究在吉帕、十微秒级缓前沿斜波作用下压装PBX炸药基体中微介观热点点火行为,设计了一种强约束压装PBX炸药非冲击点火反应驱动的斜波加载装置,基于炸药层流燃烧的燃速模型和自编的二维轴对称有限差分程序对装置输出的压力波形特性进... 详细信息

为研究在吉帕、十微秒级缓前沿斜波作用下压装PBX炸药基体中微介观热点点火行为,设计了一种强约束压装PBX炸药非冲击点火反应驱动的斜波加载装置,基于炸药层流燃烧的燃速模型和自编的二维轴对称有限差分程序对装置输出的压力波形特性进行了分析,讨论了燃烧过程中加载炸药破碎程度和装置结构参数(壳体和隔层厚度)对输出波形的影响。计算结果表明,加载炸药破碎形成的燃烧比表面积大小是影响非冲击点火反应压力演化的关键因素,燃烧比表面积越大,输出的斜波压力越大,峰值压力可达吉帕以上,对应的压力上升前沿可从数十微秒降至数微秒。加载炸药外部壳体厚度即约束强度对非冲击点火反应产生的压力大小影响显著,壳体越厚输出的斜波压力越大。加载炸药与受试炸药之间的隔层厚度直接关系到输出至受试炸药处的斜波压力大小,随着隔层厚度的增大,输出的斜波压力以近似指数的关系衰减。参考计算结果完成了装置的结构设计,对受试PBX炸药进行了斜波加载实验,采用PVDF测得受试炸药入射界面处的压力为1.6 GPa、前沿宽度为25µs,初步证明了采用强约束压装PBX炸药非冲击点火反应实现吉帕、十微秒级斜波压力输出的可行性。

关键词：压装PBX 强约束非冲击点火反应层流燃烧燃烧表面积斜波加载

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CaO-Al_(2)O_(3)二元系晶体和玻璃的拉曼光谱研究

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光谱学与光谱分析 2023年第S01期43卷 265-266页

作者：王世祥尤静林刘国鹏丁金张庆礼万松明省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院上海200444 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省光子器件与材料重点实验室安徽合肥230031

实验测定了CaO-Al_(2)O_(3)二元系中晶体和玻璃的拉曼光谱,并利用密度泛函理论(DFT)计算了CaAl_(4)O_(7)晶体的拉曼光谱活性振动波数和散射活性。结果表明CaAl_(4)O_(7)的中波数区(400~700 cm^(-1))对应Al-O_(b)-Al的弯曲振动,高波数区(... 详细信息

实验测定了CaO-Al_(2)O_(3)二元系中晶体和玻璃的拉曼光谱,并利用密度泛函理论(DFT)计算了CaAl_(4)O_(7)晶体的拉曼光谱活性振动波数和散射活性。结果表明CaAl_(4)O_(7)的中波数区(400~700 cm^(-1))对应Al-O_(b)-Al的弯曲振动,高波数区(700~1000 cm^(-1))则对应Al-O_(nb)的伸缩振动。采用激光悬浮加热装置制备了一系列玻璃样品,对其进行拉曼光谱研究发现,550和780 cm^(-1)附近观察到两个明显的特征峰,分别对应Al-O_(b)-Al的弯曲振动和Al-O_(nb)的伸缩振动。随着CaO/Al_(2)O_(3)比例的增加,550 cm^(-1)特征峰发生蓝移,而780 cm^(-1)特征峰发生红移,表明复杂网络结构逐渐解聚。此外,随Al_(2)O_(3)含量增加,410 cm^(-1)附近出现微弱峰,说明高配位铝含量增加。

关键词：铝酸钙激光晶体密度泛函理论熔体结构

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基于W2ID准则的RichModel隐写检测特征选取方法

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计算机学报 2021年第4期44卷 724-740页

作者：马媛媛徐久成张祎杨春芳罗向阳河南师范大学计算机与信息工程学院河南新乡453002 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学郑州450001 数学工程与先进计算国家重点实验室郑州450001

数字隐写是信息安全领域一个重要分支,其通过将秘密信息嵌入到数字图像、声音、视频等文件中并通过公开信道(如:Email邮箱、微博推文和即时通信等)进行传递,从而实现信息的隐蔽通信.图像自适应隐写是近年来数字隐写技术的研究热点,而Ric... 详细信息

数字隐写是信息安全领域一个重要分支,其通过将秘密信息嵌入到数字图像、声音、视频等文件中并通过公开信道(如:Email邮箱、微博推文和即时通信等)进行传递,从而实现信息的隐蔽通信.图像自适应隐写是近年来数字隐写技术的研究热点,而Rich Model特征是检测图像自适应隐写的一大类主流高维特征,这类高维特征在实现对图像自适应隐写较高检测正确率的同时,带来了高额的计算开销和和存储开销,并使得隐写检测中的分类器训练变得极为困难.为此,本文提出了一种基于加权类间距离和类内距离差异准则(W2ID准则)的图像Rich Model隐写检测特征选取方法(记为W2ID-α方法).首先,在对Fisher-based方法这一隐写检测特征经典选取方法进行原理分析的基础上,指出该方法可能存在误删有用特征分量、保留冗余和冲突特征分量的不足;然后,通过将"类内距离差异"原则引入到隐写检测特征分量的可分性度量,提出了基于类间距离和类内距离差异的特征可分性度量准则(简记为2ID准则),给出了类内距离差异的一个相关性质;同时,为了合理体现"类间距离"的重要性,本文提出了基于频数统计加权法的权重分配算法,为该准则分配合理权重,使得对特征分量可分性的度量结果相比传统的Fisher准则更为准确;最后,依据W2ID准则的度量结果,基于决策粗糙集α-正域约简方法约简隐写检测特征分量,并在约简特征分量过程中,将每次处理一个特征分量改进为每次处理一组特征分量,以提升决策粗糙集α-正域约简的效率.提出的W2ID-α方法因无需设置可分性下限,避免了阈值设置不准确可能造成去除有用特征分量的问题,从而消除了现有Steganalysis-α隐写检测特征选取方法依赖经验参数的问题.基于数字隐写领域通用的BOSSbase-1.01图像库10 000幅原始图像和基于经典SI-UNIWARD隐写方法生成的多组隐写图像,针对从这些图像组每幅图像中提取的35263维J+SRM特征和17000维GFR特征(两类典型的图像Rich Model隐写检测特征),进行了一系列特征选取实验,结果表明:本文提出的W2ID-α方法能够在大幅降低Rich Model隐写检测特征维数的同时,基于选取后特征的隐写检测提高了对隐写图像的检测正确率,与Fisher-based、Steganalysis-α和PCA-based等现有典型特征选取方法相比具有显著优势,如对嵌入率=0.1的SI-UNIWARD隐写图像,基于提出的W2ID-α方法将J+SRM特征从35 263维降到2723维的同时,还提高了 3.63%的检测正确率.

关键词：隐写检测 RichModel 特征选取 W2ID准则 α-正域约简 Fisher-based方法

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不同水肥处理下夏玉米株高、生物量响应特征及光谱反演

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干旱地区农业研究 2023年第4期41卷 198-207页

作者：陈震程千徐洪刚黄修桥中国农业科学院农田灌溉研究所/河南省节水农业重点实验室河南新乡453002

以不同水肥处理下的大田夏玉米为研究对象,利用无人机遥感系统采集光谱数据,分析光谱数据及地面测量的玉米生长指标,明确不同水肥处理对夏玉米生长的影响,构建了基于光谱感知的作物生长指标监测模型。结果表明,不同灌溉施肥处理显著影... 详细信息

以不同水肥处理下的大田夏玉米为研究对象,利用无人机遥感系统采集光谱数据,分析光谱数据及地面测量的玉米生长指标,明确不同水肥处理对夏玉米生长的影响,构建了基于光谱感知的作物生长指标监测模型。结果表明,不同灌溉施肥处理显著影响夏玉米株高,光谱计算的株高值与实测值均在P<0.0001水平上极显著相关,2020年拔节期的2个时段和喇叭口期的2个时段决定系数R^(2)分别为0.354、0.483、0.672、0.702,2021年拔节期、喇叭口期、抽雄期和吐丝期R^(2)分别为0.314、0.410、0.426、0.466。多个生育时期数据融合可以大幅提高光谱反演株高的精度,两年的拟合优度分别为0.946和0.906。多光谱植被指数与不同水肥处理下的夏玉米生物量相关性较好,利用Cubist算法构建的2020年玉米生物量反演模型表现最优;多个生育时期数据融合可以显著提高模型的反演精度,3种算法构建的模型(SVR模型,Cubist模型和RF模型)在2021年生育时期融合数据集上均表现较优,其在测试集上的R^(2)分别达到了0.942、0.941、0.934。

关键词：夏玉米无人机光谱水肥管理机器学习

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