高速铁路隧道初始压缩波一维流动模型的数值分析方法

基于隧道内空气流通截面是时间和距离的二元函数条件与一维流动理论,提出了高速列车驶入设有缓冲结构隧道端口时产生初始压缩波的数值分析方法。一维流动理论采用考虑摩擦、传热以及空气质交换等因素的一维可压缩非定常不等熵流动模型。数值分析方法采用广义黎曼变量特征线法。与国外有关未设缓冲结构、开孔型与未开孔型缓冲结构的隧道端口三种情况的现车试验结果进行了比较,表明本文所建方法正确、合理,能够模拟计算多种类型缓冲结构条件下的压缩波波动规律。

用于快速测量线状特征的四维模型

本文详细介绍了一种测制线状特征的四维模型。利用该模型能生成连续的线状特征，而不仅仅是线状特征上的一些离散特征点，同时还能夺原始观测进行兴趣点处理。本文介绍该四维模型和所需的观测方程，简单地讨论了运用稀疏矩阵对模型进行解算的技术和方法，并介绍了模型的一些应用。

关于一维波动方程的特征线方法

完整地用特征线法将一维非齐次波动方程始值问题解出来

特征线法分析长距离输油管道的流动瞬变过程

本文建立了基于特征线方法求解流动瞬变过程的数值模型,编制了针对长距离输油管道流动瞬变过程的分析软件。在数值处理上,Darcy-Weisbach摩擦力项用二阶精度格式来近似,因此保证了高粘度流体在流动瞬变过程分析时的计算稳定性和精确度。模型考虑了埋管地形对沿线瞬变压力的影响;当某一泵站发生水击后其它站的反应由其站控程序确定。应用该软件,分析模拟了某一长距离输油管道在中间泵站停电或末站瞬时关阀情况下的流动瞬变过程。

时速400 km高速铁路隧道衬砌表面气动载荷特征和分布规律研究

为研究隧道单列车通过和2列车等速中央交会时隧道内中央处和洞口内压力波动机制和特征,隧道内各测点气动载荷最大正负压值和最大压力峰峰值沿隧道长度方向的分布规律,隧道长度对隧道气动载荷最值的影响,列车速度对气动载荷最值大小、位置和幅值频次的影响,以及基于隧道内最大压力峰峰值的最不利隧道长度的分布特征,采用一维非定常可压缩不等熵流动模型广义黎曼变量特征线法数值模拟方法和雨流计数法进行研究。结果表明:1)单列车通过和2列车等速交会的隧道相同位置测点压力在一定时间内保持相同;列车驶出隧道后,压力波形周期重复,与压缩波/膨胀波在隧道内传播的周期相同。2)在3种速度和0.5~10 km隧道长度范围内,单列车通过时,隧道内最大正压值在距离隧道入口200~600 m的位置;速度增加,部分长度隧道的最大负压值和最大压力峰峰值位置由隧道中央近进口端内一侧变为隧道中央近出口端内一侧。3)当时速为400 km时,单列车通过基于不同隧道压力最值的最不利长度相同,为1.3 km;2列车等速中央交会依次是1.4、0.94、1.2 km。4)隧道单列车通过和2列车等速中央交会的最高幅值等级分别可达到4800~5200 Pa和10000~10400 Pa。

基于一维流动模型的高速列车隧道压力波特性

高速列车通过隧道过程中引起隧道内压力的剧烈波动,会诱发车内压力波动并可能引起车体疲劳破坏等问题。而研究此类问题的基础在于快速准确预测隧道压力波。基于一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,对单车通过隧道和两列车隧道内交会进行数值模拟。选取京沪高速铁路隧道为研究对象,通过全时间区域下隧道空间中的压力传播的过程图描述压力波的形成过程,给出隧道内交会压力波比单车通过隧道的压力波剧烈的原因,研究列车速度和阻塞比对车外最大压力值和最小压力值的影响特性。结果表明,高速列车通过京沪高铁典型长度隧道时,其车体表面承受的最大压力波动基本与车速的平方成正比,而其与阻塞比基本呈线性关系。

二维波动板流动显示方法研究

介绍了在水洞中进行的二维波动板周围流场的流动显示实验。通过氢气泡、粒子示踪法和粒子成像速度仪三种方法定量和定性地显示了二维波动板周围的流场结构。揭示了特征参数C/U与流场特性的关系,探讨了鱼类波状摆动对流动分离的抑制机理。同时还对三种不同的流动显示技术进行了探讨。

基于一维流动模型的高速列车隧道交会空气阻力数值模拟研究

应用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,考虑列车交会诱发的空气压力和流速变化,提出高速列车隧道交会空气阻力的计算方法。研究中国标准动车组CR400AF隧道交会列车空气阻力变化规律,分析列车交会位置、隧道长度、阻塞比、列车运行速度和列车长度对列车空气阻力的影响。结果表明:在研究隧道内列车空气阻力和列车周围气流流动时必须考虑压缩波和膨胀波的传播方向,交会位置对平均列车空气阻力的影响较小;在隧道中央等速交会时,列车空气阻力随隧道长度、阻塞比和车速增大而增大,且这3者的影响程度依次增大;平均列车空气阻力与车速的2次方近似成正比,与阻塞比的0.67～0.75次方成正比,与隧道长度的0.01次方成正比;时速300～400km等级16辆编组高速列车的平均列车空气阻力约为8辆编组的1.65～1.70倍。

高速铁路隧道压力波一维模型数值方法简介

高速铁路隧道压力波是高速铁路隧道修建中的关键技术,研究结果是合理确定隧道断面大小的主要参考依据。在简要回顾国内外相关方面研究成果的基础上,重点介绍了作者等人多年来采用的一维可压缩非定常不等熵流动模型和特征线法,介绍了隧道单车压力波、隧道会车压力波和考虑竖井、隧道内断面突变等情形下的验证实例。

对流扩散问题的有限元与特征线耦合数值方法及其误差估计

§1.数学模型与数值计算格式 设Ω是R^n中有限区域,具有分段或分片光滑的边界Γ,考虑下述非线性对流扩散问题(P):

基于舒适性的高速磁浮铁路单线隧道最不利隧道长度分布特征研究

列车在不同长度隧道中高速行驶,会产生不同程度的压力波动,从而引起乘客不同程度的耳感舒适性问题。采用一维可压缩非定常不等熵流动模型的特征线法和时间常数法动态气密指数模型,研究了单列高速磁浮列车通过隧道时的车外压力波和两种动态气密指数下的车内压力变化特征,完善了基于压力舒适性标准的高速磁浮铁路单线最不利隧道长度的概念,进行了列车速度和列车动态气密指数对最不利隧道长度影响规律的研究。研究发现:在基于车外压力最大负压值的最不利隧道长度下,车内压力最大负压值较小。车内每1、3、10和60 s内最大压力变化量最大值随隧道长度增大呈先增大后减小的特征,即存在舒适性约束条件下的最不利隧道长度。列车速度不同,该最不利隧道长度不同。除车内每10 s压力限值条件下外,动态气密指数不同,最不利隧道长度近似。动态气密指数83 s、速度600 km/h的单列磁浮列车通过截面积为100 m2的隧道时,满足UIC660舒适性标准的最不利隧道长度为10~12 km。本文成果对研究基于舒适性标准的隧道净空面积和列车气密性,以及进一步完善基于隧道压力波效应的轨道交通最不利隧道长度理论体系有较好的参考价值。

井筒流压快速分析方法及其在CO_(2)井中的应用

井筒作为井筒内工质流体和地下储层发生物质和能量交换的主要通道,其内部流体温度场和压力场的准确预测是深部流体注采工程中至关重要的内容,控制工程生产效率与安全性评估。通过总结前人研究工作,发现井筒内流体压力随深度近似线性变化的特征,在此基础上,提出一种关于井筒内流压的快速分析方法;建立了基于井筒内流体的质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程的井筒内流体温度、压力耦合计算模型,并利用该耦合模型就所提快速分析方法中待定参数与流体工况、井筒参数、地层物性等参数变化的敏感性进行分析;针对CO_(2)井,给出了井筒内流压快速分析表达式,结合工程现场数据进行验证,压力解精度在工程应用许可的范围内。所提井筒内流压快速分析方法基于文献统计得出,适用于气井、液井、生产井、注入井等,覆盖范围较广,具有计算参数少、方便快捷的特点,针对某指定工质流体的快速分析表达式中的待定参数可由室内研究人员给出。研究结果对现场工程师具有极大的便利性。

应用一步流动法快速测定土水特征曲线试验研究

实验室常用压力板仪进行常规试验测定粉土土水特征曲线(SWCC),需耗费数月时间,效率不高。对快速测定粉土SWCC进行了试验研究:采用压力板仪对粉土试样开展一步流动法试验;同时,用Hydrus-1D建立一维水分运移模型;结合模型对干密度为1.78 g/cm^3粉土试样中溢出水量随加压时间的关系曲线进行拟合,并得出VG模型中难以实测的参数α和n;根据参数反算出粉土试样SWCC并和压力板仪常规试验的SWCC进行对比。为了消除试验中加载压力过大可能造成的固结对试验结果的影响,还对干密度为1.65 g/cm^3的粉土试样进行固结试验使其干密度增大为1.78 g/cm^3,再对固结后粉土试样分别进行常规试验和一步流动法试验。对由两种试验得到的固结粉土的SWCC与初始干密度1.78 g/cm^3粉土由两种试验实测的SWCC进行了比较。结果表明:①一步流动法试验拟合的SWCC与常规试验实测的SWCC重合度高;②一步流动法试验具有快速性和有效性;③由Hydrus-1D建立的一维水分运移模型得出的SWCC与常规试验实测的SWCC接近;④一步流动法试验结果不会受到固结的影响。

基于形态学方法的牙颌模型自动分割算法

为实现牙颌模型的自动分割,在形态学方法基础上提出一种自动闭合特征线的算法。根据牙颌模型顶点的曲率获得包含龈缘线轮廓和相邻牙齿分割线轮廓的初始特征区域;应用形态学方法获取初始特征区域的骨架特征,得到单个顶点宽度的特征线;采用连接区域搜索的方式查找特征线上存在断开处的端点并匹配,通过最短路径法连接端点形成封闭特征线,完成对牙颌模型的分割。初步测试结果显示,该算法对牙齿自动分割的成功率达到93.88%,能够实现较好的自动分割效果。

基于LDA模型和语义网络的线上文本挖掘方法

传统线上文本挖掘方法在克服相似性干扰时,需要加入大量约束条件,降低了挖掘准确率。为此,本文提出基于LDA模型和语义网络的线上文本挖掘方法。采用滤波处理法对线上文本信息进行滤波处理,获得线上文本的抗干扰向量,提取线上文本信息的频谱特征。利用语义网络构建线上文本的语义网络挖掘模型,计算线上文本挖掘信息的相似度。基于LDA模型对获取的线上文本阈值进行分类,得到线上文本挖掘权值,将挖掘到的关系词带入到概念属性内,实现线上文本的挖掘。实验结果表明,基于LDA模型和语义网络的线上文本挖掘方法不仅可以提高挖掘精度,还具有更强的收敛性。

基于产品三维模型的高效工艺设计方法研究

问世半个世纪的CAPP(Computer Aid-ed Process Planning,计算机辅助工艺设计)是连接CAD/CAM的桥梁[1]。

基于简化三维模型的浅溪混合流动扩散数值研究（英文）

考虑求解一个特殊初始边界值问题的数值方法.在所提方法中,将Galerkin方法和有限差分方法进行了结合,并采用了双曲偏微分方程系统的特征线网格.所解决的偏微分方程是一个长而浅的河道中被动混合流动过程的数学模型,该模型是二维的,但是一个三维的过程.采用显式的或者隐式的有限差分方法都可以完成计算过程,也可以采用并行计算实现其计算过程.

土壤图像孔隙轮廓线分形特征及其应用

孔隙轮廓线分形维数是用来描述孔隙本身所具有的分形特征,它反映了土壤孔隙与固体颗粒接触界限的不规则性。该文采用数字图像处理技术研究了中国科学院封丘农业生态实验站内3种不同质地土壤样本图像的孔隙轮廓线分形特征。结果表明:土壤孔隙轮廓线分形特征与土壤质地之间存在着一定的相关关系,即土壤质地越细(黏粒含量越高)分形维数取值越大。同时,根据这3种土壤的孔隙轮廓线分形维数,结合不同分形方法分别预测了它们的水分特征曲线,并与实测的土壤水分特征曲线进行了比较。

不可压缩流动问题快速计算的降阶模型

目前所有的计算方法(如有限元方法、有限容积法或无网格方法)在计算时均需要较长的计算时间,很难直接应用于工业中的实时控制。该文应用最佳正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法从不可压缩流动问题的流场中抽取特征函数,并用Galerkin方法将特征函数对N-S方程进行投影,得到N-S方程的降阶模型。通过一个具有分析解的例子验证该方法的精度与有效性。计算结果表明:POD方法计算得到的特征值的大小反应了它所能捕捉到流场中的广义"能"大小,最大特征值所对应的特征函数能很好地捕捉到流场的特征;降阶模型的计算结果与有限容积法的计算结果符合得很好,但能节省更多的计算时间,因此降阶模型能直接应用于工业中的实时控制。

可动凝胶深部调驱流线模拟方法研究

可动凝胶深部调驱过程中流体的流动涉及复杂的物理化学过程,快速准确地模拟该过程是参数优化、方案设计的关键.在建立起可动凝胶深部调驱的油水两相多组分数学模型的基础上,推导出了考虑重力和毛管力的三维流线模型,将求解饱和度的三维问题转化为一维问题.采用算子分离技术将流线上的饱和度方程分解为典型的双曲型方程和抛物型方程,并采用分数步差分法求解饱和度方程,利用显示方法解决了隐式问题,提高了求解精度和速度,从而实现了可动凝胶深部调驱的快速准确模拟.