深水湖泊水库水温数值计算模型研究

本文针对深水湖泊水库三维温度场计算量较大的特点提出了一种计算快捷的湖泊水库三维温度计算模型。该模型根据控制方程中各物理过程的变化特点采用算子分裂法求解,快过程采用隐式求解,慢过程采用显式求解,协调了不同物理过程模拟的时间步长;文中对σ坐标系下的斜压梯度力和水平扩散项的表达式采用z平面均值扣除法进行处理,提高了二者的计算精度,更加适合于湖泊水库的应用。文章最后采用两个算例对模型进行了验证,表明了模型的有效性和实用性。

近岸海浪几种数值计算模型的比较

除了统计模型,目前可用于近岸海浪计算的主要模型基本上可以分为Boussinesq方程、缓坡方程、能量平衡方程三大类。本文在对这三类模型作简要介绍的基础上,对它们用于近岸波浪计算各自存在的优缺点作了较为详细的比较,然后综合这三类模型的优点,根据目前我们所掌握的一些先进的海浪计算方法,提出一种比较实用的计算模型。

正方形排布管束流体弹性不稳定性数值计算模型研究

研究了正方形排布管束的流体弹性不稳定的数值计算模型。在刚体运动方程与Newmark积分方法的基础上建立了三维流固耦合振动模型。对湍流模型与模型的轴向尺寸影响进行了计算分析研究,结果表明采用LES模型比RANS模型更为准确,轴向尺寸d的模型可以反映完整的流场信息,在此基础上,提出了适用的计算模型。采用计算模型对临界流速进行了计算,并同文献实验数据进行了对比,结果显示计算的临界流速同实验数据吻合较好,振幅计算在低速时精度较高,在高速时误差较大。研究结果为数值计算模型的应用提供了参考和依据。

直线感应加速器束包络数值计算模型

给出的直线感应加速器束输运的计算模型,能够计算束流从注入器经加速器直到最后聚焦的束包络.利用该编码可以方便地研究各种磁场位形及隙压参数对束流输运的影响.作为算例,给出了束流为3kA在长达40余米直线感应加速器的多种磁场位形下的束包络.

板片空间结构稳定分析中的数值计算模型

分析了板片空间结构体系中板与骨架共同工作问题的力学机理,将接触问题的理论和方法应用到结构稳定问题的研究中,建立了相应的数值计算模型.基于共同工作问题的数值模拟,分析了该结构体系中板与金属骨架之间的接触单元安置、初始接触刚度对结构稳定分析计算的影响,提出了接触单元安置的原则和初始接触刚度选取的合理范围.数值计算结果与试验结果比较表明:该数值计算模型计算结果和试验结果符合较好,能够真实地反映板片空间结构实际的稳定工作状态,是合理和可靠的,而位移完全协调数值模型的结果较试验结果偏高,用于设计偏于不安全.

超磁致伸缩器件的数值计算模型

为了分析超磁致伸缩器件中的磁机械耦合问题，提出了一个非线性有限元模型，它是建立在能量变分基础上的。在处理磁机械耦合问题时采用了弱耦合解法。该有限元模型的特点是考虑了弹性模量随磁场的变化。用这个模型计算了一组用不同方法制备的超磁致伸缩材料ＴｅｒｆｅｎｏｌＤ的饱和磁致伸缩量值，并与测试结果作了比较，从而证实了这个模型的正确性。

板片空间结构设计中数值计算模型的研究

分析了板片空间结构体系中板与骨架的共同工作机理 ,将接触问题计算模型应用到共同工作问题的研究中 .基于共同工作问题的数值模拟和分析 ,详尽分析了该结构体系中板与金属骨架之间的连接情况、接触状况和初始间隙等对结构的影响 .数值计算结果与试验结果比较表明 :本文所提出的考虑接触问题的计算模型能真实地反映板片空间结构中板与骨架之间的实际工作状态 。

听觉响度数值计算模型研究

从听觉响度的基本原理出发,提出一种基于FFT变换响度的数值计算方法,并与Zwicker的图表法比较。仿真结果显示了方法的正确性。

基于边-边接触的三维离散数值计算模型

采用边 -边 (面 -面 )接触离散元模型 ,研制了三维离散元计算程序 .计算了集中载荷作用下弹性基础的沉降和应力场 ,通过与解析解的比较 ,基本验证了该程序的可靠性 .当单元之间的位移和变形相对于单元本身的尺度较小时 ,采用边 -边接触模型研究不连续介质问题和颗粒散体问题比角

基于SQL语言地质模型与数值计算模型的快速转化

三维地质模型能精确反映矿山开采过程和地质储量,也是矿山设计的基础,以SURPAC和FLAC3D为例,提出了基于SQL语言实现三维地质模型与数值计算模型转化的原理和方法。在建立包含地质信息的块体模型基础上,将模型数据库中数据输出,然后应用SQL语言进行模型的转化,形成三维数值模拟软件可接受的文件,实现三维地质模型与数值模拟模型的转化。

直接在网格点上作波浪折射的数值计算模型

从波向线微分方程和波散因子微分方程出发,进行波浪折射角θ和波散因子β的数值计算。在计算模型的设计上,建立了可在八个方向上作外推计算的统一公式,对计算点和计算方向实施了选择控制和扫描循环控制,可在复杂地形情况下算出结果。通过对地形模型和老黄河口海区的试算与比较,指出该方法可在实际中应用。

基于BIM仿真平台的数值计算模型一体化研究

在华东勘测设计研究院有限公司自主研发的BIM仿真平台基础上,通过深入研究OpenSceneGraph(OSG)可视化函数库,提取工程数值计算模型节点、单元、单元类型、节点计算结果数据等信息,重构了工程数值计算模型,并实现多种可视化效果及可视化分析功能,包括:数值计算模型的导入和导出、网格单元的动态剖切效果、等值面(线)的生成和绘制、基于单元/面片对象的选择,最终达到基于同一个平台下设计模型与计算模型一体化应用的目的。该一体化应用为工程数值计算模型后处理分析提供了有力的支持,可帮助各方工程参与人员及早发现和快速分析工程施工技术和安全问题,为工程动态设计、规避工程风险提供可信的决策依据。

基于数值计算模型的MMC半桥型子模块仿真方法

模块化多电平换流器(MMC)的各半桥子模块均由两个开关组(1个IGBT和1个反并联的二极管)构成。针对MMC在包含的子模块规模较大的情况下,对采用电路模型分割法对MMC进行分割后的子模块进行仿真求解时仍然会占用较多资源,效率不高的问题,提出了基于数值计算模型的MMC半桥子模块仿真验证方法。首先通过分析三相MMC及其半桥子模块(HBSM)的工作机制,把半桥型子模块中的两个开关组等效为在高、低阻态不断切换的等效电阻并给出了其等效电路。然后针对电容支路的离散化问题,根据梯形积分法推导了MMC半桥型子模块的数值求解公式,给出了数值计算电路模型。最后基于MATLAB仿真平台建立了基于数值计算模型的半桥子模块仿真验证模型,通过与详细模型子模块的仿真波形对比分析,结果表明了所建立的子模块数值计算模型是可行的。

RC联肢剪力墙宏观数值计算模型研究

已有的钢筋混凝土联肢剪力墙宏观数值计算模型在墙体单元和连梁单元连接处采用水平变形协调,即连梁单元的梁端转动与墙体单元水平刚性梁的转动变形相协调。然而,水平变形协调并不能反映墙体和连梁的实际变形协调条件。为此,提出了一种钢筋混凝土联肢剪力墙宏观数值计算模型,该模型中墙体单元为具有分布式剪切弹簧且考虑平面外自由度的三维宏观墙体单元模型,连梁单元为具有3个子单元串联的一维杆单元模型,墙体单元与连梁单元的连接采用竖向变形协调,即连梁单元的梁端转动与墙体单元边垂直杆元的变形相协调。并通过算例对其模拟的准确性进行校验。结果表明:采用竖向变形协调方式建立的计算模型能更加准确地模拟联肢剪力墙的力学行为,提出的钢筋混凝土联肢剪力墙宏观数值计算模型可用于三维的非线性分析,其中墙体单元能更好地模拟剪切变形和面外变形,连梁单元能够更好地模拟与墙肢的变形协调。

密肋壁板结构简化计算模型对比分析

密肋壁板结构中多种材料及构件的使用与嵌套,使实体计算模型比较复杂,在结构计算中需要提出简化计算模型。结合课题组前期研究成果及现代高层结构计算理论,提出密肋壁板结构弹性阶段简化数值模型与解析模型。利用前期1/10比例振动台试验研究结果,采用刚架-复合弹性板模型对结构进行时程分析,并验证简化数值模型的正确性;利用解析模型和数值模型对实际工程进行对比分析,验证解析模型的合理性。理论与试验表明:采用刚架-复合弹性板模型作为密肋壁板结构在弹性阶段的数值模型具有一定的理论依据和可行性;提出的框架-复合墙模型作为密肋壁板结构在弹性阶段的解析模型较为合理,为实际工程提供了一种较为简化、实用的手算解析方法。

基于集肤效应的空心抽油杆电热系统的数值计算

基于集肤效应原理及电磁场有关耦合理论,利用有限元方法,推导了描述交流电加热井下原油的数学物理模型。在数值计算中,假设在同一级空心抽油杆和杆内电缆在每个截面上的电磁场完全相同,并忽略空气中的漏磁。根据建立的模型,对加热系统中空心抽油杆及杆内电缆的电磁场进行了模拟和分析,得出了在不同的操作频率下,空心抽油杆及杆内电缆的电流密度分布情况以及频率与集肤深度的关系。计算结果表明,电流频率越高,集肤深度越小。对空心抽油杆而言,电流主要分布在杆体的内表面上,因而该装置使用安全。

软土地基中插入式大直径薄壁圆筒结构的一种简化数值计算方法

简述了对插入式大直径薄壁圆筒进行数值分析采用的力学机制,用弹簧元模拟薄壁圆筒与地基土体接触面间的连接所形成一种简化的数值计算模型,运用大型通用有限元软件ANSYS进行二次开发后对其进行数值计算与分析,比较了对筒内外淤泥粘土采用不同加固处理方法以及考虑相邻圆筒间采用不同边界约束条件时,对圆筒的应力和稳定性的影响。通过实例计算,验证了该数值模型的有效性与可行性,并得出一些有益结论。

高温超导带材交流损耗的数值计算与分析

高温超导带材在许多领域得到越来越广泛的应用。交流损耗计算对于高温超导带材具有重要意义。该文介绍了两种交流损耗的数值计算模型,并以其中一种模型为例,对带材的交流损耗进行计算,与Norris公式计算结果作了比较,证明结果有效。最后提出了交流损耗数值计算中存在的问题。

考虑剪切接触与碎屑充填的裂隙渗流模型与数值分析

为研究大尺度裂隙内部复杂的渗流规律,综合分析裂隙面粗糙度、初始裂隙宽度、剪切过程裂隙接触面积以及剪切碎屑对渗流的影响,提出一种考虑剪切接触与碎屑充填的裂隙渗流模型并开展多种工况下的数值实验研究。研究结果表明:当裂隙相对接触率低于15%时,等效水力宽度数值计算结果与理论计算结果基本吻合,当裂隙接触面积继续增大,两者计算结果出现较大偏差;当裂隙表面模型增加相同的分形维数时,渗流体积流量减小愈加明显;分形维数为2.4的裂隙模型接触率变化范围为19.3%~29.2%,但稳定体积流量仅为初始状态的0.20%,说明剪切过程裂隙接触面积对渗流的影响与其分布状态密切相关,其影响远大于仅改变裂隙接触面积的影响;渗流方向与剪切位移方向对渗流的影响同样是通过改变裂隙接触分布状态实现,优势导水通道对渗流规律的影响起主导作用;裂隙剪切过程所产生的岩石碎屑对渗流规律存在较大影响,出口流量稳定值分别为未考虑裂隙碎屑充填模型的27.1%和32.4%,且裂隙初始宽度越小,影响越显著。

对于部分埋入水下的柱脚实施阴极防腐的高等计算模型

介绍了一种估计阴极防腐蚀的计算方法,这种方法是通过在水中的阳离子来实现对水下基础的保护。文中通过以混凝土阻抗、氧气扩散率和混凝土配筋率为参数的数值计算模型,对一半结构在水上,一半在水下,直径3m、1m高的圆柱形基础进行了检查,假定钢筋完全参与工作。计算得到了钢筋的腐蚀速度,作为计算前后联系锌阳离子的位置函数。当混凝土的电阻率低于2kΩ·cm,混凝土接近水的饱和时,对整个钢筋网布置的足够保护是可行的。然而,计算表明在水面以上对于钢筋混凝土的保护(在某些极端的情况,此种保护位于水面以下),对于中强混凝土阻抗情况到高强混凝土阻抗情况的有效性十分有限。