双层插值边界面法研究进展

CAD/CAE一体化以及CAE分析的自动化是CAE软件发展的必然趋势,一直以来也是众多软件开发商以及算法研究人员不断追寻的目标.尽管国际市场已经在该领域投入相当多的人力以及物力成本,却未能在关键技术方面给出彻底的解决方案.实现CAD/CAE一体化以及CAE分析自动化的关键在于完整实体分析与网格的全自动划分.以往,基于连续网格(结构化网格和非结构化网格)的数值算法,要做到网格的全自动划分,至少要求CAD模型“干净”,这往往需要对CAD模型进行几何修复,而几何修复又是一个甚至比网格划分更困难且更难以自动化的课题.而双层插值边界面法以及非连续网格的出现,使得CAD/CAE一体化以及CAE分析的自动化成为可能.非连续网格能够有效地实现自动化的CAE分析;双层插值边界面法为非连续网格的应用以及CAD/CAE一体化的实现提供了理论支持.对于边界积分方程中的奇异以及近奇异积分,提出了球面细分法来提升数值积分的准确性以及稳定性.几何映射交叉近似算法和几何交叉近似算法,能够有效地降低稠密矩阵的存储量近似远场矩阵,满足大规模计算需要.基于以上理论的“5aCAE仿真软件”能够直接在原CAD模型上,采用非连续网格进行CAE分析,无需进行几何模型的简化与修复等工作,而现存的商业软件很难做到这一点.文章全面综述了双层插值边界面法的发展历程,系统地介绍了“5aCAE仿真软件”的技术亮点,为解决我国在CAE领域的“卡脖子”问题提供了技术支持.

鸭舵转速对双旋弹追随稳定性影响研究

发展了适合双旋弹虚拟飞行仿真的高保真计算流体力学和刚体动力学耦合平台,以此为基础研究了旋转鸭舵对双旋弹弹道追随稳定性的影响。为了准确刻画双旋弹前后体的差动旋转效应,将滑移网格算法引入自研非结构混合网格流场数值模拟程序HUND3D。通过对双旋弹进行定轴转动非定常模拟,考察了不同鸭舵转速下双旋弹的流动特征与气动特性。通过耦合求解非定常雷诺平均NS方程和七自由度刚体动力学方程,实现了双旋弹不同弯度弹道的虚拟飞行仿真,分析了弹道追随过程的动力学机理,并结合气动特性分析结果研究了控制鸭舵转速改善弹道追随稳定性的策略。研究结果表明:鸭舵旋转所产生的气动干扰,能够显著影响弹体的侧向力与偏航力矩。通过控制前体鸭舵转速以产生有利于弹道追随的偏航力矩,能够在一定程度上改善弹道追随稳定性。

无线mesh网络中基于效用最优的覆盖多播策略

支持多播通信是无线mesh网络(WMN)的一个重要应用。采用基于效用的定价机制,通过拉格朗日(Lagrange)对偶分解法获得一个基于价格的分布式算法。以该分布式算法为核心作为无线mesh网络中数据流速率和功率调整的优化策略,每条链路根据自己转发流所消耗功率状况合理地定价,通过价格机制来调节数据流的速率,从而调整节点接收数据流的速率,使网络净效用最大化。实验结果表明该算法是有效可行的。

Lagrange对偶结合粒子群优化的无线Mesh网络信道分配方案

针对无线Mesh网络的干扰和吞吐量优化问题,提出了一种Lagrange对偶结合粒子群优化(PSO)的信道分配算法。将多信道WMN优化问题进行公式化,利用基于拉格朗日松弛技术的Lagrange对偶算法,将原优化问题分解为两个子问题:信道分配子问题和路由子问题。然后利用提出的PSO算法对信道分配子问题进行求解,同时融入功率调整算法来均衡能耗和线性规划模型求解路由子问题。最终得到原始WMN优化问题的最优解,实现最大化网络吞吐量和最小化网络干扰。实验结果表明,相比其他几种现有的信道分配算法,提出的算法获得的信道分配方案具有更好的性能。

无线mesh网络中效用与链路强度联合优化的覆盖多播

支持多播通信是无线mesh网络(WMNs)的一个重要应用。采用基于效用的定价机制,通过拉格朗日(La-grange)对偶分解法获得一个基于价格的分布式算法。以该分布式算法为核心,作为mesh网络中数据流速率和链路强度调整的优化策略,每条链路根据自己的拥塞状况合理地定价,通过价格机制来调节链路的强度和数据流的速率,使网络净效用最大化。实验结果表明该算法是有效可行的。

基于时延约束的无线Mesh网络信道容量分析模型

本文在分析无线Mesh网状网(Wireless Mesh Networks,WMN)一跳传输在网络各层的延迟分布的基础上,采用跨层优化理论提出一个满足时延约束前提下的信道容量分析模型,并通过拉格朗日对偶分解法对其进行求解,旨在于通过对数据包到达率及节点尝试发送数据概率的调整达到控制时延并提高信道容量的目的,仿真结果表明,该调整算法是可行的,可作为WMN提高信道利用率的有效向导。

无线Mesh网络信道路由联合优化算法

无线Mesh网络传输性能的优化集中在系统吞吐量、平均时延和传输公平性3个方面,属于NP难题.提出一种基于启发式搜索和＂原始-对偶＂问题的优化迭代算法,在信道-收发器和链路容量的限制条件下对系统吞吐量进行了优化,并且分析了算法的收敛性.计算机仿真结果表明,所提出的算法可以显著提高无线Mesh网络系统的吞吐量.

基于双链路的无线Mesh网络骨干链路性能优化研究

骨干链路传输带宽是多跳无线Mesh网络性能的主要瓶颈之一。基于Linux开源代码构建无线Mesh网络实验床,分别在IXP425和x86平台下采用成熟的IEEE802.11a无线横块对无线Mesh网络骨干链路性能进行了一系列实验研究。实验结果表明,采用双链路的无线Mesh网络骨干链路可以达到100Mb/s级别的传输带宽,将有效提升了多跳无线Mesh网络的应用前景能。

Dynamics of a Dual Power-split Transmission Based on Loaded Tooth Contact Analysis

In order to implement the dynamic characteristic of a dual power-split transmission, a dynamic me- chanics model is built. Firstly, according to the method of theoretical analysis of the tooth contact analysis （TCA） and loaded tooth contact analysis （LTCA）, the actual meshing process of each gear pairs is simulated, and the time-varying mesh stiffness excitations are obtained, which can improve the numerical precision. Second- ly, by using the lumped mass method, the bending-torsional coupling three dimensional dynamic model of the dual power-split transmission is established, and the identical dimensionless equations are deduced by elimina- ting the effect of rigid displacement and the method of dimensional normalization. Finally, by the method of the fourth order Runge-Kutta algorithm with variable step lengths, the responses of this system in a frequency domain and time domain are obtained, and the dynamic load change characteristics of each gear pairs are analyzed. The results show that the establishment, solution and analysis of the system dynamics model could provide a basis for the dynamic design, and have an important significance for the dynamic efficiency analysis and dynamic perform- ance optimization design of the dual power-split transmission.

双导程精密蜗杆传动副设计及承载计算方法研究

针对双导程精密蜗杆传动副的设计理论不完善及承载计算方法缺失等问题,基于空间啮合原理,建立双导程蜗杆传动副啮合几何学模型,提出了传动副几何参数设计及侧隙调整设计等方法;基于ISO/TS 14521并利用相对计算方法,建立了双导程蜗杆传动副的传动效率、齿面磨损、齿面点蚀、齿根断齿等承载计算模型;设计研制了双导程精密蜗杆传动副样机并开展了传动性能测试。通过理论分析、仿真计算及样机性能试验,验证了设计方法的正确性及承载计算方法的可靠性,为双导程精密蜗杆传动副的广泛应用提供了设计分析的理论依据。

不同岩性裂缝油气藏定量表征关键技术

由于海上不同岩性裂缝油气藏的裂缝成因不同、发育规律比较复杂,难以定量预测裂缝。根据油气藏裂缝发育特征,应用多种研究方法,提出不同岩性裂缝油气藏定量表征关键技术:①砂砾岩裂缝油气藏定量表征技术,把沉积演化模拟和目标模拟相结合,预测砾内缝展布范围,实现砂砾岩微裂缝定量表征。②变质岩裂缝油气藏定量表征技术,在建模中引入非结构化网格剖分,实现大、中、小尺度裂缝及其与基质间耦合关系的精细表征。③碳酸盐岩油气藏定量表征技术,在开展多信息多手段融合储层评价基础上,应用双模迭代技术定量表征微裂缝分布。渤海3个油气田的应用结果表明,这一系列表征技术在开发方案研究中提供了坚实的定量依据,数值模拟拟合精度提高20%左右,在油田调整中成功指导10余口开发井高效实施,为类似裂缝油气藏的高效开发提供借鉴。

双微导管技术栓塞复杂颅内动脉瘤

研究背景尽管球囊或支架辅助栓塞技术已在临床广泛应用,但是对于结构复杂的颅内动脉瘤如相对宽颈的微小动脉瘤或宽颈分叶状、有重要分支血管自瘤颈部或体部发出的动脉瘤,微弹簧圈栓塞治疗仍是一种挑战。本研究旨在评价双微导管技术栓塞结构复杂颅内动脉瘤的可行性和临床疗效。方法与结果 33例复杂颅内动脉瘤位于前交通动脉(7例)、后交通动脉(14例)、眼动脉段(3例)、脉络膜前动脉(3例)、小脑后下动脉起始部(3例)、大脑中动脉分叉部(2例)和基底动脉顶端(1例)。动脉瘤颈宽/体宽平均为0.80±0.21(0.53～1.33)、体宽/高度为1.12±0.37(0.55～2.12)和高度/颈宽为1.26±0.41(0.65～2.96);瘤颈直径≥4mm者7例、颈宽≥高度者9例、颈宽≥体宽者8例;微小动脉瘤(最大径≤3mm)9例,有重要分支血管自瘤颈发出者13例。均采用双微导管技术施行微弹簧圈栓塞治疗,并且获得成功,其中动脉瘤致密填塞19例、瘤颈残留14例,术后脑血管造影检查12例弹簧圈襻突出于瘤颈之外,但均不影响血流。出院时改良Rankin量表评分2分者3例、0～1分者30例;仅1例患者术后1年行脑血管造影检查显示瘤颈微弹簧圈少许压缩,且动脉瘤瘤颈呈"狗耳朵"样再通显影。结论双微导管技术栓塞颅内复杂动脉瘤可行、安全、有效。

干熄焦炉内流动及传热行为研究

采用dual mesh技术,将焦炭颗粒流体域和冷却气体流体域分割成网格一一对应的两个计算域,对两个区域分别建立各自的传热微分方程,通过气体和焦炭间的对流换热建立两个区域间的关联,模拟计算干熄焦炉内三维流动及传热行为,分析干熄焦炉生产过程中诸多工艺参数对换热过程的影响,获得了炉内温度场分布,为优化生产工艺及后续的干熄焦炉耐火材料的热应力计算奠定了基础。

基于三维网格模型的双重数字盲水印算法

为提高一重三维模型数字水印的安全性,提出一种基于三维网格模型的双重数字盲水印算法。通过改变三角网格顶点在其一环相邻顶点所确定的局部几何空间中的位置和三角面片顶点排列顺序,嵌入双重水印,使模型能抵抗严重的剪切攻击及一定程度的噪声攻击。算法在提取水印时无需原始模型。仿真结果表明,该算法能够有效抵抗平移、旋转、均匀缩放、顶点乱序、多边形乱序及剪切等攻击,具有嵌入可读水印的不可见性。

基于动态混合网格的不可压非定常流计算方法

鱼类、昆虫等运动速度较低,对它们的数值模拟需要解决不可压问题.虚拟压缩方法通过在连续性方程中加入压强对虚拟时间的偏导数,从而把压力场和速度场耦合起来,解决了不可压缩流的计算问题.基于动态混合网格技术,利用双时间步方法耦合虚拟压缩方法来解决非定常不可压缩流的计算问题.为了加快每一虚拟时间步内的收敛速度,子迭代采用了高效的块LU-SGS方法,并且耦合了基于混合网格的多重网格方法.利用该方法数值模拟了不同雷诺数下的静止圆柱、振荡圆柱的绕流,得到了与实验和他人计算一致的结果.

顾及形态特征和语义信息的双线道路识别方法

双线道路识别与提取是城市路网综合的关键。提出了一种城市双线道路提取的方法。在构建好的道路网眼的基础上,综合考虑双线道路网眼形态特征以及构成网眼路段之间的语义相似度,设计了识别双线道路网眼的综合指标。通过判断网眼综合指标确定最终的双线道路网眼,最后根据识别出的双线道路网眼提取出双线道路。实验表明,该方法能有效提取出城市道路数据中的双线道路。

功率二分支齿轮传动系统静态均载特性研究

针对船用大功率齿轮传动系统,考虑齿轮制造误差和安装误差,建立了功率二分支齿轮传动系统的静态均载分析模型,给出了系统的静态均载系数,研究了制造误差和安装误差对二分支齿轮传动系统均载特性的影响规律,得到了误差与均载系数间的函数关系,为功率二分支齿轮传动系统的静态均载设计提供了理论基础。

复杂地层中的双侧向测井数值模拟

用有限元法模拟三维地质环境中的仪器响应常会遇到计算精度和计算速度的矛盾。采用网格局部加密法剖分斜井和水平井介质计算双侧向测井响应,能在保证精度的前提下有效提高计算效率。用此技术计算了任意侵入与任意倾斜角度井况下的双侧向测井响应及其电流矢量空间分布图。

双层桨搅拌槽内流场的数值模拟

利用Fluent软件对双层六直叶涡轮桨搅拌槽内的流场进行整体数值模拟,选用标准湍流模型及滑移网格法,考察搅拌桨高度对流场结构的影响,模拟得到搅拌槽内的流场分布和功率消耗,并同文献试验结果进行对比。结果表明:桨叶的空间位置的变化对搅拌槽流场性能的影响是非常明显的,改变双层桨叶位置分别产生了平行流、合并流和分散流,模拟成功预测了搅拌槽内速度分布和漩涡位置,3种流型的功率消耗存在较大的差异,平行流时的功耗最大。

双模数大排量齿轮泵动态特性仿真研究

设计双模数啮合齿轮泵,对主、从动齿轮啮合过程及接触强度进行了仿真研究。将两种不同模数的齿轮进行匹配,设计双模数主、从动齿轮,提高齿轮的排量;以刚度、阻尼、摩擦系数模拟齿轮之间的油膜间隙,对主、从动齿轮的工作过程进行仿真研究,再利用Workbench对主、从动齿轮进行接触有限元分析。计算分析结果表明:双模齿轮泵排量是同体积齿轮泵的2～6倍,齿轮泵工作时,第一对小齿啮合时接触应力最大,从动齿轮工作过程中的变形量大于主动齿轮,两齿轮的安全系数较大,强度能够满足使用要求。