Application of CT to Gas-Solid Two-Phase Flow

气固两相流广泛存在于过程工业中，流动结构的变化对其行为有着重要的影响。CT（Computed Tomography，计算机层析成像）作为一种无损断层测量手段，对于研究两相流动态结构有重要意义，从而引起了两相流研究领域的极大兴趣。本文对CT这项非插入、无干扰的测量手段进行了系统的研究，对其应用于两相流研究中遇到的数据截断、投影中心校正、射线硬化、CT标定、运动伪影、探测器异常等一系列问题给出了相应的解决方案，并使用定制开发的第三代等距扇束CT（IPE-CT）在ETH-IPE CFB半工业反应器上进行了实验验证，为CT应用于两相流动态结构测量提供了坚实基础。 由于气固两相流系统的内在复杂性，CT对此类系统测量时，无法产生精确可重复的流场供实验参数优化，本文针对这一难题，将计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）的三维计算与CT扫描模拟相结合，提出了虚拟研究的方法：以ETH-IPE CFB的全尺寸三维模拟结果做为CT模拟扫描的对象，模拟IPE-CT的测量过程，对计算得到的流场进行断层扫描，从而使得CT应用于气固两相流研究时定量的实验参数优化成为可能。本文使用此方法对滤片法降低射线硬化进行了定量的研究，确定了适用于ETH-IPE CFB 反应器的滤片参数；采用虚拟研究的方法，本文还对不同的CT标定方法进行了定量的比较研究。 团聚物是气固两相流研究的一个热点，它的生灭演化对系统的性能产生着重要影响。本文提出了一种基于X射线的近壁处团聚物测量方法，该方法可非插入无干扰的对团聚物的空隙率、尺寸、速度、加速度等性质进行同时测量，为深入理解团聚物这种介尺度结构提供了新的测量手段。 为实现高速CT在线监测两相流这一目标，本文对断层图像重建的软、硬件加速进行了研究，并采用CUDA、MPI与OpenGL混合编程，首次实现了基于GPU集群的断层图像重建加速，达到了准实时的图像重建

GPU集群加速CT图像重建

CT图像重建具有高计算密集性、高并行性、大数据量的特点,特别适用于单指令多线程并行操作的流处理架构,图形处理单元正是基于这样架构的一种硬件。本文基于消息传递接口与CUDA混合编程,实现了多个图形处理单元计算结点组成的集群对CT图像重建的滤波反投影算法的加速。实验结果表明,重建图像尺寸越大,图形处理单元/CPU加速比越高;且随着结点数的增多,图形处理单元设备初始化的时间逐渐成为重建速度的瓶颈

基于光纤的数据单向传输系统设计与实现

该文针对在网络的不同安全域之间进行文件传输时数据只能由低密级网络向高密级网络传输的要求,设计了一款基于光的单向传输原理的数据单向传输系统,解决了利用通用移动存储介质将非涉密网络中的数据导入涉密计算机、同时防止涉密计算机中的信息通过通用移动存储设备泄露的问题。在硬件上设计上,由光单向传输特性保证数据单向传输;同时配合传输协议,通过限制和控制各节点带宽,保证数据传输效率和准确性

基于压缩感知的双视角气泡重建算法

气泡及气泡群动态演化行为的无干扰测量是气液两相流的研究重点和难点,双视角成像技术有望解决这一难题,然而现有双视角重建算法无法得到令人满意的结果。本研究对基于压缩感知的SD-POCS算法进行改进,使用直接反投影计算结果作为初始图像,动态调整迭代步长,使该算法适用于仅仅有两个角度投影数据的极端情况,从而实现双视角下两相流场气泡结构的三维图像重建。在此基础上,本研究建立了气泡识别算法,对重建结果进行气泡分析,虚拟实验表明,本方法能对气液体系中的气泡进行有效识别。</p

基于CFD计算与CT仿真测量的虚拟实验方法

计算机仿真模拟是辅助CT研究的一个重要手段,对于被测对象为海量粒子组成的动态变化的多相流场,传统的分析型和统计型模拟方法不再适用。本研究提出了适用于动态流场测量研究的虚拟CT实验方法,该方法将CFD(Computational Fluid Dynamics,CFD)三维流场计算与CT仿真测量相结合,针对实际的流场特性,选用相应的计算模型,解决了模拟流场的生成及动态更新问题。该方法在CT用于多相流场测量时的可行性分析、参数优化、测量结果可信度评估等方面具有巨大潜力

扇束CT探测器偏转的重建图像伪影校正

对于CT扇束扫描,射线源焦点与被测工件旋转中心的连线不垂直于探测器所在直线时,采用标准的滤波反投影重建算法重建出的图像会存在伪影,降低图像质量。本文基于经典滤波反投影重建算法理论,分析了此类伪影形成的原因,给出了利用投影原始数据(正弦图)计算校正算法所必需的几何参数的方法。本方法无需专用模体,不必进行二次扫描,方便、快捷并有效。计算机仿真及实验结果证明本方法的有效性

一种新型的安全隔离和数据传输设备设计

针对下一代互联网络发展的需要,文章设计了一种新型的高性能、低耗能的安全隔离和数据传输设备,解决了不同安全级别的网络之间的安全隔离和数据传输的问题。有别于传统的隔离设备,文章设计的安全隔离和数据传输设备能够实现零硬件切换,同时适用于万兆网络,并兼容IPv4和IPv6

一种新型的安全隔离和数据传输设备设计

针对下一代互联网络发展的需要,文章设计了一种新型的高性能、低耗能的安全隔离和数据传输设备,解决了不同安全级别的网络之间的安全隔离和数据传输的问题。有别于传统的隔离设备,文章设计的安全隔离和数据传输设备能够实现零硬件切换,同时适用于万兆网络,并兼容IPv4和IPv6

主机安全审计的硬件实现

通常,为了达到更加全面的审计需求,主机安全审计技术通过在用户电脑上安装客户端的方式实现,但事实上用户对这种方式的接受度并不高。本文采用PCI9052芯片,开发了具有网络安全审计功能的PCI总线接口卡,彻底解决了安装软件的麻烦,并突破了操作系统的限制

动态射线数字图像序列降噪算法及快速实现

为了实现动态射线数字成像(DR)系统的快速降噪,分析了X射线数字实时成像系统的噪声特点和原始的基于图像序列的NL-means降噪算法的不足,提出了一种改进的NL-means序列图像降噪算法。同时,为了解决NL-means降噪算法计算量大、运算速度慢的问题,利用可编程图形处理单元(GPU)并行计算和高速浮点计算特性,将图像映射为GPU中的纹理,采用多线程并行计算,使得NL-means算法在GPU中加速执行。实验结果表明,改进之后的算法有效地抑制了动态DR图像中的随机噪声,同时保留了图像的细节信息。GPU加速方法可以在不损失图像信息的前提下,实现实时降噪