一种新的材料微结构电磁场效应数值模拟方法

为了定量揭示材料微结构与入射电磁波引起的材料内电磁场效应之间的内在关联性,借助可以表征能量流动方向和大小的Poynting矢量,通过程序设计结合有限元数值模拟的方法实现了材料微结构电磁场效应的计算。建立了材料微结构电磁场效应数值分析有限元模型。在数值计算中,将Poynting矢量正交分解为三个不同方向分量,计算了材料微结构的吸收、透射和波源方向反射效应;根据Poynting矢量在反射方向的分量,计算了任意反射方向的反射效应。研究方法对任意微结构均具有适用性。     

单材料几何微结构设计研究综述

增材制造(3D打印)技术的快速发展促进了复杂几何结构在航空航天、辅助医疗、交通运输等工业生产中的应用.在自然界中广泛存在并具有优异物理性能的几何微结构可以通过3D打印的方式进行制备.如何设计几何微结构以达到特定物理性能目标的问题已成为计算机辅助设计、计算机辅助工程、机械工程与材料科学学科交叉的一项研究热点.本文对近年来面向单材料3D打印的几何微结构设计工作进行综述,系统地梳理了几何微结构的主要设计方法.首先,本文从几何约束和物理目标两个角度介绍了几何微结构的设计要求;随后将几何微结构单元的设计方法从优化方法、参数化方法和过程式方法三个类型分别进行了详细阐述与分析;此外,本文也对几何微结构单元在给定形状空间内的合成方法进行了总结.最后,本文对目前几何微结构设计研究中待解决的问题进行了讨论,并展望了可能的发展方向.     

管道漏磁检测的二维数值模拟研究

在管道漏磁检测中,缺陷的定量识别一直是个难题,运用有限元分析的方法,建立了漏磁场的数学模型,然后采用有限元分析软件ANSYS建立了漏磁检测装置分析的模型,并进行了二维静态情况的仿真,获得了不同缺陷所产生的漏磁信号,并把这些结果和实验结果进行了比较分析;从这些结果中可以得出了缺陷的特征与其所产生的漏磁信号的特征之间的对应关系,采用仿真的方法来研究漏磁信号的定量识别问题并取得较好的识别效果。     

插齿刀切削刃数值模拟的分析与计算

一、引言 获得高精度的机械加工表面直接与形成表面的方法相关。零件表面的解析描述不是通用的,所以必须根据具体情况采用专门的解析模型。对于非圆曲线轮廓零件,要根据零件图上已列出坐标绘出轮廓,这就要求用数值的方法来表示零件形状。在用刃口刀具连续切削时采用表面离散概念的方法,在数值计算方面已表现出很大的优越性。为了从离散表面的概念过渡到连续的概念,样条函数表面数值模拟是有效的方法。其表面应当是用参数样条描述的两族等值线,即曲面上一条剖线的等距线,按弦     

面向二维零质量射流的动网格数值模拟方法

为了研究零质量射流的作用机理和流场结构,发展了一套面向二维零质量射流的非结构化动网格模拟方法:采用控制容积法,引入动网格控制方程,并与任意曲线坐标系下矩阵形式的时均可压缩N-S方程组联合求解,迭代过程中采用弹性类推法进行动态网格更新.基于此方法,对二维零质量射流进行数值模拟,对计算获得的流场涡线和流线分布进行了分析和讨论,并与其他学者类似算例进行了比较,表明该方法能够合理揭示零质量射流的流场结构和作用机理,可实现二维零质量射流的数值模拟.     

铁电层状微结构材料的力电耦合场参数模拟

根据层状微结构材料的特性 ,给出层片电介质材料的力电边界条件 ;推导在外加力电载荷下 ,铁电单元体的力电响应关系以及其组成的各层材料的局部力电场 ,得到其解析解 ;计算不同铁电层体积分数和相对弹性模量情况下 ,对材料宏观载荷场的响应。随着铁电层体积分数的减小 ,电位移和应变响应的幅度都随着减小 ,而材料弹性模量的改变对材料的铁电性的影响相对较小 ,影响不显著     

数值模拟网格数据模型设计与实现

在等离子体动力学、电磁学理论等物理问题的数值模拟中,各类数值模拟程序产生了大量复杂结构的科学数据.一方面,计算程序需要以高效率的I/O方式存储数据,另一方面,数据需要在各类程序间很容易地交换与共享.随着数据的规模与复杂度不断增加,传统数据管理方式的局限性日益突出.为此,设计了面向计算物理领域的数据存储模型--数值模拟网格数据模型(JAD),引入元数据管理机制,对数值模拟程序数据对象进行抽象与封装,在HDF5软件库基础上实现了高层I/O函数库(JADLib),集成先进的数据存储技术,提供直观、易用的应用程序编程接口(API),使得数值模拟数据以统一格式高效率地存储.目前,JADLib已推广应用于高功率微波、惯性约束聚变等领域多个数值模拟程序中,与元数据管理系统(JADIS)、并行可视化系统(JaVis)建立了耦合,使得用户可以直接利用这些系统进行数据的浏览、分析及可视化,促进了应用程序间的数据共享.     

材料二维微结构仿真随机概率圆优化填充算法

几何建模是影响有限元法计算材料性能精确性的主要因素之一。利用圆等简单的几何实体近似模拟离散化实体效果良好,不仅能大量简化几何计算,还能构造出误差在可接受范围内的近似模型。材料特性不仅取决于平均颗粒尺寸,受颗粒尺寸分布的影响也十分显著。本文设计的随机圆填充算法保证了填充圆半径服从某一概率分布,重点分析了常规圆产生方法和依据干涉圆的干涉类型生成新圆。该算法不仅完全杜绝了圆的干涉还极大的减小了圆的相离,相对于现有的填充算法,填充度有了显著提升。     

内燃机中吸气和压缩过程的二维模拟

进行了发动机中空气吸气和压缩过程的二维计算机模拟．使用二维正交曲线坐标系以考虑燃烧室的复杂形状．采用SIMPLEC算法求解流体力学模型方程．论文中分别采用4个湍流模型：标准的k-ε模型,Realizable k-ε模型,雷诺应力模型和亚网格尺度模型．论文中对模拟计算的预测值进行了分析．计算出的流场与实验测定值进行了对比．通过模拟计算得到了内燃机中重要的流动图象．     

多层复合材料超声检测的数值模拟

介绍了超声反射法的基本原理及其特点,并利用有限元方法对超声检测过程进行了数值模拟。通过对接收信号的分析,可以看出超声波检测复合材料检测精度较高,检测效果较明显,可以准确地识别出是否存在缺陷以及判断出缺陷的位置。     

合金相变材料储热过程的数值仿真研究

传统低熔点相变材料,具有较小的导热系数,严重影响了相变储能装置的吸放热速率和储能效率.Cerrolow-136合金因其具有的良好导热性能和较低的相变点温及,在电子设备散热领域具有巨大的潜力.为了验证Cerrolow-136合金在强化换热方面的优势,首次采用数值仿真的方法对储热性能进行研究,并与石蜡的温控效果和相变过程进行对比.建立了三维相变储能装置的数学模型,利用焓-多孔理论分析相变材料的熔化过程.结果表明:Cerrolow-136合金相变材料相比较石蜡在温控能力和导热均匀性方面都具有较大的优势;在热流密度为1000～ 3000W/m2,环境温度为80℃的高温环境下,Cerrolow-136合金相变储能装置可确保在3988～9922s内将发热面温度控制在70℃以下.仿真结果为以后Cerrolow-136合金的应用提供参考.     

旁路放风系统的数值模拟磁

论文就高硫煤由于燃烧生成二氧化硫（SO2）对环境污染严重,同时因其可能产生大量硫会导致窑系统内结皮、结圈以致堵塞,影响水泥的正常生产,采用C FD技术对旁路放风骤冷混合器和分解炉进行了数值模拟。通过分析对比加入旁路放风前后,分解炉部分区域的壁面温度更高了,而且在分解炉燃料分解和燃烧区域,速度场变得更加紊乱了,而在圆筒中心线上部速度场反而均匀些。另外对分解炉‐旁路放风系统内SO2进行了分析,根据SO2组分分布可以看出,该系统对减少或者防止SO2的富集具有明显效果。     

瞬态冲击载荷作用下某装置失效分析及数值仿真

以瞬态冲击载荷条件下某装置失效的物理解剖描述为基础，通过MSC Dytran反复修正计算，再现装置及其部件变形、失效的全过程，确定用于装置数值仿真分析的初始及边界条件，为后续失效机理分析及结构优化打下基础．     

基于U3d的电缆射孔仿真培训系统的设计与开发

针对传统石油行业培训方式缺乏交互性且无法满足员工实践需求等问题,设计并开发了一套交互性较强的电缆射孔实训系统。描述了使用Unity 3D引擎开发仿真培训系统的设计思路,总结了系统中用到的三维模型压缩优化、碰撞检测、键盘交互等关键技术。该系统通过逼真的射孔施工虚拟环境,使员工达到身临其境的感觉,从而快速掌握培训内容,提高培训效率。该系统还能增加员工对所负责业务的熟练程度,降低由于错误操作造成安全事故发生的可能性。     

地下水模拟系统的设计与实现

地下水模拟系统是一个配有人机交互界面操作的二维地下水流模拟评价可视化专业软件.它为从事地下水数值模拟的专业人员提供了一个有效的模拟平台.它基于数值模拟算法建立相应的数学模型,从而再现了现实地下水流系统的运动.介绍了一个基于.Net开发平台的地下水模拟系统的设计与实现.描述了软件各个功能模块的作用,讨论了地下水数值模拟的...     

攻顶反坦克导弹实时仿真系统设计

采用以虚拟现实为基础的仿真技术辅助进行导弹设计和试验,已成为当代导弹研制的重要方法。本文介绍了在虚拟环境中,攻顶反坦克导弹实时仿真系统的总体设计。     

一种结合数值优化的PID控制器的设计与仿真

文中基于PID控制器的现状,提出将数值优化方法应用于PID控制器的设计之中,设计了一种经过数值优化改进的简单而有效的PID控制器。然后通过MATLAB仿真技术在一阶延迟过程模型的基础上对该控制器进行仿真研究,并将结果与应用变速积分PID控制方法的仿真结果做出比较,结果表明这种经过数值优化改进的PID控制器是有效的。     

双光子光存储扫描信号强度分布的计算机模拟

针对双光子光存储系统的单不束聚焦扫描方式,建立了一种离散的衍射光班计算模型,并实现了计算仿真计算,与传统计算方法相比,克服了“菲涅尔近似”或“夫朗和费近似”的限制,且对于大数值孔径物镜的情况与有效,实验结果表明,该模型可以快速实现存储介质内部不同记录层面上双光子记录信号强度分布的仿真计算。