舰船目标三维散射中心建模及SAR快速仿真方法

直接合成孔径雷达成像仿真方法在实现大型舰船目标回波仿真和合成孔径雷达成像时时效偏低,难以满足对海探测制导闭环验证过程中对合成孔径雷达快速生成的需求.因此,提出了基于三维散射中心的舰船目标合成孔径雷达回波和成像仿真方法.首先通过射线管积分三维快速成像和CLEAN三维散射中心提取得到不同视角下目标三维散射中心;然后通过对应...     

层状地质体的三维可视化研究

以矿山地质体为例,简要介绍了三维层状地质模型的建立方法,重点介绍如何利用OpenGL函数实现复杂的层状地质体三维可视化的各项功能,包括多种显示方式、三维交互查询和任意剖切等,对三维可视化交互式操作的关键技术提出了一些有效的解决方案.     

层状地质体的三维可视化研究

以矿山地质体为例,简要介绍了三维层状地质模型的建立方法,重点介绍如何利用OpenGL函数实现复杂的层状地质体三维可视化的各项功能,包括多种显示方式、三维交互查询和任意剖切等,对三维可视化交互式操作的关键技术提出了一些有效的解决方案.     

Fast algorithm and numerical simulation for ray-tracing in 3D structure

Beginning with the method of whole path iterative ray-tracing and according to the positive definiteness of the coefficient matrix of the systems of linear equations, a symmetry olock tridiagonal matrix was decomposed into the product of block bidiagonal triangular matrix and its transpose by means of Cholesky decomposition. Then an algorithm for solving systems of block bidiagonal triangular linear equations was given, which is not necessary to treat with the zero elements out of banded systems. A fast algorithm for solving the systems of symmetry block tridiagonal linear equations was deduced, which can quicken the speed of ray-tracing. Finally, the simulation based on this algorithm for ray-tracing in three dimensional media was carried out. Meanwhile, the segmentally-iterative ray-tracing method and banded method for solving the systems of block tridiagonal linear equations were compared in the same model mentioned above. The convergence condition was assumed that the L-2 norm summation for mk, 1 and mk. 2 in the whole ray path was limited in 10-6. And the calculating speeds of these methods were compared. The results show that the calculating speed of this algorithm is faster than that of conventional method and the calculated results are accurate enough. In addition, its precision can be controlled according to the requirement of ray-tracing.     

Numerical simulation of magnetospheric ULF waves excited by positive and negative impulses of solar wind dynamic pressure

The sources of ultra low frequency (ULF) waves in the magnetosphere are generally believed to be either the external solar wind perturbations or the internal plasma instabilities. When a sudden impulse of the solar wind dynamic pressure impinges on the magnetopause, ULF waves might be excited and thus the solar wind energy is transported into the earth’s magnetosphere. In this paper, we study the ULF waves excited by different kinds of sudden solar wind pressure impulses through an MHD simulation. We primar...     

溢流堰水流的三维模拟

工程上溢流堰的过流能力以及堰面压强分布的确定多采用水工模型试验.利用三维的流动数学模型、k-ε模型封闭紊流、VOF方法追踪自由表面,对过堰流动进行了数值模拟.与模型试验结果对比表明,数值模拟方法是可行的.     

船舶在波浪中运动的强非线性时域模拟

为准确预报在非线性波浪中航行船舶的大幅运动,基于CIP方法建立了波浪中船舶强非线性运动响应的时域分析模型.该模型基于粘性流理论,对N-S方程进行求解,可以考虑船舶的运动响应和自由面变形过程中的粘性效应和强非线性效应.首先,通过模拟船舶的强制垂荡运动,对该数值模型的收敛性展开了研究;然后,基于该模型计算了不同入射波幅和不同入射波长对S175船模的垂荡和纵摇运动响应的影响;最后,模拟了S175船模在大幅波浪中的强非线性运动响应现象.模拟结果表明:基于自编程建立的船舶强非线性运动响应模型具有较好的收敛性和精确性,与其他数值计算结果吻合较好;尤其擅长模拟水花飞溅、甲板上浪、底部砰击等强非线性问题.     

分层环境中异重流运动问题的直接数值模拟

为了研究线性分层环境下的开闸式异重流运动过程的问题,采用改进的高精度直接数值模拟（DNS）模型,在正交坐标系下,以DNS为基本求解器,实现物质运输方程和Navier-Stokes方程同步求解.采用距离函数平滑初始状态的不连续运输方程,利用具有六阶精度的迎风紧致差分格式（UCCD）改进原模型,更准确地求解物质输运方程.通过求解一维对流方程和入侵重力流的模拟结果验证了模型的可靠性.开展泥沙异重流与线性分层环境掺混过程的研究,并获得了高精度数值结果,可以更好地捕捉中间入侵的异重流产生的内波效果.结果表明：该模型不仅可以准确模拟入侵异重流卷吸分层环境水体的过程,还可以准确模拟头部运动位置、异重流卷吸沉降以及能量转换等问题.     

TBM刀具三维破岩仿真

根据TBM现场施工的特点,探索在ANSYS LS／DYNA环境下建立TBM刀具三维破岩仿真模型的方法. 通过算例成功模拟了某型TBM常截面盘形滚刀滚压破碎混凝土的施工过程,获得了TBM盘形滚刀的三向力以及刀圈、混凝土的应力场、刀刃侧滑等信息,并对其进行了分析. 仿真结果表明:盘形滚刀破岩过程呈现明显的跃进式破碎的特点,刀圈侧滑以及应力集中等现象是造成刀具失效的主要原因.该结论为刀盘的结构设计和工程施工维护提供了基础数据.     

近岸波生环流的三维数值模拟研究

为研究近岸波浪破碎引起的复杂波生环流问题,本文基于三维水动力模型,引入随水深变化的辐射应力项,同时考虑波浪对水体紊动影响以及波流联合作用下的底部切应力,得到了波生流三维数值模型;模型基于非结构化网格拟合复杂的岸线变化,同时采用有限体积法进行数值离散。模拟了波浪浅化和破碎引起的斜坡地形上的垂向环流、人工岛后的平面环流以及波状地形下的裂流和沿岸流现象。结果表明:波致辐射应力的二维和深度分布不均会驱动平面和垂向的波生环流;同时与实验的比较,验证了本模式在计算近岸波生三维环流上的精确性和有效性。     

黄茅海水域三维水动力数值模拟

基于k-kl紊流模型,联合第三代海浪模式SWAN,建立了波流共同作用下的三维水动力数值模式,并应用到黄茅海水动力数值模拟研究中.考虑到实际河口和海底地形,通过平面和垂向三维坐标变换,在空间完全交错的网格系统上离散化控制方程组,采用内外模式分裂技术求解.数值模拟结果表明:计算值与实测值符合良好,模型较好的复演了黄茅海水域的三维水动力状况,可用于进一步的研究.     

快速Fourier源强模拟技术在Patch近场声全息中的应用

近场外推是小全息孔径近场声全息(Patch NAH)的关键步骤,为进一步提高外推精度和计算效率,提出一种新的基于快速Fourier变换算法的源强模拟技术,并将其应用于Patch近场声全息的近场外推问题.首先将虚拟源连续分布在一矩形面上,并将虚拟源强密度函数进行双向Fourier级数展开,得到具有快速Fourier变换(FFT)形式的声压表达式,这样可以利用二维FFT算法加速计算,然后根据小全息面上声压数据求出源强展开系数,从而利用声压表达式实现近场外推.由于采用连续分布的虚拟源和二维FFT加速技术,本文的外推方法具有实施简单,外推精度高,计算速度快的特点.数值算例验证了该方法的正确性和有效性.     

浅地表层界面折射波走时模拟

在工程与环境勘查中进行折射波法勘探时,其勘探对象通常为浅地表的层界面.由于当层界面起伏时无法得到折射波走时曲线的确切表达式,同时为了了解多个层界面的折射波走时曲线之间的相互影响,基于费马原理和斯奈尔定律实现了浅地表多层起伏界面折射波的走时模拟.利用水平层折射波时距曲线公式验证了编制程序的正确性,并模拟了野外常见地质模型的折射波走时.     

碳纳米管受介电泳作用三维运动仿真

利用溶于介电液中的碳纳米管在外加交变电场作用下极化产生介电泳力和液体粘滞阻力的共同作用,建立了碳纳米管受力和运动模型;对碳纳米管的运动过程进行了仿真,得到了碳纳米管从特定初始点开始的三维运动轨迹和可以实现组装的碳纳米管初始点分布区域.计算了碳纳米管运动过程中所受介电泳力和速度的变化规律,距离电极间隙越近,碳纳米管受力和速度越大,最大分别能达到10^-9 N和10⁵μm/s的数量级.仿真结果为碳纳米管介电电泳组装提供指导.     

三维等离子体射流中空气的卷吸和粒子的氧化

为了研究等离子体射流中空气的卷吸和由此引起的金属粒子的氧化，建立了等离子体喷涂的三维计算机模型LAVA-P-3D.喷涂系统采用氩 氢混合气的直流电等离子体，粒子材料是钼.三维模型通过求解等离子射流的N-S方程得出混合气体的温度、速度和氧气浓度等的分布，其中考虑了粒子与等离子射流的相互作用.粒子的模拟采取了轨迹追踪法，研究了粒子的加速、传热、熔化和氧化等物理现象.等离子体射流的模拟结果与实验结果相吻合，并且用数值模拟研究了不同大小粒子的温度、速度、和氧的质量分数.研究结果表明，粒子越大，温度、速度和氧质量分数越小；粒子的氧化量随飞行距离的增长而线性增加.     

超声导波管道缺陷检测数值模拟

介绍了超声导波检测技术的研究意义、发展现状、导波检测的基本原理和激励频率的确定。应用ANSYS有限元分析程序建立管道模型,删除模型中部部分单元模拟切槽缺陷,施加端部激励载荷产生L（0,2）和T（0,1）模态导波,模拟超声导波的传播及遇到缺陷的反射回波情况,通过对接收信号的分析,较为准确地定位了缺陷位置。     

Physical simulation of rock burst induced by stress waves

The behavior of stress wave propagation in rock walls and the process of rock bursts were simulated by application tests of material similar to rock. Results show that 1) the attenuation characteristics of stress waves were related to the material proper-ties, stress waves attenuate more quickly in soft material and 2) when the explosion load was applied at the top of the roadway, the number and the length of the cracks increased with a decrease in the distance between the explosive point and roof of the roadway.When the distance was 280 mm, only some chips appeared near the source, when the distance was 210 mm, some small cracks started to appear near the road-rib and when the distance was reduced to 140 mm, larger cracks appeared at the road-rib. It can be concluded that, under a given stress the number of cracks is closely related to the intensity of stress waves. The cracks in the sur-rounding rock can be reduced by controlling the intensity of the stress waves and rock bursts can be avoided to some extent by pre-venting the formation of layered crack structures. A new experimental approach has been provided for studying rock bursts by using physical simulation.     

全氧燃烧高铝玻璃熔窑三维数值工程仿真

基于Ansys Fluent 19.2软件采用玻璃液面与火焰空间底部双向热耦合方式进行三维联合建模,对日拉引量为100 t/d的全氧燃烧浮法高铝玻璃熔窑的玻璃池窑与火焰空间进行数值工程仿真,考察入口预设配合料堆长度对耦合区温度连续性的影响,提出基于3D流场的澄清因子计算公式. 结果表明：在8次热耦合迭代后,温度和热流残差趋于稳定,玻璃液与火焰空间进行热交换部分的热流分布与火焰空间底面温度分布相对应,火焰空间温度场在玻璃液产生了不对称的横向对流;预设6.6 m料堆长度的温度曲线具有最好的连续性,该试探性计算提供了判断玻璃配合料山长度的新方法;计算得到热耦合与非热耦合的澄清因子分别为4.6425、4.8279,表明常规非热耦合计算高估了池窑的澄清能力.     

太阳能喷射-压缩复合制冷系统的实验及仿真

建立了太阳能喷射-压缩复合制冷系统的实验研究平台,基于EES软件程序进行系统稳态仿真,实验验证了仿真模拟程序的正确性,分析了不同发生温度、中间温度对系统性能的影响。研究表明,在中间温度和冷凝温度不变的情况下,随着发生温度的升高,总功率先降低后升高,系统EER先升高后降低;同时,系统COP呈先逐渐升高而后降低的趋势。在研究范围内,最优发生温度工作区域为78~80℃,此时,系统的总耗功量最小;最优中间温度工作区域为7~10℃,此时,系统制冷量达2 245 W,EER最高为3.39。