现代计算电磁学中的矩量法与快速算法

介绍了现代电磁理论中辐射散射问题的基于边界积分方程的矩量法.通过引入Krylov子空间迭代算法来求解矩阵方程,并使用快速多极子算法来加速计算矩阵向量积,可以使算法的空间和时间复杂度降为O（N15）.     

低雷诺数绕丝组件摩擦阻力研究

钠冷快堆在事故紧急停堆后,经过堆芯的一回路自然循环是堆芯燃料组件冷却的唯一途径,因此准确的预测自然循环条件下堆芯内钠流的流动和温度分布对钠冷快堆非能余热排出系统的设计具有重要意义.采用不同的绕丝棒束组件摩擦阻力计算关系式,使用子通道分析方法,对37棒燃料组件内流动与传热进行了模拟,并将模拟结果与实验数据对比,发现子通道...     

Krylov子空间算法的并行化策略研究

针对单机计算已不能满足求解大规模稀疏线性方程组的问题,提出一种Krylov子空间方法的并行化设计方案,改进之处在于用一次同步通信完成所有内积计算,改进后的算法降低了内积计算开销,提高了计算效率.     

基于可变预条件处理与Broyden修正技术的不精确牛顿法潮流计算

结合大规模电力系统修正方程组高维超稀疏性的特点,利用Krylov子空间理论,设计出了一种基于可变预条件处理及Broyden修正技术的不精确牛顿法.在重启动GMRES算法迭代求解线性方程组的过程中不断修正预处理子,使其逐步逼近雅可比矩阵的逆,从而改进现有预处理迭代算法的收敛速度.设计不同的预处理子比较不同预处理方法的收敛效果,以IEEE 118节点及IEEE 300节点电力系统为分析对象进行潮流计算.结果表明,可变预条件处理及Bryden修正算法较其他固定预处理算法具有较强的自适应性以及更好的收敛性,对于提高电力系统潮流计算的计算速率十分有利.     

快速单边补偿逼近幂迭代子空间跟踪

针对子空间估计与跟踪问题,在快速逼近幂迭代子空间跟踪算法的基础上,得到了一种计算复杂度更低的快速子空间跟踪算法——快速单边补偿逼近幂迭代子空间跟踪算法.该算法采用与Badeau等人不同的逼近方式,简化了互相关矩阵的迭代计算,从而达到降低计算复杂度的目的.实验结果表明:该算法的最大主角性能远远优于PAST子空间跟踪算法,与FAPI和OPAST子空间跟踪算法相当;在正交误差度方面,其正交误差度优于FAPI子空间跟踪算法,远远优于PAST子空间跟踪算法.     

棒束通道单相流数值方法应用特性

为改善压水堆棒束通道单相流与传热的数值计算效率和精度,在不同工况下对无格架四通道及带交混翼格架的5×5棒束通道模型进行数值模拟．采用高质量壁面函数网格和低雷诺数网格,从传热(Nusselt数)及流动(二次流,湍流强度)两方面对不同湍流模型、近壁面处理和近壁面网格的应用特性进行了综合评估．分析表明,Nusselt数受湍流模型及近壁面处理的影响均较大,二次流和湍流强度则主要受湍流模型的影响．雷诺应力模型(RSM)相比于两方程涡黏模型能更准确地预测无格架通道中的二次流,但在格架下游二者无明显差异．所有模型中只有SST k-ω模型结合不同近壁面网格均表现良好．工程计算中使用SST模型加壁面函数网格的方法能同时保证计算效率和精度,数值研究则推荐采用SST模型加低雷诺数网格．     

液态铅铋合金在绕丝燃料棒组件中的水力特性数值模拟

为掌握液态铅铋合金在燃料棒组件中的流动特性,文中研究基于CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟,预测了层流及湍流工况下液态铅铋合金在绕丝燃料棒组件不同子通道内的速度分布以及压降变化.数值结果表明：从第二段螺距开始,速度与压降基本随螺距呈现周期性变化.此外,层流和湍流两种工况下,边子通道的平均速度均大于角子通道和中心子通道,但不同子通道间的压降变化趋势差异不大.为验证研究结果的可靠性,将模拟所得的压降结果分别与Engel关联式、Cheng关联式以及Novendstern关联式的预测结果进行对比,计算结果表明,层流状态下压降模拟值与Novendstern关联式计算结果更为接近;湍流状态下压降模拟值与Cheng关联式和Novendstern关联式的计算结果符合度较高.     

计算电磁学中稠密线性方程组的迭代求解

针对计算电磁学中产生的大型稠密复对称非共轭线性方程组。总结和讨论了这几年发展和流行的Krylov，子空间迭代算法和预条件技术．数据计算表明采用带双阈值的不完全LU分解(ILUT)预条件处理的BiCGSTAB和GMRES迭代方法比较适合求解计算电磁学中产生的大型稠密复对称非共轭线性方程组，它们不但可以获得较快的收敛，而且整个构建和存储代价也很小．     

步长和差分格式对一维非稳态导热数值计算的影响

以一个一维非稳态导热问题为例，研究了不同的步长和差分格式对计算结果的影响。研究表明：空间步长不能选得过大，否则会使得网格数较少，计算误差增加；空间步长一定时，计算结果随傅立叶数变化而波动，且波动幅度因空间步长的增加而加剧；空间步长大时，从显式格式、Crank-Nicolson格式到全隐格式的计算精确度逐渐变差。另外，显式格式计算结果的合理性较强依赖于傅立叶数的取值；Crank-Nicolson格式只在空间步长较大时，才显示出这种依赖性；而全隐格式没有此类问题。     

边光滑有限元-边界元耦合法计算二维瞬态涡流场

为了提高二维瞬态涡流场的计算精度与速度,结合边光滑有限元法计算精度高和边界元法占用计算机内存少的优点,提出一种基于边光滑有限元法——边界元法相结合的混合算法(ES-FEM-BEM)来计算二维瞬态涡流场.在相同网格划分密度下,相较于传统的有限元-边界元耦合算法(FEM-BEM)而言,该混合算法具有明显提高计算精度的优点.同时建立了二维脉冲线圈-铝板模型,并对铝板表面的磁场强度进行计算.结果表明:在网格划分密度相同的情况,ES-FEM-BEM的计算结果与测量结果的最大相对误差只有3.4%,而FEM-BEM的计算结果与测量结果的最大相对误差达到31.8%.基于边光滑有限元法和边界元法耦合的混合算法,可为瞬态开域涡流场分析提供重要的参考依据.     

肺介质中光子剂量算法在不同能量下的计算精度差异

建立一包含肺介质的水模体,分别用笔形束（PencilBeam,PB）算法、卷积叠加（Convolution—superposition,CS）算法和蒙特卡罗（MonteCarlo,MC）模拟计算lcm×1cm到7cm×7cm射野条件下,6MV和15MV光子在该模体中的百分深度剂量和离轴比,并以MC模拟为标准比较其计算误差．结果表明肺介质中,笔形束算法计算精度总体上随能量的增加降低,卷积叠加算法计算精度受能量影响不大．     

基于子空间跟踪的盲多用户检测算法

基于修正的最小均方误差(MMSE)准则,提出了一种适用于多径衰落信道中的同步DS-CDMA盲自适应多用户检测算法。该方法使用了一种改进的信号子空间跟踪算法,将内部模型法则与PAST算法相结合,并在每一次自适应迭代中对信号子空间正交化,解决了传统算法因引入特征值估计误差而导致检测性能下降的问题,提高了算法的跟踪精度和鲁棒性,且计算复杂度较低。仿真结果验证了本文算法的有效性。     

一种改进迭代误差分析端元提取算法

迭代误差分析(IEA)算法是应用比较广泛的端元提取算法之一,针对IEA端元提取算法计算量大的缺点,从减少参与迭代过程中的像元数目进行改进。根据凸面几何理论,混合像元位于其端元构成子空间内部,这部分像元到其端元正交子空间(OSP)投影值理论上为零,在迭代求下一个端元过程中,可以将这部分无用像元去除,从而减少每步迭代过程像元数目。采用模拟数据和真实高光谱数据进行实验,证明改进算法与原算法提取端元精度相同,随着端元提取个数的增多,参与迭代过程的像元数目逐次减少,比原始的IEA端元提取算法减少了计算时间。     

电大尺寸导体附近线天线的辐射方向图快速计算

采用电场积分方程，准确地计算了电大尺寸导体附近线天线的辐射方向图，利用快速多极子算法加速了数个迭代求解过程中的矩阵和矢量相乘。数值计算结果表明，这种结合预处理共轭梯度法、快速傅里叶变换以及后期迭代的快速多极子算法，其计算效率远远高于一般的矩量法，是一种非常有效的求解电大尺寸复杂电磁问题的方法。     

一类Krylov子空间方法在求解Sylvester方程的应用

提出了一种求解Sylvester方程Ax＋XB=EFT的块Krylov子空间方法。当矩阵A和B非常大，并且右侧的的秩很小时，给出如何求解精确低秩近似解。理论结果和数值实例证明了方法的有效性。     

二维面阵子空间重构快速估计方法

针对当前进行二维面阵高精度波达方向估计时计算复杂度较高的问题,提出了一种适用于二维面阵的高精度低计算复杂度的快速估计方法。这种方法首先利用面阵子阵间的旋转不变关系完成二维角度预估;然后将预估角度作为先验信息,利用子阵的信号子空间重构面阵的信号子空间,并进行梯度搜索,实现对二维角度的精确估计。其中,利用子阵的信号子空间对面阵的信号子空间进行重构,有效地降低了进行子空间估计时的计算复杂度;采用梯度搜索的办法进行局部搜索,使得搜索时的计算复杂度大幅下降,获得了与经典二维MUSIC算法一致的估计精度。计算机仿真结果验证了所提算法的有效性。     

基于特征优化与深层次融合的目标检测算法

针对单阶段多边框检测算法(SSD)存在对小目标检测误差较大的问题,提出基于特征优化与深层次融合的目标检测算法,通过空间通道特征增强(SCFE)模块和深层次特征金字塔网络(DFPN)改进SSD. SCFE模块基于局部空间特征增强和全局通道特征增强机制优化特征层,注重特征层的细节信息;DFPN基于残差空间通道增强模块改进特征金字塔网络,使不同尺度特征层进行深层次特征融合,提升目标检测精度.在训练阶段添加样本加权训练策略,使网络注重训练定位良好的样本和置信度高的样本.实验结果表明,在PASCAL VOC数据集上,所提算法在保证速度的同时检测精度由SSD的77.2%提升至79.7%;在COCO数据集上,所提算法的检测精度由SSD的25.6%提升至30.1%,对小目标的检测精度由SSD的6.8%提升至13.3%.     

结构动态优化的状态空间混合法

本文提出了一种新的动态优化方法——状态空间混合法。它以梯度投影法为基础将数学规划法和优化准则法结合起来,推导了迭代方程式,确定了加权矩阵和迭代步长的表达式。作者研制了这种算法的通用计算机程序,给出了计算实例结果,并以槽钢作柱、厚钢板作梁,设计制作了原始和优化框架模型,对模型进行了稳态正弦激振试验和瞬态脉冲激振试验。计算和试验表明,该算法收敛快,计算精度高,通用性好,有实用价值。     

激波/边界层干扰流动数值模拟格式的应用研究

通过Newton类型的伪时间子迭代格式实现第n时间层至第n 1时间层的精确推进，发展了一种具有二阶时间精度、全隐式LU-SGS-τTS方法求解雷诺平均Navier-Stokes方程组(RANS)；同时还对比了显式四步R-K-τTS和原始LU-SGS方法的计算结果。采用改进的Jameson中心、Van Leer和Roe格式对N-S方程组的对流项进行空间离散；迎风格式通过MUSCL插值提高格式精度，并采用光滑且连续可微的通量限制器消除求解过程中的数值振荡。利用上述时间方法和空间格式进行组合，分别对二维翼型、三维机翼激波／边界层干扰流动中的几个极具挑战性的状态进行模拟，通过结果相互间及与实验结果的对比，对它们作出评价。     

基于集中参数模型的冷凝器稳态仿真改进算法

根据目前冷凝器的稳态集中参数法仿真算法流程简化出一种改进的算法流程，新算法减少了迭代层数，降低了计算量，缩短了收敛时间，同时提高了程序的稳定性和健壮性．将新算法应用于某壳管式水冷冷凝器的仿真计算中，仿真结果与实验结果的对比表明，新算法在简化仿真流程的同时，精度也能得到保证．