二维不可压缩Navier-Stokes方程的并行谱有限元法求解

针对不可压缩Navier-Stokes （N-S）方程求解过程中的有限元法存在计算网格量大、收敛速度慢的缺点,提出了基于面积坐标的三角网格剖分谱有限元法（TSFEM）并进一步给出了利用OpenMP对其并行化的方法。该算法结合谱方法和有限元法思想,选取具有无限光滑特性的指数函数取代传统有限元法中的多项式函数作为基函数,能够有效减少计算网格数量,提高算法的精度和收敛速度;利用面积坐标便于三角形单元计算的特点,选取三角单元作为计算单元,增强了适用性;在顶盖方腔驱动流问题上对该算法进行验证。实验结果表明,TSFEM较传统有限元法（FEM）无论是收敛速度还是计算效率都有了显著提高。     

基于SPH与FEM的结构入水分析方法

建立基于光滑粒子动力学（smoothed particle hydrodynamics, SPH）、有限元法（finite element method, FEM）和无反射边界耦合的结构入水分析方法,将无限水域利用无反射边界条件截断成有限水域,将有限水域分为流体变形大的SPH区域、流体变形小的FEM区域和声学流体FEM区域,结构用FEM离散。采用通用接触算法模拟SPH与FEM的耦合,采用声固耦合方法处理FEM区域之间的耦合,建立流固耦合的SPH FEM分析方法。该方法结合SPH模拟大变形的优点和FEM的高效性,可实现含自由液面变形、液体飞溅和无限水域等特点的流固耦合问题的模拟,为结构入水分析缩小离散区域、降低自由度和SPH粒子数等提供一种有效的分析方法。     

扩展的多尺度有限元法基本原理

阐述一种适用于非均质材料力学性能分析的扩展的多尺度有限元法（Extended Multiscale Finite Element Method,EMsFEM）的基本原理．该方法的基本思想是利用数值方法构造能反映胞体单元内部材料非均质影响的多尺度基函数,在此基础上求得粗网格层次的等效单元刚度阵,从而在粗网格尺度上对原问题进行求解,很大程度地减少计算量．以该方法进行的具有周期和随机微观结构的材料计算示例,通过与传统有限元法的结果比较,说明这一方法的有效性．EMsFEM的优势在于,能容易地进行降尺度计算,可较准确地求得单元内部的微观应力应变信息,在非均质材料强度和非线性分析中有很大的应用潜力．     

Navier-Stokes方程的三种两层稳定有限元算法计算效率分析

讨论分析了定常Navier-Stokes（N—S）方程的三种两层稳定有限元算法．它们将局部高斯积分稳定化技术和两层算法的思想充分结合,采用不满足Inf-Sup条件的低次等价有限元P1-P1或Q1-Ql对N—S方程进行数值求解,在粗网格上解定常N—S方程,在细网格上只需求解一个Stokes方程．误差分析和数值实验都表明,当它们的粗、细网格尺度比分别为H=h1/3。｜logh｜-1／6,H=O（h1／2）和H=O（h1/2）时,它们与在细网格上的标准有限元算法具有相同的收敛速度．而两层稳定有限元算法却节省了大量的计算时间．相比之下,简单两层稳定有限元算法具有更高的计算效率,Oseen两层算法次之,Newton两层算法较低．而且进一步发现较小粘性系数对Newton两屡算法数值精席影响较大．     

数值稳定的可展网格仿真方法

动态可展曲面是采用哈密尔顿原理的一类新型动态模型。详细论述了这类动态模型的数值计算引擎。大量实验结果表明:(1)光滑和褶皱的可展曲面都可用动态网格模拟;(2)传统的挑战性问题如纸张褶皱仿真和塑性服装建模等都可用动态网格以稳定、快速的方式进行计算。     

非定常不可压Navier-Stokes方程的高效和稳健的差分格式Ⅰ

1．引言非定常不可压Navier－Stokes（INS）方程，其连续方程以约柬条件出现，给数值解带来很大困难．虽然它的求解已研究三十多年，但仍存在很多基本问题．我们的目标是“高效”和“稳健”（robust）的差分方法·所谓“高效”，即方法是隐式的并在光滑的非均匀网格上至少有M阶精度（空间和时间）·另外，投影步的压力Poisson方程有专门的快速解法．所谓。稳健’，，在本工作中指：用适当的空间网格距和时间步长，计算方法能捕捉高ffe非稳定流的主要特征．INS方程空间差分化后（固定空间网格）；是微分代数方程（differentialalgebraice…     

基于边光滑有限元法的剪切变形板几何非线性分析

为改善在计算板的几何非线性问题时有限元法系统过硬的数值缺陷,提高计算精度,在考虑剪切变形的yon Karman假设下,基于全拉格朗日描述方法,将边光滑有限元法应用于板的几何非线性分析.计算公式基于1阶剪切变形理论,并采用离散剪切间隙有效地消除剪切自锁.在三角形单元的基础上进一步形成边界光滑域,在每个光滑域内对应变进行光...     

磁盘机流体动压轴承FEM仿真的优化设计

将Taguchi方法与有限元法（FEM）相结合，对流体动压轴承（HDB）进行优化，使优化时间缩短到可以接受的范围，使整个HDB设计有了一套较完整的仿真工具。     

基于ANSYS软件的磁浮列车直线感应电机的电磁场及电磁力分析

本文简述了应用于中低速磁浮列车的直线感应电机的原理和电磁场的数学推导，采用有限元法分析了直线感应电机的电磁场，获得了磁力线分布、气隙磁感应强度的矢量分布和电磁力等磁场参数，与理论推导所得到的结果相比较，仿真数值分析结果在一定的误差范围内与其一致。     

基于FDTD的三维全波电磁分析软件及工程应用

介绍三维全波电磁分析软件的算法实现和主要功能,软件包含电磁建模和FDTD数值求解两大模块,可用于射频微波等系统的电磁场分析和设计。自动进行满足FDTD算法条件的均匀和非均匀网格划分,生成描述介质、网格、边界条件、激励源设置等所需的数据文件。通过对目标物体进行平移、旋转、缩放等操作可以进行实时观察与修改,具有较强的电磁建模效率和三维可视化效果,实现了计算区间内电磁场的动态变化演示。通过在实际工程中的应用,以及和商用软件HFSS的对比,验证了软件的功能和应用价值。     

生鲜产品的纯电动冷藏车配送路径问题研究

根据生鲜产品和纯电动冷藏车的特性，研究了供应商使用同一车型的纯电动冷藏车给需求多样化的零售商配送生鲜产品的路径优化问题，考虑了车辆在行驶途中可以多次前往充电站充电以及零售商对于被服务时间的要求，以总配送成本最小为目标，构建了有客户软时间窗约束和车辆里程约束的生鲜产品配送路径问题的数学模型，以Solomn标准算例为基础构造算例，并设计了蚁群算法对模型进行求解，得到了包括充电计划在内的车辆路径方案，并与传统冷藏车配送路径方案相比较，结果发现两种方案的总成本相差不大，纯电动冷藏车虽然路线长度更长，但是可以减少温室气体的排放，运输成本较低，并且享有政府补贴，更加符合供应商的需求。     

基于CompactRIO的嵌入式车载电性能测试系统研发

整车电性能测试是汽车电源系统性能测试、电子控制器测试以及电气部件测试的总称,对车辆的启动、制动、转向以及安全行驶至关重要.研发一种基于CompactRIO的嵌入式车载电性能测试系统,详细阐述了该系统的结构设计和软硬件实现方法.该系统与传统的测试系统相比,能够缩短测试准备时间,抵抗恶劣工作环境并且安装简单、测量精度高.通过对实车测试,证明该系统可以实现准确评定车辆电能分配是否合理,电性能安全系数是否达标.     

基于偏振光辅助定向的车辆自主式导航方法研究

针对车载惯性导航系统运动学辅助算法中, 航向角误差发散,无法长时间得到高精度、高可靠性导航参数的问题,提出一种基于大气偏振光分布规律高精度定向的运动学辅助惯导精度提高算法。通过车载偏振光传感器系统测量解算获得的航向角信息和车辆动态数学模型提供的虚拟位置与速度观测量,与惯性导航系统的输出一起,利用多源信息融合技术进行导航参数的滤波估计,结果能实时反馈校正惯性导航系统和车辆动态数学模型。通过计算机仿真与分析表明,该改进的惯性导航系统辅助方法能够有效抑制航向角误差发散,定位精度较纯惯导及传统惯导运动学辅助方法显著增强,且对最终实现陆地作战车辆精确可靠的自主导航定位具有一定的工程应用价值。     

基于无刷直流电机控制器设计

无刷直流电机具有运行效率高、调速性能好、结构简单、维护方便、运行可靠的优点,是电动汽车驱动系统的理想动力来源;安装在电动汽车上的驱动电机所处环境复杂,工况多变,启停频繁;然而,目前电机控制器响应速度慢、控制精度低、稳定性误差大、抗干扰力弱。为了解决这些难题,通过建立无刷直流电机的数学模型,研究电机的矢量控制算法基本原理以及实现方式,设计出了电流、转速双闭环的调速控制系统,通过引入先进的控制策略来提高控制器性能;最后,通过对无刷电机控制器进行实际测试,实验结果表明,与传统 PID 控制相比,在相同的调整频率下。本次设计的控制器具有调节时间小,调速范围广,转速波动小的优点,验证了设计的可行性。     

纯电动车车身控制CANopen协议设计

针对纯电动汽车车身控制系统,提出其应用层CANopen协议的设计方案。分析车身控制系统中各电子控制单元的功能。根据 CANopen协议要求,设计各电子控制单元的网络管理报文对象、过程数据对象、服务数据对象、特殊功能对象。通过CANoe软件及其组件CANoe.CANopen建立纯电动汽车车身控制CANopen网络仿真平台,采用CAPL语言编写程序模拟真实节点功能,运用Panel Editor软件编辑控制面板。仿真结果表明,CANopen协议可以满足纯电动汽车车身控制系统的控制需求。     

基于滚动优化和能量回收的V2I电动汽车决策

通过对标准新欧洲汽车法规循环(NEDC)工况的分析,提取出NEDC工况中的实时交通信息,分析不同驾驶状态对于车辆能耗的影响,提出一种新的基于实时交通信息的适用于V2I车辆的测试工况;结合电动汽车能量回收的优点,考虑电池-电机-制动特性约束,设计多源信息融合框架下的制动力分配策略;结合模型预测控制(MPC)的滚动优化思想提出MPC软约束框架下的电动汽车V2I最优控制策略;在AMESim & Simulink联合仿真平台上进行高精度纯电动车整车建模和MPC最优控制器的设计;对优化后车辆和未优化的车辆进行仿真对比验证,结果表明:结合道路交通信息进行最优决策的V2I纯电动车辆可有效降低车辆运行中的启停频率,减少整车能耗、车辆加速度和冲击度幅度,并显著提高整车经济性和舒适性.     

基于模糊神经网络优化扩展卡尔曼滤波的锂离子电池荷电状态估计

电池荷电状态(state of charge,SOC)的精确估计是判断电池是否过充或过放的重要依据,是电动汽车安全、可靠运行的重要保障.传统基于扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的SOC估计方法过度依赖于精确的电池模型,并且要求系统噪声必须服从高斯白噪声分布.为解决上述问题,基于模糊神经网络(fuzzy neural network,FNN)建立模型误差预测模型,并藉此修正扩展卡尔曼滤波测量噪声协方差,以实现当模型误差较小时对状态估计进行测量更新,而当模型误差较大时只进行过程更新.仿真和实验结果表明,该算法能有效消除由于模型误差和测量噪声统计特性不确定而引入的SOC估计误差,误差在1.2%以内,并且具有较好的收敛性和鲁棒性,适用于电动汽车的各种复杂工况,应用价值较高.     

电磁钳盘式制动器驱动机构的磁路仿真研究

针对传统曳引式电梯制动器安装在顶层且尺寸和重量大的缺点,结合车用电磁盘式制动器的工作机理,提出一种适用于直驱电梯的新型电磁制动器结构,得出该结构的等效磁路图.利用基尔霍夫定律和能量虚位移法,推导出此结构的数学解析式,讨论了在不同电流和位移情况下水平方向的电磁力数学表达式.通过有限元分析软件建立三维模型,对电流、位移关系的仿真值和计算值进行对比,多角度验证了电磁力数学公式的正确性,同时证明了该结构的可行性.     

虚拟仪器平台下的高精度铂电阻测温系统设计

通过对铂电阻测温与虚拟仪器的研究,提出了一套高精度多路温度自动测试系统的设计方案.着重从铂电阻非线性特征,温度信号调理电路和LabVIEW软件设计方面进行了阐述,并讨论了在复杂电磁环境下的EMc设计.该方案灵活可变,具有一定的扩展性和通用性,成功地应用于燃料电池汽车DC/DC变换器的温度测试系统中.