多物理场耦合界面数据传递的仿真研究

高超声速飞行器的系统仿真是一个气动流场、结构应力场以及结构温度场的高度耦合过程,仿真过程中,需要在耦合界面上完成数据的迭代交换,传递的内容主要包括位移、速度、压力、温度等耦合数据,主要作用就是完成各个耦合场的方程之间参数的传递,在统一的仿真时间内实现仿真的迭代.耦合界面数据传递的技术难点在于要保证耦合界面处的总功守恒以及多物理场耦合仿真的精度[1].目前大多采用以插值为主的局部数据传递方法针对二元耦合开展研究与应用[1,3],局部插值的缺点在于全局精度偏低,偏差较大,计算速度不高.采用径向基函数法(RBF),对界面数据交换方法的仿真应用进行了研究,验证结果表明,计算精度满足仿真要求,求解方程的速度较快,工程应用效果较好.  

定子无铁心轴向磁场永磁电机温度场分析

为分析定子无铁心轴向磁场永磁电机工作温度过高引起的电机运行性能降低的问题,对电机的温度分布进行了研究.利用多物理场有限元软件建立了电机电磁场和温度场3D有限元模型,求解了电机不同工况下和同种工况不同控制方式时的温度场分布.仿真结果分析了电机内部的温度分布规律及不同控制方式对电机温升的影响,并对定子无铁心轴向磁场永磁电机样机进行实验,实验结果验证了仿真的正确性,对指导电机高效运行及电机的优化设计具有意义重大.  

某舵机上电液伺服阀有限元动态仿真

对某舵机上电液伺服阀整体的动态性能进行研究,由于传统方法采用集中参数建立简化模型,忽略的因素较多,系统精度差.为解决上述问题,对电液伺服阀的射流管的流体部分,力矩马达的电磁部分及反馈杆组件结构力学部分分别采用不同的有限元软件进行三维建模仿真,并将各物理场中分析所得的重要数据在Matlab的tool工具箱中分别进行拟合,并采用M函数进行编程,将上述拟合结果以插值的方式进行多物理场的动态联合仿真.仿真结果表明,改进方法真实性高,实时性好,能较为真实的模拟实际情况下电液伺服阀的工作过程,仿真结果与产品的实际性能特征相吻合,能够为不同结构的伺服阀的设计提供可靠的依据.  

面向对象有限元并行计算框架PANDA的多物理场耦合服务

针对结构分析软件面向多物理场的应用,分析讨论面向对象有限元并行计算框架PANDA的多物理场耦合服务设计,即多物理场分析类型的扩充能力、不同物理场间的数据传递和多物理场耦合分析的求解策略.在PANDA提供的多物理场耦合服务的基础上,开展热-力耦合分析功能的程序开发,实现热弹性分析功能.热弹性分析算例计算结果与ANSYS的计算结果完全一致,表明基于PANDA框架的多物理场耦合功能开发已取得一定进展.  

基于交流电场驱动的微流体运动特性模拟研究

为研究在交流电场驱动下微沟道中流体的运动特性,采用有限元的方法建立了非对称电极驱动流体的数学模型.微管道高为40μm,出口在交流微电极以后100μm处,通过多物理场耦合软件研究了交流微电极对数、驱动电压、频率与微沟道出口平均速度之间的关系,其中交流微电极对数、驱动电压与出口速度成正比,对于几何尺寸一定的微管道,在特定频率下可以得到最大出口速度.实例中微管道在1V电压下,最佳驱动频率为3500 Hz,可获得的最大出口速度为9.6×10-8 m/s.  

多场耦合下PLZT陶瓷光致电场效应及其应用

针对现有数学模型对高能紫外光束照射下PLZT陶瓷光生电压实验变化规律无法进行合理解释的问题,基于多物理场耦合机制分析构建了PLZT陶瓷多场耦合下的光致电场数学模型,并对光致电场实验曲线进行了理论分析,然后针对光生电压控制提出了单片PLZT陶瓷ON-OFF闭环控制和双片PLZT陶瓷双光源协调激励控制策略,取得了较好的控制效果,探讨了PLZT陶瓷作为光控非接触式电动势源的可行性以及在微机电系统供能器件的应用前景,在此基础上,提出了光电-静电复合驱动微镜和PLZT陶瓷-介电弹性薄膜复合驱动的光控微泵装置.  

基于ANSYS的大功率合路器电-热-固耦合优化

为研制功率为300 W，频段为1.2~1.4 GHz的大功率合路器，在传统Wilkinson合路器的基础上，基于ANSYS多物理场仿真，利用电磁场、热特性和结构耦合仿真，分析大功率合路器的热量分布和结构变形情况。对合路器进行结构优化，保证在电气性能不恶化的情况下减少热量和变形，提高Wilkinson合路器的耐高功率性能。  

低空多物理场图像声呐远程监控应用设计

为解决当前系统存在的监控实时性差、抗干扰能力弱、监控精度低等问题,提出低空多物理场图像声呐远程监控应用设计。分析声呐远程监控原理和图像质量检测原理,对系统硬件部分的图像数据处理服务器、图像数据处理工作站和图像数据传输电路进行改进,优化开发系统软件的图像数据模拟发送、实时显示、接收和发送功能,完成低空多物理场图像声呐远程监控系统的设计。实验结果表明,该系统的监控实时性好,抗干扰能力强,监控精度高,满足远程监控的功能需求。  

多物理场耦合软件GTEA开发及应用

围绕多物理场耦合问题，基于连续介质假设，采用非结构化网格和有限体积方法开发多物理场耦合并行计算软件GTEA。该软件包括计算流体力学、结构应力波传播、流 声耦合和声 固耦合等4个功能模块。介绍GTEA前处理网格读取、网格格式转换、求解器开发等关键技术。通过柴油机缸内工作过程模拟、船舶水动力计算、自然对流与辐射传热耦合作用、流场动力噪声计算和结构 声耦合计算等5个典型应用展示该软件的应用能力和适用范围。