基于分区交错算法的高层建筑风振数值模拟平台及实例

基于分区交错算法,通过对商业流体软件Fluent和结构计算软件Ansys的二次开发,搭建了高层建筑风振数值模拟平台。耦合界面上非匹配网格的搜索配对和数据传递,以及流体域的网格更新均采用UDF(User Defined Functions)编程实现;流体计算采用大涡模拟方法配合使用流体并行计算技术,以兼顾计算效率和精度,通过UDF和Scheme语言编程实现流体域参数化求解,为确保流体和结构域时间步长一致,流体计算采用子迭代技术;结构计算采用APDL(Ansys Parametric Design Language)语言参数化编程;采用Visual C++语言编制数值模拟平台主进程实现模块间的相互调用。采用该方法,对大气紊流边界层风场内方形截面高层建筑的风振气弹响应进行了数值模拟,将计算结果与气弹模型风洞试验和文献数值模拟结果进行了对比;还通过有、无考虑气动弹性时结构位移响应的比较,分析了气动阻尼对结构风振响应的影响。结果表明,该数值模拟方法可以较精确地求解高层建筑结构的风振气弹响应问题。

基于交错算法的FMICW技术在车载雷达中的应用

调频中断连续波(FMICW)雷达收发转换开关频率满足一定约束条件时,不仅保留了调频连续波(FMCW)雷达峰值功率低、距离分辨率高、对其他系统干扰小等优点,而且解决了发射机能量泄露导致接收机过载的缺点。所提方案研究FMICW技术由于收发过程的不连续性,在车载雷达中采用单一开关频率的传统方法会出现多个杂散频谱尖峰的问题。使用带通滤波器消除杂散尖峰的精度取决于对目标距离的先验估计,使用伪随机中断序列的方法会使本底噪声的平均功率增大,动态检测范围缩小。所提方案使用了一种基于多个开关频率的交错算法,在多个频谱上每个频率位置做最小化可在频域中直接消除杂散尖峰。经实验分析,FMICW应用在车载中与等效FMCW雷达检测性能接近,且对多目标环境具有良好的适应性。

一种雷达脉冲的去交错和识别新算法

通过对脉冲到达角、脉冲重复间隔等去交错算法的研究,基于雷达威胁库,提出了一种既针对参差序列的快速识别和去交错算法又针对抖动脉冲序列的变差分直方图的快速识别算法。该算法简单,容易在DSP和FPGA上实现,可应用于高密雷达环境。

码垛机器人交错式码放样式算法的研究

以四自由度码垛机器人为背景,基于交错式码放样式为研究载体,研究货物交错式码放时的优缺点,在码垛机器人采用平行四连杆机构的基础上分析货物码放全过程,给出码放过程中过渡点和码放点位置的计算过程,提出码垛机器人交错式码放的算法,并通过试验验证了此算法的有效性和可行性。

动量插值与完全压力校正算法及交错网格SIMPLE算法的比较

对流体力学数值方法进行了扼要叙述,并比较各自优缺点。概述了有限体积法处理对流项的常用方案,重点描述了近年来为解决速度与压力耦合问题而提出的基于非交错网格(或同位网格)的完全压力校正算法(CPC),并与同样基于非交错网格动量插值算法(MI)以及传统的基于交错网格的SIMPLE(Semi-implicitMethodforPressure-linkedEquations)算法进行了比较。最后用二维顶盖驱动方腔流动为例,将CPC算法与传统的SIMPLE算法进行比较。结果表明,CPC算法结果准确,且程序上实现起来容易得多。

一种基于PVM的交错一致检查点算法

研究了一种基于PVM的交错一致检查点算法 .该算法对系统资源的占用率小 ,冻结时间短 .尤其当计算节点具有多个处理器时 ,进行检查点操作不会由于对存储器的争用而导致用户进程的冻结 ,提高了检查点算法的效率 .同时 ,该算法的IPC机制是基于PVM的消息传递机制 。

脆性材料统一断裂相场方法及其裂缝宽度的确定

岩石、混凝土等脆性材料的开裂问题一直是国内外关注的热点和难点,裂缝的演化使得脆性材料的力学性能难以预测。针对脆性材料的拉、剪和拉剪复合开裂问题,将统一拉伸断裂准则引入到相场理论,进而基于谱分解技术提出了统一断裂相场方法,并通过交错算法在商业有限元软件中实现了该方法。拉伸断裂试验和拉剪复合断裂试验数值模拟结果表明:统一断裂相场方法具有热力学一致性,该方法不仅能准确模拟裂缝演化过程中脆性材料的力学性能,还能精准预测拉剪复合裂缝的扩展路径。此外,运用水平集理论构建了一个相场函数,识别了相场裂缝的分界面,进而通过理论推导得出了相场裂缝宽度的计算公式,并对其进行了验证。该研究旨在提出精准预测脆性材料拉、剪和拉剪复合开裂的相场方法,以保障土木工程结构的安全。

保持球对称的相容流体算法的构造

重点研究如何在二维柱坐标系中保持流体运动的球对称问题.该问题需要对整个流体算法做细致的分析与设计,从而获得不同的方法.基于Caramana介绍的修正压强梯度算子构造了保持球对称的相容流体算法,该算法还包括了边人工粘性方法、子网格压力的计算方法,以及预估步与校正步相结合的策略.并且,考虑了总能量的守恒性,讨论了网格节点质量保持不变的必要性,以及基于相容格式证明了边人工粘性的耗散性.数值模拟结果与已知数据的比对验证了程序的正确性、稳定性.

电子选针中的数据存储量的分析

在分析选针循环形成机理的基础上 ,推荐一组减小选针循环的优化参数。对电子选针的数据形成、选针循环的最小数据存储量进行了阐述 ,探讨了选针循环数据的平行算法和交错算法 ,为电子提花圆纬机花型软件的开发提供一些理论基础。

负向构造塌陷体的地震正演模拟——以塔河油田为例

位于塔里木盆地沙雅隆起阿克库勒凸起西南部的塔河油田的外扩评价揭示了负向构造区也存在油气富集区,而在地震处理与解释上,负向构造塌陷体的缝洞成像与识别难度大。通过建立垮塌岩溶储层空间分布的地质构造模型,并利用全波场交错网格差分算法开展正演模拟研究。结果表明,负向构造岩溶塌陷在正演地震剖面上的反射具有表层"下凹"、内幕串珠状及同相轴"短小"的特征,与围岩特征存在着明显的差异,与塌陷体实际的地震剖面吻合度较高;利用叠前深度偏移能够更加准确地对溶洞塌陷形成的强反射进行归位,可较为准确地成像地下岩溶系统,通过正演地震成果可指导负向构造塌陷体的识别,对进一步开展岩溶塌陷体识别与刻画具有重要意义。

不同角部外形方柱涡激振动数值模拟研究

基于分区交错算法,通过数值模拟研究倒角、切角(角部修正率为10%)对方柱横风向涡激振动的影响,其中以来流平均风速和方柱边长定义的雷诺数为22000。采用Newmark-β算法求解结构运动方程,流体域采用SST k-ω湍流模型,网格更新采用弹簧光滑法,在Fluent软件平台采用UDF编程实现方柱涡激振动的数值模拟计算。首先,通过静止和运动标准方柱数值模拟结果与文献实验和数值模拟结果对比,验证所采用数值模拟方法及参数设置的有效性;然后,分析折减风速6.0~10.0内倒角、切角措施对方柱气动力和流固耦合振动响应的影响。结果表明:3种方柱均出现“锁定”现象,与标准方柱相比,切角和倒角方柱发生“锁定”现象的折减风速范围及振幅均有所增大,这是由于角部处理影响气流的流动分离,改变背风面分离涡及周围流场,进而影响涡旋脱落频率和气动力所致。

基于bootstrap方法序约束下正态总体均值、方差的区间估计

讨论了在半序约束下正态总体均值和方差的区间估计问题,给出了基于bootstrap方法的迭代算法,通过模拟与传统交错迭代算法的结果进行了比较。

预制裂隙岩石裂纹扩展相场模拟方法研究

裂隙岩石变形破坏是其内部裂纹萌生、生长和聚合成宏观裂隙的结果。为了模拟裂隙岩石复杂断裂破坏过程,基于传统的相场断裂模型,通过拉、拉剪和压剪应变能密度分解,提出一种新的相场模型。根据Mohr-Coulomb准则分别定义剪切应力和压剪应变能,推导位移场和相场耦合控制方程,采用有限元方法进行空间离散和交错求解算法进行相场理论数值求解。通过对比基准算例的相场模拟结果与解析解,验证编制的相场有限元程序的准确性。然后,基于黄砂岩试验数据确定模型参数,运用该程序对单预制裂隙岩石(α=30°)和双预制裂隙岩石(α=30°,β=30°和α=30°,β=60°)单轴压缩试验进行模拟,再现了裂隙岩石所产生的张拉、剪切和混合裂纹生长和扩展模式,与试验结果吻合较好。因此,改进的相场模型能够模拟裂隙岩石裂纹起裂及后续扩展的动态演化过程。