一维带限Weierstrass分形粗糙地面电磁散射的FDTD研究

采用一维带限Weierstrass分形函数模拟了实际的粗糙地面,应用时域有限差分方法研究了一维分形粗糙地面电磁散射特性,计算了分形粗糙地面散射的双站散射系数,得出了散射系数随散射角和入射波频率变化的曲线,讨论了高度起伏均方根、分维数、土壤湿度、入射波频率、入射角等参数对散射系数的影响,得到了一维带限Weierstrass分形粗糙地面电磁散射的特性。数值计算结果表明各参数对散射系数均有显著影响,入射波不同极化方式下的散射系数也有明显的变化。     

用有限元法求解二维电磁场时半周期性边界条件的程序化处理

本文介绍一种整体处理半周期性边界条件的方法。在网格剖分及其信息形成时,附加适当的规定,半周期性边界条件的处理可方便地在计算机中实现。本文对该程序化处理方法的原理及其在一维压缩管存贮系数矩阵中的实现进行了详尽的论述,并用 FORTRAN 语言编制了处理程序。     

适用于机电波传播的电网框架结构模型

传统机电波理论将实际电网建模为整个二维空间的连续体模型,将机电波处理为二维平面波。这与实际电力系统情况不完全相符,因此不能真实反映实际电网中机电波传播的特性及现象。为此提出一种全新的由一维均匀参数段按照电网拓扑关系构建的电网框架结构模型。首先分析了实际电网中机电波传播过程的特征,提出电网边界的无反射性、扰动传播距离与地理距离的非一致性以及电网介质的分层特性。在此基础上,将一维链式电网中发电机转动惯量作用域的概念推广到实际电网,提出沿传播路径逐级对称分布转动惯量的等效化处理方法,从而构建了具有分段均匀参数特征的电网空间框架结构模型。进一步采用状态传递矩阵证明了转动惯量等效处理方法的正确性。最后,在PSD-BPA软件中进行IEEE 14节点系统仿真,验证了所建模型与实际电网模型的等效性。     

SV波斜入射下高拱坝地震反应分析

基于黏弹性人工边界结合显式有限元法的时域波动分析方法,通过三维平面地震波倾斜入射的输入方法,结合小湾拱坝研究了SV波斜入射对拱坝地震反应的影响。结果表明:SV波斜入射角度对拱坝地震反应的影响规律与P波斜入射作用下的情况有着显著的不同,SV波斜入射角度对拱坝抗震安全性起控制作用部位的低频区的幅值放大系数影响显著,顺河向入射时,幅值放大系数随着入射角度的增加而显著减小;横河向入射时,幅值放大系数随着入射角度的增加而显著增大。     

储热罐热分层动态特性分析

储热罐在一定程度上可提高热电联产机组的调峰灵活性,但储热罐的储热性能受罐内斜温层的影响,需要分析储热罐在运行过程中的斜温层特性。本文根据能量平衡方程建立了储热罐一维非稳态模型,在模型中引入混合因子的概念,利用一维非稳态热传导的隐式差分方程对模型进行数值求解,研究了不同混合模式与不同混合强度对储热罐斜温层的影响。以充热过程为例,分析和对比了不同混合模式下,斜温层观测区的温度分布以及斜温层厚度随充热时间的变化。结果表明:斜温层厚度随储热罐运行时间的增加而增加,且增速逐渐减缓。储热罐入口段混合强度对斜温层厚度发展影响最大;混合因子的取值越大,相同工况相同时刻斜温层的厚度越大。该模型运行稳定计算速度快,可以较好地反映出斜温层厚度的变化,为机组高效安全灵活运行提供指导。     

小型永磁体空间磁场三维测量技术的探讨

随着电工产品的小型化、微型化,对其所含的永磁体进行磁场测量的难度增大。提出了一种采用3个一维霍尔探头进行三维测量小型永磁体空间磁场的方法。基于该方法所设计的测量系统具有实时显示和绘制空间场强、自动化程度高、灵活性强、测量盲区小等特点,适用于工程实际中永磁体磁特性及充磁效果的检测。     

结构参数对储热罐动态特性的影响

为了提高储热罐的储热性能,优化储热罐结构参数,基于储热罐一维非稳态模型,对储热罐内温度场进行了分析。开展了以入口模式、径高比、管径比、储热罐总体积为优化参数、以温度分层效果作为储热性能指标的数值计算,并通过斜温层厚度和?效率分析讨论了各个参数对温度分层效果影响的显著性及其变化规律。结果表明:入口模式是对储热性能影响最大的因素。相同形状的储热罐,采取冲击入口能获得最大的?效率。无论哪种入口模式,斜温层都呈现出高温部分厚、低温部分薄的现象。采用冲击入口时,增大管径比或者减小径高比可以明显提高?效率,但储热罐总容积的变化对温度分层效果影响不大。研究为储热罐设计和优化提供参考。     

斜温层储热罐内自然分层过程及对其厚度影响的研究

合理的斜温层储罐内部自然分层过程控制手段有利于降低储罐内部斜温层的厚度,从而可间接提升储罐热电解耦能力。基于计算流体力学(CFD)对采用了一种新型布水器的斜温层储热罐(直径30 m)内部在不同入口流速下的流动及传热特性进行了数值研究。基于k-ε湍流模型研究了储罐储热过程中斜温层的形成和增长,获得了斜温层在形成过程和生长过程中的厚度变化规律,并研究了入口流速对温度分层过程和斜温层厚度的影响。结果表明,在储热过程中,斜温层形成后其厚度先减小随后基本不变。在相同的布水器尺寸和罐体结构下,斜温层的形成速率随入口流速的增加而增大,斜温层形成后的厚度随入口流速的增加先减小后增大。研究结果可为同类型斜温层储罐的操作提供指导,并为设计中控制斜温层厚度提供参考。     

分形地面与半埋矩形截面目标复合电磁散射FDTD研究

采用一维带限分形函数模拟实际的粗糙地面,应用时域有限差分法研究了一维分形地面与半埋矩形截面目标复合电磁散射特性,得出了复合散射系数随散射角变化的曲线,分析了分形地面粗糙度参数、土壤介电参数、目标几何参数等对复合散射系数的影响,得到了分形地面与半埋目标复合电磁散射的特性.数值计算结果表明复合散射系数受地面粗糙度参数影响明显,目标表面散射波对表面镜反射方向复合散射系数影响较大.     

戈兰滩水库垂向水温分布预测

针对戈兰滩水库水文分层特性，采用一维垂向水库水温数学模型进行该水库的水温分布一预测。该模型充分考虑了入流、出流、垂向扩散等影响因素。对平水年进行水温分布预测，预测结果较好的反映了戈兰滩水库的实际状况，也与水温分布类型判别结果相吻合，因此是合理的，可供对坝体进行应力分析时采用。     

Numerical study of electromagnetic wave propagation through layered structures with chiral media

In this paper, the characteristics of layered structures (photonic or electromagnetic bandgaps), including chiral media, are studied by means of two different numerical methods, one in the time domain (finite differences in the time domain, FDTD) and the other in the frequency domain (coupled‐mode method, CMM). The results (reflection and transmission coefficients for a plane wave normally incident over a layered structure) obtained by means of both well different techniques are practically identical. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

超音速弹丸斜入射脱靶量计算方法

针对常规武器超声速弹丸斜入射脱靶量测试问题,提出了一种基于传感器阵列的解算算法。该算法由不共面的n(n≥4)个传感器用最小二乘法确定弹道线上的第一个点,在确定弹道线上第二个点时首先分析了斜入射时的空间几何关系,然后提出了基于网格的空间搜索方法,同时基于相关系数最大和2-范数最小构造了一种判别准则,最后建立了局部弹道线方程,由弹道线方程和靶标坐标确定脱靶量。试验数据结果表明:方位角和高低角精度优于6°,脱靶量<5 m时,脱靶量误差优于0.2 m,脱靶量>5 m时,脱靶量误差优于脱靶量的6.0%,可以应用于实践中,精度满足工程要求。     

Modelling dispersive dielectrics in TLM method

The TLM method, being a time domain method, cannot deal directly with frequency dispersive media. A way for modelling such media, for instance, dielectric dispersive ones, is proposed, starting from the causality relationship between field vectors D and E , which is discretized over the same space–time mesh as the three‐dimensional TLM mesh (in our case, with HSCN node). This leads to adding, at each node on the network, three voltage sources (one for each field component), their value depending on the previous instants. The method is validated by computing the reflection (magnitude and phase) coefficient at normal incidence at an air–dielectric interface, for different dispersive behaviours of the dielectrics. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

三电平NPC逆变器的一种空间分区矢量提取的SHEPWM调制策略

深入分析基本空间矢量SV与特定谐波消去SHEPWM之间的内在联系,提出三电平NPC逆变器的一种基于空间分区矢量提取的SHEPWM调制策略,推导出空间电压矢量PWM的三相等效调制波规则采样的开关角矩阵,得出基本空间矢量SV的选用与规则采样的运算关系以及SHEPWM的脉冲状态由基本SV组成的矢量序列特殊解。在此基础上,在三电平NPC逆变器的矢量空间六边形所分区的两电平六边形中,研究SHEPWM脉冲序列的空间电压矢量组成的扇区分布,并提取相应的基本SV,求解作用时间。SHEPWM的脉冲状态由空间分区提取的基本SV矢量序列运算合成而实现,避开了其开关角非线性超越方程组的求解,并具有同样的消谐效果且便于实现。     

Study on frequency selective characteristics of the microstructure metallic grating in terahertz frequency range based on the hybrid implicit explicit‐pseudospectral time domain method

In this paper, a hybrid implicit explicit‐pseudospectral time domain method is presented to simulate the microstructure metallic grating. The time step size in this method has no relation with the fine spatial discretization, and the spatial discretization along the electrically large direction only needs two cells per wavelength. The three‐dimensional formulas of the method are presented, and the time stability condition of the method is demonstrated. Numerical results show that the memory requirement of the hybrid implicit explicit‐pseudospectral time domain method is reduced by 50% compared with the finite difference time domain method and the computation time is almost 1/40 of that of the finite difference time domain method. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

Fourth‐order hybrid implicit and explicit‐FDTD method

A fourth‐order hybrid implicit and explicit finite‐difference time‐domain Method has been presented in this paper. This new method investigates the use of a second‐order accurate in time and a fourth‐order accurate in space. The 2D formulation of the method is presented and the time stability condition of the method is certified. The maximum time step size in this method is only determined by one spatial discretization. The numerical dispersion is discussed. Numerical examples demonstrate that when this method is used to solve electromagnetic problems, higher computational efficiency and less dispersion error can be obtained by comparing with the traditional finite‐difference time‐domain algorithm. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

内蒙古电网500kV系统稳态特性及规划方案分析

以2012年内蒙古电网的网架结构和年度方式计算数据为基础,按时域和频域分别对2012年夏季方式下500kV系统的动态稳定特性进行了分析,得出结论:系统低谷负荷、山东电网外送、特高压联络线解列时,500 kV系统的动稳特性均有所下降.结合内蒙古电力公司对500kV网架发展规划的构想,对两种不同规划方案下的500kV系统的输送能力和解决窝电能力进行了比较,认为建设500kV系统南部通道较北部通道更有利于提高500kV系统稳定极限和输送能力,有利于解决系统窝电问题,结论可供电网规划部门参考.     

地震波斜入射对高拱坝地震反应的影响

高坝地震反应分析通常假定地震波垂直入射,在显式有限元法结合黏弹性人工边界的时域波动分析方法的基础上,建立了三维平面地震波倾斜入射的输入方法。采用所建立的斜入射输入方法,研究了地震波斜入射对小湾拱坝地震反应的影响。分析结果表明：与垂直入射相比,地震波倾斜入射可能显著增加对拱坝抗震安全性起控制作用部位位移、速度、加速度反应的频谱幅值放大系数,应该在拱坝地震反应分析中考虑地震波斜入射的影响。     

PML absorbing boundary condition for the integral‐based high‐order FV24 FDTD algorithm

An integral equations‐based perfectly matched layers (PML) implementation is presented for the highly phase‐coherent FV24 finite‐difference time‐domain (FDTD) algorithm. The implementation allows including field values off the grid axes in the split‐field PML formulation conserving in the process the continuity and phase coherency of the FV24 algorithm when modeling absorbing boundary conditions (ABCs). It also eliminates the need for cumbersome subgridded low‐order FDTD subregions that until now were required to model PML ABCs within integral‐based high‐order FDTD simulations. The developed approach was numerically tested and found to match the PML behavior of the standard FDTD method at normal wave incidence on ABC boundaries and exceeds it at highly oblique wave incidence. This development serves to improve the capability and practicality of the computationally efficient FV24 algorithm when modeling electrically large structures in 3‐D space. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.