流域水文模型计算域离散方法

常用的概念性水文模型 ,能够很好地模拟水文时间变化过程 ,但没有考虑水文变量和水文参数的空间变化与空间不均匀性。随着空间数据的获取手段的增多以及空间离散技术的发展 ,考虑水文参数和水文变量空间变化的分布式水文模型得到了极大的发展。本文详细介绍了分布式流域水文模型中用到的几种不同计算域离散方法 ,并讨论了河道汇流模型中常用到的有结构网格和无结构离散网格。地理信息系统技术对计算域离散有辅助作用 ,其有利于无结构离散网格的自动生成和交互修改 ,并可结合遥感技术 。

分数阶控制器离散方法的评估策略研究

针对分数阶控制器数值计算和应用难的问题,提出了分数阶微积分算子数字实现方法的评估策略,分析了分数阶微积分算子的多种数值计算法的机理和实现步骤.引入一个位置控制系统作为分数阶控制对象,将Mittag-Leffler函数的全记忆长度分数阶控制系统作为评估基准,提出了一种离散算法的近似性能函数,通过时域误差分析以及近似性能分析,对比研究了分数阶微积分算子的数字实现方法.研究结果表明,幂级数直接离散法得到近似离散模型需要记忆长度为100方可获得较好的近似,而连分式直接离散法近似离散模型为10阶时就可以获得较好的近似,因此连分式直接离散法比较适合于分数阶控制算法的实际工程应用.

基于连续-离散方法的微波照射下花岗岩力学行为与破裂特征

微波辅助破岩具有绿色、低能耗等优点,是有望实现深部煤炭资源开发中硬岩地层高效掘进的技术手段,其机理引发了工程与学术界的关注。基于花岗岩组分矿物微波吸收升温差异,借助连续介质微波电磁分析及离散元力学模型,实现了微观矿物温度离散赋值,提出了微波照射下花岗岩力学性质的计算分析方法,从温度场分布、力学性质和破坏形态验证了方法的可靠性,揭示了微波照射下花岗岩破裂规律、单/三轴加载条件下的力学行为及破裂机制。计算结果表明:(1)微波照射下,试样出现2个相对低温区域和1个热点区域。在低照射功率(≤2 kW)情况下,试样内部裂纹数量极少;高照射功率(≥3 kW)下,试样内部裂纹以晶粒边界拉伸破坏为主导逐渐发育,并以热点区域为中心向四周延拓形成裂纹网络。(2)对于单轴压缩,试样峰值应力、弹性模量和损伤阈值均随照射功率增加而降低,在高照射功率(≥3 kW)下,力学参数跌落更加明显;当照射功率较高(≥3 kW)时,微波照射后初始裂纹主导了受载试样的裂纹演化,试样呈现沿初始裂纹扩展趋势并出现显著的局部破坏。(3)对于三轴压缩,随照射功率增加,初始围压对试样强度提升效果越发强烈;低照射功率(≤2 kW)下,弹性模量随围压变化不明显,高照射功率(≥3 kW)下,初始围压对弹性模量的提升格外显著;随照射功率增加,围压促进了破碎颗粒的继续承载及应力传递,试样破坏由晶间破坏主导向晶内破坏主导转变,进而引发裂纹网络充分发育,抑制了高功率(≥3 kW)照射产生的局部结构集中破坏。

基于离散方法的钢-BFPC结合面接触性能虚拟材料仿真研究

为准确计算钢-BFPC结合面的实际接触面积比进而建立基于离散方法的钢-BFPC结合面接触性能虚拟材料仿真方法。通过对结合面接触拓片离散化处理建立钢-BFPC结合面实际接触面积比的计算方法,编制了相应的计算程序,分析不同结合面压力对实际接触面积比的影响规律。以计算的实际接触面积比为基础,建立了钢-BFPC结合面虚拟材料仿真分析模型。分别通过虚拟材料仿真和实验研究了钢-BFPC结合面试件模态特性并将两种方式结果对比分析,结果显示两者的固有频率最大相对误差为+6.48%且振型一致,证明了钢-BFPC结合面实际接触面积比的离散计算方法和虚拟材料仿真方法的准确性。

计算域和离散方法对数值求解螺旋离心泵的影响

以螺旋离心泵为对象,利用CFD方法,在不同计算域和离散方法时,对其内流进行计算分析,比较了采用单体叶轮流道和从泵进口到出口的全流道为计算域、一阶和二阶迎风离散方法对计算结果的影响.

非定常流动模拟的时间离散方法

对于不同非定常流动问题,采用合适的时间离散方法,可有效提高数值精度和计算效率.本文在总结传统时间离散方法的基础上,对近些年发展的非线性频域法、谐波平衡法、经典时间谱方法、时间谱元法、时间有限差分法等进行了系统地总结.根据离散形式的不同,将上述方法分为时域推进法、频域谐波法、时域配点法和混合方法 4大类.首先简要介绍了各类方法的数学思想以及研究进展,并重点比较了(准)周期性非定常流动计算中各方法的精度、效率以及适用范围.然后,对各种时间离散格式的特点进行总结,并就不同的非定常流动问题如何选择合适的时间离散方法给予了建议.最后,对这些新型时间离散格式在工程中的应用进行了简要介绍,并对其发展方向进行展望.

直纹面仿真数据点两种离散方法的研究

研究了在 ＯｐｅｎＧＬ工业图形标准下，用数控机床加工直纹面的动态和静态仿真原理，提出并分析了两种数据点的离散方法，分析了各自的特点及离散过程及应用时的注意事项。

大范围运动柔性结构动力学离散方法比较研究

关于大范围运动柔性结构的刚柔耦合特性的研究已经取得了很大进展,但是针对结构变形场离散方法的研究相对较少,采取合理的离散方法对柔性结构的研究具有举足轻重的作用。以单臂柔性机械臂为例,对大范围运动柔性结构动力学离散方法——假设模态法、有限元法和广义坐标法进行了归纳,并对在平面内运动的匀质和非匀质单臂柔性机械臂的动力学响应进行了计算,进而对各种离散方法进行了比较研究。

Hamilton方程的变分离散方法

讨论了经典Hamilton系统的变分原理 ,通过离散方程所对应的Lagrangian函数的方法 ,由离散的变分原理得到了一系列的辛差分算法 ,其中包括传统的辛格式 ,如 :辛Euler格式和中点格式 .

一种可靠度计算的离散方法

机械系统的应力和强度往往是ｎ维随机变量的函数，可靠度难以求出。本文提出的离散方法，将大大减轻计算负担。通过蒙特卡罗模拟，证明这种方法在计算复杂系统的可靠度上，不仅简单，而且精确。

数值属性的离散方法研究

数值属性的离散化对于事务的构成有重要的意义 ,本文给出了数值属性的总体描述 。

差分离散方法分布式并行计算的重叠边界优化

针对分布式存储环境下显式差分方法的并行计算问题 ,依据分布式存储多处理机的体系结构特点 ,提出了一个重叠边界优化模型 ;该模型目前已成功应用于中国科学院第三代海洋环流模式的分布式并行计算优化。

二维波动方程数值解的一种离散方法

本文给出了二维波动方程的一种离散方法，文中给出了离散逼近的收敛性，数值计算结果表明这种方法收敛速度是相当快的。

连续系统离散方法的应用研究

本文根据常见的各种离散方法的特点,给出了一种连续系统混合变换方法,并同时给出了在不同情况下如何选择相应的变换方法的准则和参数整定方法。在此基础上,以一个实际系统的数字仿真为例,介绍了上述准则和方法的具体应用。

基于谱离散方法的时滞系统PID参数整定

长流程生产过程不同回路之间存在耦合和时滞,是一个复杂的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)多重时滞系统,其控制器参数整定尤为困难。为此,提出了一种基于谱离散方法的多重时滞系统PID参数整定方法,该方法运用多重时滞对象模型的伴随矩阵构造解耦矩阵,并将解耦的多重时滞系统以状态空间形式表达,通过采用谱离散方法限定闭环特征根的分布区域进行PID参数整定。由于无需模型约简即可进行参数整定,提高了多重时滞系统PID参数的整定效率。运用该方法对Wood-Berry二元精馏塔模型进行PID参数整定并仿真,并与其他方法比较,表明该方法在响应速度和扰动抑制方面具有优越性。预计提出的方法在其他长流程生产过程PID控制器参数整定方面也将有广泛的应用前景。

两种离散方法对覆冰四分裂导线舞动特征的影响

首先基于Hamilton变分准则推导了覆冰导线三自由度耦合动力学方程组,接着采用两种离散方法离散动张力应变,一种是直接使用Galerkin法离散,另一种是先将动张力应变等效处理,然后再使用Galerkin法离散。由风洞试验测得新月形覆冰四分裂导线的气动力系数,并将各子导线的气动力系数等效,接着利用泰勒展开式拟合气动力系数,选取攻角55°进行舞动分析。基于Runge-Kutta法得到两种离散方法下的位移响应曲线,通过对比这两者位移响应曲线的差别,发现不同的离散方法对系统的相位、频率以及振幅皆有一定程度的影响。本文研究有助于理论建模的完善,并能给予实际工程一些指导。

无网格粒子法中复杂二维形状的均布离散方法

在二维情况下,针对配点型无网格粒子法中复杂边界区域的离散困难问题进行了系统的研究,提出了一套高精度均布离散方法。采用将二维问题降阶为一维问题的思路,先对边界进行离散并对内部进行填充,再利用粒子的不可压缩模型和自适应性质对预离散结果进行调整,以实现均匀离散。分别对直线元素和曲线元素几何图形的离散过程进行分类研究,给出了翼型等复杂曲边区域的粒子布置。结合算例对角点附近粒子间距过近的问题进行分析,并给出了一种解决方案。结果分析表明,该方法在精确表达复杂形状的基础上实现了粒子均匀离散,大幅提高了布置效率和工程应用价值,为解决三维复杂问题提供了研究基础。

制动力作用下线-桥结构动力分析的二次离散方法

列车制动力通过移动轮对作用于线桥结构 ,具有明显动力特征。为此 ,提出的二次离散方法先将移动轮对的制动力时程转换为结构固定节点的制动力时程 ,实现空间离散过程 ;再应用直接积分法对线桥结构进行动力响应分析 ,完成时间离散过程。

二维电流连续性方程最佳离散方法

该文提出了一种既简单又新颖的离散二维电流连续性方程的有限差分方法。这种方法能完全消除数值振荡，有效地减小侧风效应．与经典多维Ｓ－Ｇ方法和ＳＵＰＧ方法相比，该方法具有更好的数值特性。

基于无网格粒子法的复杂三维形状通用离散方法

复杂形状的三维建模问题一直是无网格粒子法应用于流体机械内流计算的难点之一,基于移动粒子半隐式法(MPS),结合通用光滑壁面边界(GSW)和无表面粒子判定技术(NSD),提出适用于流体机械任意复杂型面的通用离散方法.将CAD壁面模型通过面网格进行离散,提取网格节点并生成单层壁面粒子.利用粒子的自适应性对流体粒子进行填充布置以获取初始流体域.基于GSW模型壁面粒子尺度无关性的特点,提出壁面粒子局部加密与嵌套加密耦合的技术.针对主曲率较大的曲面采用局部加密,针对异面粒子干涉作用较强的薄壁曲面采用嵌套加密,从而在保证壁面法向量计算准确的前提下,用更少的壁面粒子实现复杂形状的精确表达.定义以法向光滑角度(NSA)为准则数的离散精度评价体系,以实际离心泵模型为例,定量描述离散模型的几何精度,分析并给出特征模型准则数的参考值.通过三维复杂静水算例、溃坝撞击挡板算例和诱导轮水中旋转算例阐述整套离散建模流程并验证本方法流动计算的准确性与稳定性.