一类热动力装置的自动建模系统

针对利用小室建模方法对一类热动力装置的建模过程时存在的推导、编程工作量大的问题,文中先后借助了符号运算方法和纯数值运算方法,设计了能够帮助研究者完成公式推导和编程、自动完成不同条件下偏导数求解的自动建模系统.在气化炉和循环流化床锅炉建模中的应用表明,该系统不但能减少初次建模时的工作量,而且为改变模型的化学反应假定后重新建模带来了方便,有效地提高了模型搭建的工作效率.     

从关系传递闭包算法的教学看学生创新能力的培养

关系传递闭包是离散数学的一个教学片断,该片段的教学包括理论证明、实际应用公式的推导、算法设计、编程实现、算法推广等众多环节,完整地模拟从实际问题提出到问题解决的全过程,是一条十分完整的教学链。关系传递闭包的理论与实际应用背景都十分强烈,是理论研究、数学建模、工程实践和编程能力不可多得的训练素材。文章选择这段教学内容进行研究,论述该内容的教学对于培养学生创新能力的作用。     

试谈常见数值分析方法在数学建模中的应用

科学技术的迅速发展对数学建模提出了更高的要求,计算机的发展也将数值分析融入了数学建模中.为了探究数值分析在数学建模中的应用,介绍了数学建模的概念和数值分析在数学建模中的重要作用,由此分析并讨论了插值法、拟合法、数值积分法、求解线性方程组的迭代法、求解非线性方程组的数值解法、误差分析等常见数值分析方法在数学建模中的具体应...     

数学算法对计算机编程的优化研究

在计算机编程中,数学算法是其应用最为基础学科,故而在把数学算法融会贯通了以后才能够做出科学有效的计算机编程。微积分和离散数学作为数学学科中基础,同时也是计算机编程的基础内容,而数学算法本质上是一种建模理论。运用数学算法,科技工作者能够实现对计算机编程的高效应用。所以,对计算机编程进行探讨,需要首先对数学算法进行深入的分析研究,在编程的时候合理运用数学算法,更好的实现对计算机编程的优化。为了实现新科技时代背景下的创新,首先要充分了解数学算法的应用性,再者才去了解数学算法对编程进行优化。     

基于蚁群算法的油罐变位识别与体积标定

储油罐变位识别和体积标定是实际工程中的常见问题。利用近似的思想来确定双变位情况下的油位高度与体积的关系,在工程精度许可的范围内,达到变位识别和罐容表标定的目的。在纵向和横向两种情况分析基础上,利用积分关系建立油位高度与体积关系的数学模型,并给出近似计算公式。通过该公式计算,可将任何罐体的倾斜液高转化为水平状态下的水平液高,再用水平状态下的容积计算公式,即可计算出倾斜卧式罐的近似容积。在此基础上,利用蚁群算法估计倾斜参数,实验结果表明,该方法具有较好的工程实用性。     

离散动态贝叶斯网络推理的编程计算算法

离散动态贝叶斯网络是对时间序列进行建模和推理的重要工具,具有广泛的建模应用价值,但是其推理算法还有待进一步完善。针对构离散动态贝叶斯网络的推理算法难以理解、编程计算难、推理速度慢的问题,给出了实现离散动态贝叶斯推理算法的数据结构,推导了进行计算机编程计算的推理算法和编程步骤,并通过实例进行了算理验证。     

基于MATLABGUIDE的电力系统潮流计算

潮流计算是电力系统分析中最基本和最重要的一种计算。对电力系统的数学建模以牛顿-拉夫逊法为基础,通过改进雅可比矩阵的分块方式以利于计算机编程。以MATLAB开发潮流算法程序,利用MATLAB内置的可视化编程工具GUIDE开发潮流计算程序界面,并给出了相关实例。     

数值方法研究油罐的变位参数——复杂油位计量管理系统研究

利用最优化理论对变位金属直圆筒罐高度与体积关系式V=f（H3）进行了参数识别研究，给出了计算结果。用数值方法证明了关系式V=f（H3）是可靠的。     

基于SimBiology生物反应过程的模拟

过程模拟是生物工程过程设计的有效方法.SimBiology提供了一个为生物系统建模、模拟、分析生化路径的集成环境.以典型的酶反应和细胞反应为例,通过在SimBiology的图形用户界面输入反应式或模型公式、参与反应的物质种类、参数设置、动力学定律等,实现了对反应过程的建模及模拟.研究表明:该法操作简单,运行可靠,与其它需要繁琐编程的仿真软件相比,SimBiology是生物系统建模与仿真更为便利的工具.     

天线罩加载问题的矩量法仿真与计算

研究天线罩系统在各类飞行器上应用非常广泛.为了保护天线免受恶劣环境的损坏,克服天线辐射引起误差,根据RWG基矩量法(MOM),用计算机仿真分析了天线罩加载后整套天线系统的辐射性能.首先,从表面积分方程(SIE)出发,利用等效原理结合矩量法对目标进行了严格的理论建模,推导出适合编程求解的矩阵方程.通过数值仿真,证明了算法的有效性.最后分别分析了加载体、天线罩对天线辐射性能的影响,并计算了加载复杂模型时天线系统的辐射场分布.证明方法可以改善任意形状加载体对天线系统的辐射影响.     

柴油发电机主贮油罐有限元分析

应用ANSYS分析核电厂应急柴油机主贮油罐的抗震能力,并采用RCC—M规范评定分析结果．对该设备的强度分析发现,最大应力值出现在主贮油罐筒体与小封头的连接处,而且改变小封头在筒体上的位置能够降低筒体与小封头连接处的最大应力值,从而实现结构的优化设计．结果表明对该设备的分析方法合理．     

基于热平衡和结构强度的发动机 分析平台开发及其应用

建立发动机缸体和缸盖的动力学、燃烧和流体有限元模型,进行发动机热平衡、冷却散热和结构强度研究。创建发动机正向设计和分析方法,革新产品开发流程,自主开发热平衡计算平台。建立发动机缸内和水套传热、流体、温度场、强度的计算模型库,设计水套优化方法和流场评价标准,正向计算发动机热平衡和水套散热。通过2个应用案例,证明该平台在发动机热平衡计算和结构分析与评估中的作用。该平台可为发动机热平衡、冷却散热和结构强度的正向设计提供基础。     

基于壳单元的火箭推进剂贮箱容积计算算法

为得到火箭大直径推进剂贮箱在不同工况下的整体容积变化和液面以下推进剂的体积,提出一种基于壳单元的贮箱容积计算算法,并利用Abaqus脚本语言Python编制相应的程序.通过该算法可以较方便地得到贮箱变形前后的整体容积和液面以下的容积.对比半球形封头贮箱未变形时容积和贮箱在温度与压强载荷作用下容积的解析解和数值解,发现在常规单元尺度下该算法的计算误差在0.1%以下,表明该算法的计算精度较高.     

液化气体运输车V型支座的合理设计

用ANSYS建立液化气体运输车罐体有限元模型,对包括4种惯性力载荷在内的多种工况的作用进行应力分析.结果发现：在所有工况中,受与运动方向垂直的水平方向1倍重力载荷的工况作用时,后封头与筒体连接处的局部应力出现最大值;为减少局部应力,单纯增加封头或筒体厚度既不经济也不合理.为此通过ANSYS中的优化设计模块研究V型支座的尺寸和位置对封头应力的影响,并通过调整其尺寸和位置降低封头与筒体连接处的局部最大应力,使其满足强度要求.     

A fixed-grid model for simulation of a moving body in free surface flows

A two-dimensional computer model is developed to simulate free surface flow interaction with a moving body. The model is based on the cut-cell technique in a fixed-grid system. In this model, a body is approximated by the partial cell treatment (PCT), in which an irregular body is represented by the volumetric fraction of solid in Cartesian cells. The body motion is tracked by Lagrangian method whereas the fluid motion around the body is solved by Eulerian method. The concept of “locally relative stationary (LRS)” is introduced in this study. In the LRS method, a source term is added locally to the conventional continuity equation on body surfaces to take account of body motions, which subsequently affects the computational results of fluid pressure and flow velocity around the body. The LRS method is incorporated into an earlier Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations model developed by Lin and Liu [A numerical study of breaking waves in the surf zone. J Fluid Mech 1998;359:239-64]. The new model is capable of simulating generic turbulent free surface flows and their interaction with a moving body or multiple moving bodies. A series of numerical experiments have been conducted to verify the accuracy of the model for simulation of moving body interaction with a free surface flow. These tests include the generation of a solitary wave with the prescribed wave paddle movements, water exit and water impact and entry of a horizontal circular cylinder, fluid sloshing in a horizontally excited tank, and the acceleration/deceleration of an elliptical cylinder near a water surface. Excellent agreements are obtained when numerical results are compared to available analytical, experimental, and other numerical results. The model is a simple-to-implement computational tool for simulating a moving body in turbulent free surface flows.     

PC工控机在自动定位控制系统中的应用

介绍用ＰＣ总线工业控制机和ＡＰＣ定位控制模型实现的板材自动定位剪切控制系统，速度环路较好地解决了电机的静阻力矩问题，定位过程中减速停车采用了直线减速，改善了停车特性。该系统于１９９４年在太钢投入使用，剪切精度为±１ｍｍ，取得了较好的经济效益。     

碳纤维层合板冲击吸能有限元模拟

为预测复合材料结构的冲击吸能效果,用三维有限元法模拟金属圆柱体冲击碳纤维层合板的过程．层合板被简化为三维正交各向异性材料板;采用Abaqus提供的vumat等扩展编程接口,用FORTRAN编写程序表征材料的弹性、强度和累积失效,实现动态破坏过程仿真;计算结果与冲击试验结果具有可比性．Abaqus的显式分析方法结合编程接口可用于层合板的冲击吸能仿真,结果的准确性取决于用户建立的材料模型．对不同速度、质量和直径的金属圆柱体的冲击进行计算,结果表明在穿透情况下,随着圆柱体速度的增加,圆柱体的动能衰减增多,而系统动能的减少相对稳定,因此后者更适合于临界速度的计算．     

非对称缓和曲线在AutoCAD中的开发与实现

非对称缓和曲线是构成交通线路中线平面线形的基本要素之一。从非对称缓和曲线的方程式及缓和曲线的主点坐标的计算式出发,运用AutoCAD的AutoLISP语言进行编程,实现了非对称缓和曲线在AutoCAD中的准确绘制。根据非对称缓和曲线的特点,采用先缓和曲线,后圆曲线的绘制方法,避免了用户坐标系转换次数过多,使得研究成果更具有通用性。该程序应用于AutoCAD平台,其绘图精度和效率满足应用要求。     

Non-hydrostatic finite volume model for non-linear waves interacting with structures

An efficient non-hydrostatic finite volume model is developed and applied to simulate non-linear waves interacting with structures. The unsteady Navier–Stokes equations are solved in a 3D grid made of polyhedrons, which are built from a 2D horizontal unstructured grid by adding several horizontal layers. A new grid arrangement in the vertical direction is proposed, which renders the resulting model is relatively simple. Moreover, the discretized Poisson equation for pressure is symmetric and positive definite, and thus it can be solved effectively by the preconditioned conjugate gradient method. Several test cases including solitary wave interacting with a submerged structure, solitary wave scattering from a vertical circular cylinder and an array of four circular cylinders are used to demonstrate the capability of the model on simulating non-linear waves interacting with structures. In all cases, the model gives satisfactory results in comparison with analytical solutions, experimental data and other published numerical results.