分形特性

摘要： 通过高温热台原位研究气化阶段钾基催化剂对神府煤焦的催化气化作用。考察了气化温度(800−900°C)和催化剂负载量(4.4%、10%(质量分数))对煤焦反应性能的影响。通过热台显微镜对煤焦颗粒催化气化过程进行可视化研究并引入分形理论对煤焦颗粒表面结构进行分析,揭示分形维数所表征的气化反应性。实验结果表明,煤焦颗粒的分形维数与之碳转化率呈正相关性,即催化剂负载量一定,改变气化温度,分形维数愈大,煤焦颗粒的碳转化率越大;气化温度一定,改变催化剂负载量,分形维数愈大,煤焦颗粒的碳转化率越大;煤焦颗粒的初始气化反应速率与分形维数关系与碳转化率一致;煤焦颗粒的分形维数与煤焦球度、角度间相关性较大,存在指数关系;即分形维数随煤焦颗粒角度的增加而增大;煤焦颗粒分形维数指标可用于煤焦催化气化过程的研究。

摘要： 沥青路面纹理形貌是影响道路抗滑性能的重要因素,而路面纹理具有自相似分形特性,因此借助分形特性实现路面纹理量化,对研究路面纹理与抗滑性能之间的联系具有重要意义。从宏观和微观这2个层面总结了沥青混合料纹理和集料纹理的单重、多重分形特性相关研究;分析了分形理论在路面抗滑级配设计和抗滑集料筛选中的应用,总结了基于分形理论的多种抗滑级配设计模型,提出了基于分形理论的集料优选新思路;对比分析了分形理论与参数统计法、力学解析法及有限元模拟法在路面抗滑性能预测中的结合应用。研究结果表明:分形分析为路面纹理描述提供了新思路,但其分析方法仍未突破关键瓶颈,在模型精确性、标准化、系统性方面仍有一定限制;分形理论与抗滑级配设计和抗滑集料筛选的结合应用仍处于探索阶段,需进一步加强设计方法的合理性研究,验证其在实际工程中的适用性;横向对比各类基于纹理分形特性的抗滑预测模型性能,结果表明,有限元模拟预测模型在实际应用中能更准确地还原复杂条件下的胎-路接触状态,更具发展潜力。展望了基于纹理分形特性的沥青路面抗滑性能的未来研究方向,主要包括多尺度的纹理分形特征与抗滑性能的关联规律、实际工程分形参数判别标准,以及基于分形理论的智能抗滑预测体系构建。

摘要： 针对岩石应力波分形分析方法理论探索的实际,基于岩石应力波传播试验数据,研究无轴向静应力下的岩石应力波波形分形分析方法.根据岩石应力波数据的特点,采用盒维数和关联维数对不同测点下的岩石应力波进行研究,探讨应力波分形维数的计算方法和意义.研究表明,可以根据盒计数理念和G-P算法计算出岩石应力波波形的分形维数,其中不同测点下的岩石应力波的盒维数为1.14～1.18;关联维数为1.42～1.48,相空间维数为7～9.应力波的盒维数可以反映岩石应力波波形的复杂程度,关联维数仅能体现应力波在最小尺度的相似.

摘要： 针对岩石应力波分形分析方法理论探索的实际,基于岩石应力波传播试验数据,研究无轴向静应力下的岩石应力波波形分形分析方法。根据岩石应力波数据的特点,采用盒维数和关联维数对不同测点下的岩石应力波进行研究,探讨应力波分形维数的计算方法和意义。研究表明,可以根据盒计数理念和G-P算法计算出岩石应力波波形的分形维数,其中不同测点下的岩石应力波的盒维数为1.14~1.18;关联维数为1.42~1.48,相空间维数为7~9。应力波的盒维数可以反映岩石应力波波形的复杂程度,关联维数仅能体现应力波在最小尺度的相似。

摘要： 本文建立了Ad Hoc网络节点的时钟模型,设计了适用于网络节点时钟模型的Kalman滤波算法,利用时差噪声的分形特征估计Kalman滤波的协方差矩阵,并对时钟噪声序列特征进行分析.仿真结果表明,该算法不仅提高了滤波算法效率,同时能明显降低网络节点间的时钟偏差,实现了Ad Hoc网络节点间的高精度时间同步,同步精度优于25 ns.

摘要： 关联维数是定量分析复杂网络分形特性的一种重要指标.现有的关联维数方法在嵌入空间后通过节点的遍历随机游走来重构高维的节点向量,游走过程仅考虑邻居节点,导致重构的向量中元素之间包含了相似的节点信息,这并不利于恢复系统的动力学特性.针对这一问题提出了一种新的复杂网络关联维方法,将混沌理论中嵌入空间的延迟时间概念引入复杂网络,扩大游走对象的距离,降低了节点向量内元素之间的相关性.同时定义了在非欧氏空间的复杂网络关联和,解决了现有方法在传统度量空间不能直接使用的问题.通过3个具有分形维数的网络进行分析,结果表明了该方法在分析动力系统维数时是有效的,比原方法计算的维数更容易趋向真实值.

摘要： 击实能量荷载引起粗粒土颗粒破碎效应,采用分形理论量化破碎程度。通过室内重型击实试验,设定4种击实能量及5种含水率探究粗粒土干密度变化规律;依据颗粒筛分试验,得到击实前后颗粒粒径分布,分析粒度分形曲线特征,总结分形维数变化规律,阐释能量及含水率引起土体颗粒破碎微观机理。试验结果分析表明,标准重型击实能量作用下干密度在含水率为8%时取最大值,不同击实能量下粒度分形曲线线性关系显著,含水率影响曲线集中程度。粗粒土分形维数随含水率增加均呈先减小后增大趋势,颗粒破碎程度随击实能量增加而加剧。分形维数取极小值时含水率随击实能量增大从10%减小至8%,建议工程压实过程应控制含水量且压实能量不小于室内标准重型击实功。

摘要： 钙质结核土是由含有细粒的粘性土和粗颗粒的钙质结核组成的典型二相粒度土,钙质结核土的粒径分布规律目前尚无全面的系统的研究.以江苏宿迁地区钙质结合土为研究对象,进行了颗粒分析试验,基于分形理论,研究了钙质结核土粒径分布和粒径分形特性,对其分布规律进行了深入分析,并且对钙质结核的表观特征进行了细观研究.通过三维扫描技术,得到结核球形度与粒径具有一定的负相关性,球形度能够较好的评价结核的磨圆特征,其与结核粒径之间的关系可用于随机重构颗粒的细观特征研究.

摘要： 页岩气作为一种有潜力的非常规资源，具有广阔的开发前景。但是页岩气渗流机理复杂，微纳米孔隙／缝结构复杂，快速而有效地评估页岩气渗透率一直是国内外学者和工程师们关注的焦点。近期，中国科学院力学研究所林缅研究团队根据岩样的扫描电镜（SEM）图像数据，获得了页岩典型矿物的分形特性，分别建立了准三维和三维混合分形渗流模型，提出了快速评估页岩气渗透率的新方法。

摘要： 采用CT断层扫描技术,获取水-温-光耦合损伤不同阶段沥青混合料细观图像,并借助数字图像处理技术,对沥青混合料内部空隙变形、扩展过程中的形状特征变化及图像的分形特性进行研究分析,并对图像的去噪、增强和粘连分割进行优化和改良.研究结果表明,通过混合料图像形状参数和分形特性,可以清晰的描述沥青混合料内部空隙形成、发展、连通和传播4个阶段,阐明沥青混合料在损伤过程中空隙特征的演化方向及演化特征,为剖析混合料破坏物理力学机制提供重要的理论基础,对沥青混合料的设计、性能评价、损伤演化行为识别具有重要的指导意义.

摘要： 本文在实验室条件下通过镁渣和粉煤灰的水合反应,制备了可用于循环流化床锅炉的脱硫剂.采用热重分析法测定了脱硫剂的钙转化率,借助N2吸附法研究了不同水合条件下脱硫剂孔结构分形维数的变化特性及其对脱硫能力的影响.结果表明,镁渣孔结构的分形维数会随平均孔径的增大而减小,也会随水合温度和灰钙比的增大而增大,但在水合时间为8h 时呈现峰值特征;在最佳水合参数下,得到分形维数适中的脱硫剂,从而达到较好的脱硫效果.

摘要： 针对自然界中实际多孔介质具有的分形特性和随机特性,利用中点替代算法和二值化处理构造统计上具有分形特性的随机多孔介质.分析了所构造的多孔介质盒维数与Hurst指数之间的关系,基于随机分形构造的原理,对实际多孔介质进行了重构,分析了重构图像的结构相关性.在与解析解对比验证的基础上,将基于二元混合理论的Lattice-Boltzmann模型(LBM)用于模拟多孔介质内流体扩散过程,利用热耦合LBM模型计算多孔介质内传热过程,分析了不同的分形特性对多孔介质热质扩散过程的影响.

摘要： 市政给排水管网对于生产生活以及城市发展至关重要,因此,人们对于管网做了大量的研究工作,并且取得了丰硕的成果。本文以市政管网(包括供水、污水和雨水管网)作为研究对象,创造性的引入分形理论,分析论证了管网的分形特性及其形成的物理机制。建立分形管网模型,借鉴道路与河流等分形研究成果,提出了管网覆盖度和覆盖深度概念,可以用来作为管网评价的指标。

摘要： 利用激光式不平度测试仪沿着行驶方向测定混凝土、砖、土路面的不平度,对每一种路面不平度的RMS高度、自相关长度、功率谱函数和分形维数进行了分析,结果表明: RMS高度、自相关长度、功率谱函数和分形维数与各种路面具有明显的相关性,而且利用分形维数可以较好的表征随机路面的不规则程度。

摘要： 基于电站历史数据信息,分析稳定、变负荷和异常三种典型工况与燃烧稳定性的内在联系;根据主成分分析原理,提出一种评价燃烧运行稳定性能的综合变量计算方法;分析炉膛负压信号的分形特性,通过域重标度法得到负压波动的Hurst指数,借此给出燃烧状态的实时评价;以某600MW机组燃烧稳定评价为例,证明并比较两种方法的有效性和实用性.对燃烧稳定性能评价是电站优化运行的前提和基础,具有重要的现实意义.

摘要： 通过高速纹影图像从细观角度研究了瓦斯爆炸火焰内部流场的细微结构.运用分形理论研究湍流与燃烧相互影响及对火焰传播和作用,通过实验表明传播条件的不同对火焰前锋、火焰内部流场及火焰加速有很大影响.分形维数的大小对火焰内部结构与火焰传播有直接的对应关系.

摘要： 该文首先通过功率谱关函数和测度－尺度对对数关系简要分析杂波序列的分形特性；接着引入时变分形曲面描述散射面的局部动态特征，给出三个合理电磁散射假设，采用基尔霍夫法定性分析散射场的时域分形特性，导出杂波的随机分形模型；最后简要分析了杂波幅度分布、功率谱和参数的特性。理论推导和实测数据分析表明，杂波近似为随机分形信号，随机分形模型可有效地对杂波进行建模型。

摘要： 对于天然气水合物的勘探与开发,在钻进过程中,低温钻井液中各组分相互作用形成的受剪切作用影响的微观结构起到非常关键的作用.在天然气水合物勘探开发过程中,钻井工艺和侵入地层的钻井液会引起地层中水合物的分解,而水合物分解不利于井壁的稳定;钻井过程中产生的含水合物岩屑与水合物分解所产生的部分水和气体进入环空钻井液中,引起钻井液性能改变;此外,岩屑中水合物也可能由于周围温度和压力条件的改变而产生分解,而分解产生的气、水混合物也能重新形成水合物而堵塞环空,不利于钻井的顺利进行.本文在前期优选钻井液配方研究的基础上，利用相关显微分析手段与分形理论，对优选的低温钻井液配方进行微观结构试验，考虑其钻井过程中的流动情况，分析了不同剪切速率下钻井液微观结构的变化特征。根据分形理论，研究了水合物地层用低温钻井液微观结构的分形特性，探索能代表钻井液微观结构特征的分形维数，查明分维数在描述钻井液孔隙结构演化机制中的作用，分别利用Sierpinski地毯和merge海绵模型建立了钻井液微观结构二维和三维分形模型，研究了钻井液微观孔隙表面分布的分形特性，以及分维数在描述二维和三维空间孔隙结构及其变化规律。这些研究为含水合物地层低温钻井液微观结构理论的完善奠定了基础，为将来水合物勘探开发的钻井液设计提供重要的理论基础和技术支撑，确保钻井过程井壁稳定和井内安全，对水合物勘探开发的顺利实施起到重要作用。

摘要： 湍流预混火焰的传播过程是湍流燃烧研究的重要方向，火焰传播速度的理论模型和试验测量是此研究方向的重点。与相对成熟的层流火焰传播相比较，湍流特性对火焰传播的影响迄今为止还难以准确描述。该文利用激光层析技术和数字图像处理技术对Bunsen式湍流预混火焰的结构特性进行了试验研究。提出了一种新的基于分形理论的湍流预混火焰传播速度模型，该模型将小尺度涡团在火焰锋面的强化湍流扩散效应归结为对锋面结构的改变上。结果表明：利用该模型预测的火焰传播速度与试验结果基本吻合。

摘要： 本发明公开了一种液滴群分形维数的喷嘴雾化特性定量方法。本发明技术要点是，建立喷雾液滴群粒度分布分形模型，并确定其分形体；以喷雾液滴群为研究对象，根据分形理论，确定喷雾液滴累积数与液滴尺寸的分形标度关系；根据喷雾液滴累积数与液滴尺寸的分形标度关系，确定液滴累计体积占比与液滴尺寸的关系，从而获得喷雾液滴群粒度分布分形维数；根据喷雾液滴群粒度分布分形维数所表现的液滴群空间分布情况优劣，评价喷嘴雾化特性。本发明直观地表现出了液滴群粒度分布的空间结构，相对于用雾化细度、雾化均匀度和粒度分布等综合判断喷嘴雾化特性而言，用粒度分布的分维值来描述喷嘴的雾化特性更加直观简便。

摘要： 本发明公开了一种液滴群分形维数的喷嘴雾化特性定量方法。本发明技术要点是，建立喷雾液滴群粒度分布分形模型，并确定其分形体；以喷雾液滴群为研究对象，根据分形理论，确定喷雾液滴累积数与液滴尺寸的分形标度关系；根据喷雾液滴累积数与液滴尺寸的分形标度关系，确定液滴累计体积占比与液滴尺寸的关系，从而获得喷雾液滴群粒度分布分形维数；根据喷雾液滴群粒度分布分形维数所表现的液滴群空间分布情况优劣，评价喷嘴雾化特性。本发明直观地表现出了液滴群粒度分布的空间结构，相对于用雾化细度、雾化均匀度和粒度分布等综合判断喷嘴雾化特性而言，用粒度分布的分维值来描述喷嘴的雾化特性更加直观简便。

摘要： 本发明公开了一种具有可重构特性的双陷波分形超宽带天线，包括介质基板、辐射贴片、微带馈线和截短接地板，所述辐射贴片和微带馈线均印制在所述介质基板的正面，所述截短接地板印制在所述介质基板的背面；所述辐射贴片为采用正方形和椭圆形迭代嵌套的三阶分形结构：微带馈线与所述辐射贴片的底部相连接。辐射贴片和馈线的组合拓宽了天线的带宽，通过在微带馈线和截短接地板开槽的方式产生阻带，有效滤除不同窄带信号的干扰，实现了超宽带系统与其他窄带通信系统的相互兼容协同通信；通过在开槽处添加射频PIN管实现无陷波，单陷波，双陷波的自由切换，具有结构简单、辐射特性好、抗干扰能力强的优点，在通带频段内具有全向辐射特性。

摘要： 一种具有分形特性的非均匀润湿表面及其制备方法，包括疏水点阵区域以及亲水通道，疏水点阵区域按照Sierpinski地毯曲线分形特性分布，亲水通道交错穿插于疏水点阵区域，形成非均匀润湿表面。疏水点阵按照Sierpinski地毯曲线分形特性分布，提高沸腾换热系数，同时可以规划汽泡的成核点及移动合并方向，契合电子芯片散热过程中的热流分布特性，有效促进芯片中心高热流密度区汽泡形成及沸腾换热。亲水通道可以提供充足的液相工质补给，延缓汽泡成膜，提高临界热流密度。该表面不仅有效结合亲水区域高临界热流密度和疏水区域高沸腾换热系数的优点，而且可以实现汽泡分布与散热表面热流密度分布的协同一致，进一步强化沸腾换热。

摘要： 一种检测不同空间维度下水中絮体分形特性的方法及系统，沉淀柱的底部为排泥口，顶部为进水口，进样管与沉淀柱靠近进水口的侧面连接；进样管上设置有旋拧阀；机器视觉LED背光源设置在沉淀柱的一侧，远心镜头与CCD相机连接，CCD相机固定在卧式测试台上，所述卧式测试台、远心镜头、CCD相机组成的采集系统设置在沉淀柱另一侧的观侧面；CCD相机通过数据线与工控机连接，显示器与工控机连接；所述进样管的一端与沉淀柱连接，进样管的另一端为进样口。

摘要： 本发明针对海杂波中慢速小目标难以有效检测的问题，提出一种基于分形特性的雷达海杂波抑制方法。首先计算接收信号在不同尺度下的小波系数并初始化待估计参数；之后迭代执行E处理和M处理；最后采用信号重构的方法计算抑制海杂波及噪声后的雷达接收信号。本发明可提升慢速小目标杂波中可见度。

摘要： 本发明公开了一种具有仿生分形特性的漂浮式风力机平台，包括：塔架、与塔架固接的机舱、与所述机舱活动连接的叶片及与所述塔架固接的大王莲仿生平台；所述大王莲仿生平台包括漂浮件及设置于所述漂浮件远离塔架的一端面上的分形结构，且所述分形结构外廓形状与漂浮件的形状相同。根据本发明，具有较好的减震效果，且可有效提升平台阻尼、加强能量耗散速率以及降低疲劳载荷，增加了对抗海浪的能力，平台稳定性明显增强，减少了材料损耗，同时可提供较大的支撑强度，有效增强了海上风力机漂浮式平台的结构安全性。

摘要： 本发明涉及一种具有分形特性的矩形槽共振阻尼密封结构，包括：密封齿、周向挡板及固定在气缸内表面上的外壳体，所述密封齿和不同长度的挡板在外壳体内表面构成多种矩形凹槽，多种矩形凹槽组成多种腔室，且多种矩形凹槽的形状和位置组合具有自相似性，即具有分形特征。每个矩形凹槽内流体均会在转子涡动时受到压缩或者膨胀，从而在矩形凹槽内形成了较大动态压力，当腔室流体共振频率与转子涡动频率相等或相近时，产生共振，进而形成较大共振阻尼，增强转子系统的稳定性。分形密封挡板的交错结构使得密封静子内表面的粗糙度增加，加强了工质在间隙中的分流次数，可增加工质的流动阻力、减少工质泄漏。

摘要： 一种具有分形特性的非均匀润湿表面及其制备方法，包括疏水点阵区域以及亲水通道，疏水点阵区域按照Sierpinski地毯曲线分形特性分布，亲水通道交错穿插于疏水点阵区域，形成非均匀润湿表面。疏水点阵按照Sierpinski地毯曲线分形特性分布，提高沸腾换热系数，同时可以规划汽泡的成核点及移动合并方向，契合电子芯片散热过程中的热流分布特性，有效促进芯片中心高热流密度区汽泡形成及沸腾换热。亲水通道可以提供充足的液相工质补给，延缓汽泡成膜，提高临界热流密度。该表面不仅有效结合亲水区域高临界热流密度和疏水区域高沸腾换热系数的优点，而且可以实现汽泡分布与散热表面热流密度分布的协同一致，进一步强化沸腾换热。

摘要： 本实用新型涉及一种具有分形特性的矩形槽共振阻尼密封结构，包括：密封齿、周向挡板及固定在气缸内表面上的外壳体，所述密封齿和不同长度的挡板在外壳体内表面构成多种矩形凹槽，多种矩形凹槽组成多种腔室，且多种矩形凹槽的形状和位置组合具有自相似性，即具有分形特征。每个矩形凹槽内流体均会在转子涡动时受到压缩或者膨胀，从而在矩形凹槽内形成了较大动态压力，当腔室流体共振频率与转子涡动频率相等或相近时，产生共振，进而形成较大共振阻尼，增强转子系统的稳定性。分形密封挡板的交错结构使得密封静子内表面的粗糙度增加，加强了工质在间隙中的分流次数，可增加工质的流动阻力、减少工质泄漏。