油井电磁清蜡器中电磁-热耦合场的数值模拟

为了减少感应加热对电磁清蜡器腔管的热蚀,提高电磁清蜡器的使用寿命,在分析油井电磁清蜡器感应加热过程的基础上,利用ANSYS的APLD语言建立了电磁清蜡器的电磁热耦合场有限元模型.重点对油井电磁清蜡器处理腔管中的电磁—热耦合场进行了仿真分析,得出了腔管内外壁的温度分布规律.仿真结果表明:电磁感应加热5s,钢管表面温度升高至175.128℃;加热10s钢管表面温度达到了343.286℃,避免了常规电阻式加热钢管明显的温升滞后现象,体现了电磁感应加热的升温速度快的特点,20s后钢管内的温度分布比较均匀,钢管总体温度在490～ 569℃的范围内,钢管内壁与钢管表面温差在77.323℃以下.     

大尺度类周期阵列结构快速电磁仿真方法

类周期结构具有独特的电磁波调控特性,在天线、雷达探测、目标隐身等领域具有重要研究价值,而针对大尺度类周期阵列的高效精确电磁仿真一直是电磁计算领域的重难点问题.本文从类周期阵列几何相似性出发,提出了一种具有函数复用机制的并行综合函数法(parallel synthetic basis functions method, p-SBFM),首次实现并验证了p-SBFM在多构型类周期阵列分析中的有效性.相比传统电磁数值算法, p-SBFM在大尺度类周期阵列分析中,能够在一定程度上克服精度、效率、内存消耗三方面指标难以兼顾的难题,为类周期结构的工程应用提供理论分析和仿真手段.     

MEMS电磁致动机构多物理场耦合仿真与分析

为了解决电磁致动机构多物理场之间相互影响不明的问题,建立了电磁-结构多物理场耦合模型,并对微机电系统（Microelectromechanical System,MEMS）电磁致动机构的驱动特性进行了仿真研究。首先,以电压作为激励源,将磁矢势作为因变量引入,得到驱动器整体的磁场分布,实现电磁场耦合。然后通过麦克斯韦应力张量法得到滑块所受的电磁力,并作为载荷施加在滑块上进行瞬态动力学分析,实现电磁-结构场耦合,从而实现电磁致动机构的多物理场耦合仿真。最后,进一步研究了不同输入条件下电磁致动机构的驱动特性,阐明了响应时间、位移速度、最大电磁力和位移等不同输出条件的变化规律,分析了电压对驱动特性的影响,从而为MEMS电磁致动机构设计与驱动特性研究提供指导。     

多索-单梁耦合结构的动力学建模及非线性特性研究

大跨度斜拉桥通常采用密索体系,拉索的振动频率非常接近,同时拉索之间也可能存在倍频关系.因此,可能存在索与索之间的相互耦合振动.索是斜拉桥的重要承重构件,对多索-单梁的动力学特性进行研究至关重要.本文考虑到索梁、索塔及塔梁的边界条件和连接点处的连接条件,基于Hamilton变分原理,建立了多索-单梁结构的运动微分方程.经过无量纲化处理,根据分离变量法,得到了其降维约化后的运动微分方程.本文取相邻的两根索考虑两种工况模型,对不同工况下的双索-单梁耦合结构的动力学行为进行了参数分析.研究发现,不同于以往资料中的“频率转向”现象,在本文中,两条频率曲线在频率值接近处,并未迅速分离,而是在相对一小段参数范围内继续保持平行且相互靠近,随后再迅速分离.最后,研究了双索-单梁耦合结构的非线性特性,分别对结构进行了两自由度和单自由度离散,研究发现,结构单模态假设在非共振区域能反映结构的非线性特性,但是在共振区域,结构的非线性特性会发生跳跃变化,应用2自由度模态理论进行研究更为准确.     

微带线间远端串扰的电磁仿真研究

为研究降低远端串扰的方法,利用Ansoft HFSS软件对线间串扰进行电磁仿真研究.研究表明,通过添加防护线、覆盖介质层等措施可以降低远端串扰的影响.在一定频率范围内增加RSR结构中金属贴片的长度和数量,使金属贴片厚度接近微带线厚度等措施,会具有更好的效果;选择具有较高相对介电常数的覆盖介质层材料及增大介质层的厚度也可以降低远端串扰的影响.     

索-梁耦合结构的分岔反控制研究

斜拉索是斜拉桥主要的支撑单元,是斜拉桥的重要组成部分.本文研究了控制增益参数G对索-梁耦合结构的振动控制.利用文献已得到的索-梁耦合结构的面内非线性运动微分方程,根据离散法,对其进行分离变量法处理,进而得到索-梁耦合结构的单自由度和两自由度模态方程.不同于以往的研究,本文假设索(梁)的左支撑点即坐标原点处是可以沿纵向方向自由移动的,则索的动态应变会发生改变,进而改变其模态方程一次项系数,通过这一规律可以在理论上转换得到一套状态控制反馈准则,并根据Floquet稳定性理论,将上述方程转换为Hill方程形式.然后通过摄动法,得到运动微分方程的稳定解.最后对索-梁耦合结构的单自由度和两自由度系统进行了数值分析计算,通过改变反馈控制增益系数,可以实现系统的反控制.而设计者可以通过这些复杂现象的参数变化范围设计选择合适的参数,尽量使得系统能在工程师所能控制的安全范围内振动.这种控制策略保持了系统的平衡,并且可以应用于在期望位置处具有最优稳定性的退化倍周期分岔.研究表示,无论结构是单自由度还是两自由度系统,反馈控制增益系数的变化能明显有效地改变系统的共振情形下的幅值.通过适当调整控制参数,能在预先...     

基于联合仿真的辅助电源电磁兼容性研究

以降低机载静止变流机辅助电源的传导电磁干扰为背景,为提高辅助电源受到电磁干扰时仿真的真实度,搭建了基于Pspice与Simulink联合仿真的辅助电源电磁兼容模型;该模型结合simulink在控制策略设计、实现方面的优势和Pspice在电子元器件精确仿真方面的优势,可以直接方便地验证设计阶段地电磁兼容方案,并在此基础上提出了一种结合控制策略与传统电磁干扰滤波器地噪声抑制有效方法;从原理分析得到精确模型到联合仿真得出结论,对于辅助电源EMC设计及噪声干扰问题的解决具有实际的指导意义。     

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.     

基于ADS和HFSS的矿井UWB射频前端电磁联合仿真方法

射频前端是矿井超宽带（UWB）定位系统的重要组成部分,其电磁性能影响定位精度。目前UWB定位系统射频前端设计一般针对单独器件或芯片使用ADS或HFSS进行仿真设计,随着射频前端设计的频段越来越高,分立元件、传输线等三维结构之间引起的寄生效应对射频前端电路性能的影响越来越大,需要研究板级射频前端电磁联合仿真方法。针对上述问题,提出了一种基于ADS和HFSS的矿井UWB射频前端电磁联合仿真方法。首先,采用HFSS软件对无源器件进行建模,并用HFSS软件直接进行仿真得到对应的snp文件。然后,使用ADS软件建立有源器件原理图,将参数读取控件和原理图连接,并将snp文件导入控件中。最后,在ADS中对原理图进行仿真,ADS和HFSS之间通过S参数作为媒介来进行联合操作,实现UWB射频前端电磁特性的联合仿真。综合运用ADS和HFSS对UWB射频前端有源器件、无源器件及整体板级电路进行联合仿真,并根据仿真原理制作测试样品,实验结果表明,联合仿真结果与样品实测结果匹配,可用于UWB射频前端设计和电磁性能综合测试。将以电磁联合仿真方法设计的射频前端制作成PCB样品并用于UWB定位系统进行定位极限距离测试...     

基于多体系统动力学和有限元法的联合仿真在车桥耦合振动研究中的应用*

为了实现车桥耦合振动精细化仿真研究,利用多体系统动力学软件SIMPACK建立完整的车辆空间模型,采用空间杆系和板壳混合单元有限元方法建立桥梁的动力分析模型;然后将车辆和桥梁两个子系统在轮轨接触面离散的信息点上进行数据交换,实现车桥耦合振动联合仿真分析。以高速铁路上的简支梁桥为研究对象,采用基于多体系统动力学和有限元法结合的联合仿真技术,计算了弹性轮轨接触时动车组列车以不同车速通过桥梁的空间耦合振动响应,证明了该研究方法的可行性。     

多分辨率模型联合仿真的研究

多分辨率建模是近年来仿真技术的研究热点之一。将不同分辨率的模喇有机地结合起来进行仿真研究,以发挥不间分辨率模型的优贽,对提高仿真的真实性、灵活性、可用性和可重用性具有重要意义。该文首先分析了基于兰彻斯特方程的聚合级兵力作战模型和实体级高分辨率作战模型各自的优势和不足,提出将两种不同分辨率的模型联合起来,以提高仿真结果的可信性,并给出了具体的实现方案。     

卫星网联合定轨的多结构非线性参数建模及精度仿真

基于双星定位系统的多近地卫星的联合定轨,实际上属于多结构多参数非线性回归模型及其参数估计方法研究的范畴.据此建立了基于双星定位系统的近地卫星网联合定轨的多结构非线性回归模型,通过引入加权因子讨论定轨模型的加权与参数估计问题,设计了卫星网联合定轨的多结构非线性回归模型的最优加权算法,并进行了两类仿真实验.仿真计算结果表明...     

基于CFD的滑靴副多场耦合特性研究

滑靴副作为斜盘式轴向柱塞泵的主要摩擦副之一,长期工作于高速、高压、高温等一些复杂极端环境中.本文建立了滑靴副中流场的基本控制方程,构建了滑靴副多物理场耦合的有限元模型,通过CFD技术对滑靴副流场进行模拟分析,并在此基础上对滑靴副流-固-热多物理场耦合进行仿真,得到不同工况下油液的压力场和速度场的变化规律以及流体的压力和温度对滑靴副的总变形量、应力的影响.结果表明,随着工作压力增大,油液在阻尼管路中压力损失增加,油腔内涡旋个数及尺寸增大.除此之外还发现滑靴副变形量和最大应力对油液温度较为敏感.本文工作为滑靴副的结构设计提供了一定的技术支持,并且对于提高滑靴副的整体性能有着重要的意义.     

三效催化转化器结构与性能耦合仿真研究

压力损失、废气转化率是三效催化转化器(TWC)的重要性能指标,与结构(如入口扩张角、载体长度、载体截面形状等)相互耦合.通过建立三效催化转化器物理模型与工作过程数学模型,提出了基于TDMA方法的流动与传热方程解法及基于速度与压力修正的动量方程解法,设计了仿真流程.三效催化转化器结构、流速、压力损失与转化率的耦合仿真表明:扩张角越大,在同一半径处,排气流速越大;同一截面,半径越大,流速越低;体积一定,相同的半径处,载体越长,流速越高;载体截面积不变,椭圆率e越大,流速越高;入口流速越高,压力损失越大;体积一定时,小截面长载体比大截面短载体三效催化转化器的转化率高;减小椭圆率可提高三效催化转化器转化率.研究结论为三效催化转化器结构优化和性能改进提供依据,具有重要的实际应用价值.     

电液耦合转向系统建模与控制方法研究

电液耦合转向(EHCS)系统是同时具备电动助力和液压助力的新型转向系统,是提高商用车转向性能的一种方案.目前该系统工程化缺乏理论研究,为满足转向系统转向路感、转向轻便性、操纵稳定性及主动回正等性能要求,提出基于助力特性曲线设计,结合模糊PID控制的双层控制策略.完成控制器设计以后,在分析系统各部分数学模型基础上,构建了Simulink/Trucksim联合仿真模型并对结果进行仿真.结果 表明:模糊PID控制下不同车速的电机实际电流跟踪性能满足要求,设计的助力特性使EHCS相较于传统转向系统具有更好的转向性能,验证了控制策略的有效性.     

基于索-梁结构的斜拉桥非线性振动仿真研究

本文建立了索-梁结构的有限元模型,对斜拉桥线性和非线性振动问题进行研究.首先对结构进行模态分析,发现结构振动表现出全局模态,局部模态以及混合模态,且索梁两者之间固有频率相互影响,对低阶频率影响较大,对高阶频率影响较小.其次,应用有限元软件对索-梁结构的自由振动和强迫振动进行仿真研究.结果表明：整个自由振动过程中频率有先增大后减小的趋势,且最终小于真实频率;在强迫振动中,观察到了丰富的非线性振动现象,包括索的亚谐波共振和内共振,与以往的实验和理论研究结果定性上得到验证;为斜拉桥全桥非线性动力学分析提供参考.     

联合战斗的复杂网络多Agent建模与仿真研究

当前军队正处于从机械化向信息化转型的关键时期,部队的基本作战模式相应地由合同战斗向联合战斗转变,科学地把握联合战斗的特点和规律,是军队履行好新世纪新阶段历史使命的必要前提。面向未来从信息化作战要求,运用复杂网络理论,构建了联合战斗的复杂网络多Agent模型体系,分析了作战单元关系网络的形成机制,建立了联合战斗系统的Agent模型,并给出了Agent的决策函数和火力损耗分形算法,建立了联合战斗多Agent仿真平台,为联合战斗问题研究开拓了新的途径。     

FCM燃料热-力耦合行为仿真建模和计算方法

为评估全陶瓷微封装（fully ceramic micro encapsulated, FCM）核燃料的性能,研究由三层各向同性碳包覆（tri structural isotropic, TRISO）燃料颗粒弥散于碳化硅（SiC）基体形成的柱状芯块的填充算法,开发相应的微观结构生成程序,利用并行有限元法对FCM核燃料的热 力耦合行为进行初步分析。结果表明,基于等球Packing的TRISO燃料颗粒填充算法可以快速生成高体积比的FCM燃料结构,基于共轭梯度迭代的隐式有限元法在求解大规模热 力学耦合问题时具有较高的效率和稳健性。本文方法可用于该核燃料每个颗粒和基体内部温度与应力分布的详细计算。