基于混合有限元法的油浸式变压器稳态流-热耦合场并行计算方法

针对油浸式变压器2维流-热耦合仿真计算效率低的问题,提出了基于混合有限元法的并行计算方法。首先,在Visual Studio 2019中采用C++语言实现无量纲最小二乘有限元法以及迎风有限元法的串行计算方法。然后,基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)实现流体场的并行计算,针对单分区分匝模型对比分析了不同GPU卡在不同网格条件下的并行计算效率,分析结果表明数据规模越大,GPU卡流处理器越多并行效果越好。其次,基于Intel MKL(Intel math kernel library)函数库结合共享存储并行编程(open multi-processing,OpenMP)实现了2维温度场的并行计算,并对比分析了不同网格数量对并行效率的影响。最后,在此基础上提出了根据不同仿真条件的混合并行计算方法,并应用到大型油浸式变压器绕组模型的2维温升热点分析中。结果表明,相较于串行程序,混合有限元并行计算方法的加速比达到了69.5,实验测试结果进一步验证了并行计算结果的准确性,研究成果为大型油浸式变压器流-热耦合问题的快速计算奠定了基础。

基于GPU并行加速变压器二维瞬态流场问题的研究及应用

针对采用无量纲最小二乘有限元法计算变压器二维瞬态流体场问题时计算时间长,效率低的问题,拟采用GPU对瞬态流体场程序进行并行加速。将瞬态流体场计算程序中计算量最大的两部分,即单元刚度阵的形成和稀疏线性方程组的求解,移植到GPU上运算,从而大幅减少计算时间。同时采用十字链表法和CSR稀疏存储结构存储方程组稀疏矩阵中的非零元素,以降低内存消耗。使用方腔驱动流模型验证了GPU并行程序的有效性,并且并行程序加速比随方腔模型规模的增大而增大。将GPU并行程序应用于变压器绕组模型的瞬态流体场仿真分析,分析结果表明,相较于串行程序,GPU并行程序加速比达到16倍左右。论文所实现的基于GPU并行计算方法为产品级变压器瞬态流体场仿真奠定了基础。

基于三角形网格的无量纲最小二乘有限元法及其应用

利用最小二乘有限元法计算二维流体场需要采用四边形网格,而仅采用四边形单元剖分含有角环、圆角和尖角等复杂结构的电力装备二维仿真模型时往往出现网格畸变。为此,提出了一种基于三角形网格实现最小二乘有限元的方法,即在三角形剖分网格上再处理得到四边形网格,从而实现最小二乘有限元法计算流体场。为验证所提方法的有效性,分别对方腔模型和带有角环等复杂结构的变压器单分区模型进行了数值计算,并分别与规则四边形网格下的最小二乘有限元法和Fluent计算结果进行对比。对比结果表明所提出的网格处理方法可以实现含有复杂结构电力装备的二维流体场仿真。

都市朴门——城市生态的重要路径

在生态文明实践中,朴门永续设计以其整全的世界观受到越来越多的关注和传播。采用朴门设计的社群和城镇居民在教育、健康、社会和经济等方面呈现出诸多生态转向,重现人与人、人与自然之间的和谐与天然活力,满足了城市生态作为新型城市化的内在要求。基于都市朴门的生态意蕴,详细分析了其在城市生态建设中的多维功能,并从治理结构、集体意识和个体行动3个维度刻画了构建都市朴门所需的思维变革。

变则通 通则久——谈艺术创作中的变化与革新

完美的艺术作品都是作者不断地抛弃多余的不适合的东西而保留和增加有益的要素而完成的,而他在艺术上的每一次成功的探索与变革,无不与他深厚的修养与广博的学识有关。

“愈园计划”——川美生态艺术行动

“愈园计划”是在疫情与生态危机背景下探讨对自然、社会、身体、文化与教育等进行多重疗愈的川美生态艺术行动与教学项目。它旨在与生态素养培育和生态教育学相结合,培育系统式思维,重塑“关照”意识,从而创造可持续的文化和教育。作为“愈园计划”行动基础的朴门永续理念与原则既是将自然的运作模式应用于居住与环境设计的一整体套设计哲学,又可以启发社会介入式的艺术实践。最后本文以正在进行的三个生态艺术项目为例介绍愈园如何通过教学、工坊和社群参与运用上述原则开展生态艺术行动的。

无量纲最小二乘有限元法GPU实现及其在变压器绕组流场仿真中的应用研究

为了提高变压器流体场的计算效率,利用统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA)实现流场的并行计算。首先基于C语言实现无量纲最小二乘有限元法的串行计算方法。然后在Visual Studio 2019+CUDA 10.2的环境下实现并行运算,对于串行程序中最耗时的线性方程组求解部分调用了CUDA自带的函数库进行优化;在大规模模型的数值计算中使用了十字链表格式存储整体刚度阵形成时的非零元素,以解决满阵存储时的内存不足问题。为验证所提方法的有效性,针对方腔模型,分析了不同剖分网格数量下的加速比,分析结果表明,数据规模越大并行效果越好,验证了无量纲最小二乘有限元并行程序的准确性和高效性。最后将该方法应用到大型变压器绕组的流体场分析中,取得了18.3倍的加速效果,为产品级变压器的流体场仿真奠定了基础。

生态艺术的伦理维度——以2020年重庆生态艺术季培力城市社区为案例

人类世带来的全球生态危机是本文的语境、出发点和落脚点。缓解生态危机的行动中一直不乏艺术家的身影。但在我国,生态艺术还不为公众所熟悉,落地于城市社区的生态艺术更是鲜见。本文简要梳理2020年重庆生态艺术季的历程,重点聚焦"黄桷坪的春天"板块中的两大案例:铁路三村的公共艺术与邮电支路社区的生态花园修建。重庆生态艺术季是艺术公益机构作为能动主体参与社会多元协同治理的有益尝试。在照顾与复育生态的同时,我们必须关注生态艺术的伦理维度,即以游戏和审美建构新文化、公共空间,进而修复人心。

诗意建构与修复——以愈园生态艺术行动为例

四川美院愈园生态艺术行动是整合艺术、生态、教育、疗愈、科学与社会等多个维度的跨领域、开放式实践。结合系统思考、社会雕塑与联系式美学等理念,它是在微观层面对疫情与气候变化等全球生态危机的在地回应。愈园项目将行动与愿景结合,旨在促进自然、社会、身心、文化与教育的多重疗愈,探索创造面向未来的生存与行动主义的艺术。

都市农业与生态公共艺术

本文将讨论作为生态艺术实践的重要媒介和主题的农业耕种与"朴门永续设计"如何与城市公共艺术结合,探讨未来城市的社会与环境永续问题。这些生态公共艺术实践强调公众参与与互动,强调环境和社会的同步修复,使艺术、自然与行动主义的边界变得前所未有的模糊。作为后人类中心主义的艺术实践,它们利用了植物修复与生长的诗学,将非人类生命同时纳入未来社群的考虑,并希望以积极建构的方式实现社会和生态的改观。

人类世背景下的中国土壤生态艺术

目前全球肆虐的瘟疫与相对“寂静”的土壤问题都是“人类世”生态危机这一更大危机的一部分。土壤危机是人与自然两分、机械论的现代思维的反映。因此范达娜·席瓦呼吁要从机械论主导的石油时代过渡到人类成为自然协作者的土壤时代,实现范式的变迁。面对人类世土壤危机,中国当代土壤生态艺术结合科学、公众参与与行动主义等在以多种方式唤起公众的土壤意识,激发新的感知和思考土壤的方式,重建人与土壤的联结,以及促进土壤、文化与社会的多重修复。

蜜蜂危机

蜜蜂是一亿两千五百万年前从黄蜂演化而来的古老而神秘的昆虫。它们不仅在生态系统中扮演着类似土壤或水那样不可或缺的角色,而且也是为人类提供精神启示和宇宙智慧的生命体。人智学的创始人鲁道夫·斯坦纳早在20世纪初期就预言了现代机械论与分析式思维主导的养蜂业必然导致的八十年至一百年后蜜蜂的大规模灭绝。

“太阳之子”与生态艺术

"太阳之子"是人智学鼻祖鲁道夫·斯坦纳对蜜蜂工蜂的称谓。斯坦纳早在一百年前就预言过现在蜜蜂经历的全球范围的种群灭绝。本文从斯坦纳的蜜蜂讲座开始,探讨以蜜蜂为主题的生态艺术实践和其所代表的自然智慧,以及作为和谐的"超级有机体"的蜂群给建构社会有机体的社会雕塑艺术带来的启示。此外,本文还介绍了生态艺术行动如何利用社群参与以及艺术与科学的跨界方式,创造使蜜蜂、传粉者与整个生命之网得以继续的空间,并从动物研究的视角出发,分析了蜜蜂作为动物主体的艺术实践如何创造出反映人与动物新关系的动物表现方式。