分解区域方法在涡流检测仿真中的应用

随着现代制造业的发展,涡流检测仿真问题日渐复杂。传统的单一求解区域方法的运用遇到瓶颈,而分解区域方法将复杂的单一区域上的求解转化为较简单的若干个子区域上的求解,克服了传统方法遇到的困难。该文主要介绍分解区域方法在涡流检测仿真中的应用。

基于区域分解及零空间技术的周期排桩结构带隙计算方法与特性研究

针对传统能量法求解周期排桩结构带隙时位移型函数构造复杂、计算成本高、因桩土参数畸变而导致的波形拟合困难等问题,基于区域分解思路对传统能量法进行改进,将桩与土分别在独立坐标系下建模,克服桩土参数畸变问题;再结合零空间技术处理各类边界约束,克服了型函数构造中边界依赖问题,且大幅提高了计算效率。研究结果表明,相较于波数有限元法,该方法不仅同样准确、可靠,还具有效率优势。此外,土体弹性模量与排桩填充率是影响带隙的主要因素;相较于正方形布置的周期排桩,六边形布置时可以获得较高的起始频率、截止频率和带隙宽度。

各向异性问题的多子域区域分解算法

在自然边界归化原理的基础上,构造了一种无界凹角区域上各向异性问题的多子域非重叠区域分解算法,这是两子域的非重叠区域分解法的推广.本文给出了多子域区域分解算法的离散和变分形式,利用等价性理论,通过详细的理论证明说明此算法是收敛的,且与网格参数h无关.

中国数字经济发展水平测度、区域差异分解及空间演进路径

从基础、产业、融合、环境4个维度构建指标体系,利用熵值法、核密度估计、空间莫兰指数对中国30个省域数字经济发展水平、空间分布状况及动态演进趋势进行分析。研究发现:我国数字经济发展稳中求进,东部地区发展迅速,中西部增速较缓但趋向均衡;地区间数字经济差异逐渐缩小,表现出动态收敛特征,从空间分布来看,空间集聚趋势不断强化,区域带动作用增强。因此,要正视地区之间发展不平衡的问题,通过适当的虹吸效应带动周边省域发展,适时调整产业结构,因地制宜鼓励四大地区发展数字经济,进一步促进数字经济高质量发展。

基于区域分解的3D弹性波全波形反演并行实现策略

全波形反演作为一种能够在理论上提供更高精度成像的反演方法,是当前地震勘探领域的研究热点之一。它所面临的一个主要问题是计算量庞大,特别是对于3D弹性介质的全波形反演。针对这一问题,本文基于区域分解技术发展了一种3D弹性波全波形反演并行实现策略。首先,对全波形反演理论进行简要介绍;然后,详细分析区域分解并行实现中的主要问题并给出相应的解决策略;最后,通过简单的透射模型证明了算法的正确性及有效性。

卫星目标电磁散射的高效区域分解边界积分法

近年来,严峻的空天安全问题致使卫星的电磁散射特性分析与控制倍受关注.典型卫星主要由主体、太阳翼和多用途天线等部件组成,呈现多尺度的几何特性,给电磁建模技术带来了挑战.面向卫星的电磁散射特性分析,本文采用不连续伽辽金区域分解积分方程(discontinuous Galerkin domain decomposition method of integral equation,DG-DDM-IE)方法构建准确且灵活的计算模型,并基于以往对角区域块(diagonal domain block,DDB)预条件和稀疏近似逆(sparse approximate inverse,SAI)预条件的数值性能研究结果,针对多尺度情况提出一种经济高效的混合型预条件以提高DG-DDM-IE方法的计算能力.复杂多尺度卫星目标数值实验证明,该DG-DDM-IE方法在消耗较少内存的条件下仍保证良好的收敛性和可扩展性.

中国县域二氧化碳边际减排成本:基本事实、影响因素及区域差异分解

廓清中国县域二氧化碳边际减排成本有助于准确评估现有应对气候变化的减排政策并为未来的政策优化提供指引。本文基于二次型方向性产出距离函数,采用随机前沿分析方法测算了2008—2016年中国1985个县的二氧化碳边际减排成本,在此基础上从基本事实、影响因素及区域差异分解的角度对县域二氧化碳边际减排成本进行了分析。研究发现:首先,样本期间中国县域二氧化碳的边际减排成本均值为1.66万元/吨。时间维度上,二氧化碳边际减排成本呈现先下降后上升的趋势;截面维度上,东部地区的二氧化碳边际减排成本低于中西部地区。其次,二氧化碳边际减排成本不仅取决于碳强度表征的减排规模效应,还与县域的产业结构效应和技术创新效应密切相关。最后,二氧化碳边际减排成本的差异主要体现在省域之间而非省内县域之间,意味着超越省域范围的全国统一碳市场更加有助于实现成本有效的碳减排。本文认为,无论是命令控制型碳减排政策还是市场型碳减排政策,政策设计的关键均在于充分考虑二氧化碳边际减排成本在县域之间的异质性,充分利用县域二氧化碳边际减排成本的信息,因地制宜选择差异化减排政策并推动区域间协同化减排。

大坝混凝土非连续变形的并发多尺度区域分解法

大坝混凝土的裂缝萌生和失稳扩展分析需要尽可能准确地模拟骨料和砂浆界面的弱不连续,而界面过渡区微米级的厚度模拟使得有限元网格存在网格剖分质量不佳和网格数量庞大的问题。通过在大坝混凝土细观结构的不同材料实体单元间预嵌零厚度界面单元,并进行宏细观子区域界面节点重新匹配,建立了骨料-砂浆-界面单元的宏细观区域分解有限元网格。同时结合隐式梯度损伤模型和内聚力模型,在同一模型中实现骨料、砂浆基质的损伤失效模拟及骨料-砂浆界面的弱连接到脱开模拟,构建了大坝混凝土非连续变形的宏细观并发多尺度区域分解模型。将模型用于某大坝混凝土的直接拉伸试验模拟,不同随机骨料模型均能捕捉骨料和砂浆界面的弱连接到脱开过程。重现的混凝土试件破坏形态与已有研究结果一致,证明了模型的合理性。本研究可为大坝混凝土损伤断裂力学性能的数值试验提供技术支持。

凹角外问题非重叠区域分解算法的自适应研究

以各向异性方程为例,在非重叠型区域分解算法的基础上,研究了无界凹角区域上的自适应有限元算法,并且讨论了此算法离散问题迭代的收敛性,最后将它与均匀网格划分进行对比,并用数值例子证明自适应算法的可行性与有效性。

基于区域分解谱单元法加肋圆柱壳振动控制研究

针对加肋圆柱壳复杂结构振动计算问题,论文提出了一种基于区域分解的谱单元分析方法,用于求解多段加肋圆柱壳复杂结构的振动响应。该方法将加肋圆柱壳分解成多个区域,每个区域采用谱单元法求解,通过力和位移边界条件构造系统矩阵来求解主动控制力,从而计算得到加肋圆柱壳的振动响应。结合数值计算结果和仿真实验得出结论:基于区域分解谱单元法能够有效用于加肋圆柱壳体振动分析。

基于区域负荷分解与迁移学习的电能替代潜力动态估计算法

为实现电能替代潜力的可靠、有效估计,提出基于区域负荷分解与迁移学习的电能替代潜力动态估计算法。首先,应用模糊决策树方法计算特征结果的信息增益最大化;其次,利用三次指数平滑法预测电能替代设备的电能替代量;最后,使用迁移学习模型计算电能替代节能量和理想点之间的贴近度。测试结果表明:本文算法在不同电能使用量占比下能够准确预测电能替代量,且实现单位节能量大于0.060m^(2).kJ的电能替代效果。

基于Level Set方法的点采样曲面测地线计算及区域分解

点采样物体的几何处理是当前造型领域中的研究热点之一,如何有效地对点采样曲面进行区域分解是几何处理的基础性工作.该文首先提出了一种基于Level Set方法的点采样曲面上两点间最短路径的计算方法,用以解决区域分解中的边界曲线生成问题.为了保证求解Level Set微分方程的稳定性,文章采用移动最小平方(MLS)方法对点采样曲面进行均匀重采样和去噪音处理.在此基础上,又进一步提出了一个基于 Level Set方法的点采样曲面区域拾取算法.最后给出了上述算法在点采样物体的几何处理中的应用实例.实验结果表明该文提出的算法稳定、快速且容易实现.

区域分解对气象模式并行计算速度的影响

通过数值试验分析了区域分解策略对ARPS气象模式并行计算速度的影响,发现无论是否使用编译优化技术,均以分解后数据区域近似为正方形时具有最大的加速比和并行效率。在二级编译优化的情况下,并行速度还和分解方向有关,在y方向上的分解比在x方向上的分解更有利于提高并行效率,而在无优化情况下,并行速度和分解方向几乎无关。并从通信量和编译优化的角度对试验结果进行了讨论和分析。

基于区域分解法的地下水有限元并行数值模拟

地下水系统概念的出现对地下水模拟技术、地下水决策支持管理提出了新的要求,比如地下水系统中同时包含包气带模型和饱和带模型,或者在饱和带中同时出现孔隙介质模型和裂隙介质模型,更可能在建造地下水模型的同时必须结合考虑地表水模型,所有的这些顾虑和可能均会使模型复杂化,且不说用目前流行的数值方法难于求解,就算能求解也势必造成计算工作量的剧增,这就需要借助高性能计算机来担任这项工作.相对于代价高昂的共享内存多处理器技术,基于分布式模型的机群计算技术为此项工作的实现提供了可能.讨论了如何利用机群计算技术,实现地下水有限元并行数值模拟.从地下水有限元模型的并行求解可能、基于区域分解法的并行算法、并行编程以及并行计算的实现各方面着手,系统地阐述了地下水有限元并行模拟的关键技术,并将该方法应用于一个理想的地下水溶质运移模型中,取得了成功.还讨论了方法的应用前景,包括利用机群计算技术实现对整个流域的地下水进行准实时模拟,为地下水调度提供决策依据.

基于区域分解法的1100kV隔离开关大规模电场计算问题

大规模电磁场求解计算时,通常采用有限元法会面临计算与存储量庞大、求解效率较低的问题,为此考虑采用区域分解法来解决。笔者在阐述区域分解法求解原理后,建立了特高压隔离开关气室三维电场问题模型,并将计算结果与整体法所求结果进行比较,结果表明,采用区域分解法有效缓解了存储空间限制、提高了求解效率。同时采用基于参数化设计语言(APDL)的电场能量法对隔离开关气室电容参数进行计算,将计算值与测试值进行比较,两者相对误差小于4%,获得较为准确的分布电容参数,进而为特高压GIS中快速暂态过电压(VFTO)的研究奠定基础。

区域分解法解黑油数值模拟问题的并行计算

区域分解方法是适应并行计算机的工作原理应运而生的偏微分方程数值算法，将它应用于解决三维实际问题且行之有效的并行软件并不多见．本文基于共享内存多处理机并行系统解决一类三维黑油油藏数值模拟问题，分别给出了子结构类型ＤＤＭ和Ｓｃｈｗａｒｚ类型ＤＤＭ两种区域分解方法的并行算法，并进行了比较。

气象资料三维变分同化阶段区域分解并行实现

变分同化由于能明显改善同化质量,正在成为数值天气预报的主流同化方法.研究三维变分同化的并行计算,提出了三维变分同化的阶段区域分解、观测资料的自适应划分算法、计算与通信重叠的矩阵转置和周边区域通信以及文件IO方法,在此基础上实现了MPI并行三维变分原型系统,在由8个双CPU节点组成的Linux机群上并行加速比达到了11.9.

基于区域分解法的电磁场并行计算研究

针对有限元法求解大规模电磁场问题时常常受单机计算速度和内存限制的问题,考虑运用并行求解的解决方法。在论述了适合并行求解的区域分解法的原理后,建立了二维静电场问题的模型;运用区域分解法对模型进行了区域划分;基于6台高性能PC机搭建的分布式并行系统,运用并行共轭梯度法(CG)对有限元线性方程组进行并行求解,取得了较高的效率加速比。对于自由度多达百万的大规模问题,该并行求解大大提高了计算速度,为并行求解三维电磁场奠定了基础。

基于“区域分解”思想的苏锡常地区地面沉降相关预测模型研究

本文在系统分析苏锡常地区地下水开采与地面沉降发展动态及相互关系的基础上,从"区域分解"的思想出发,将研究区按第四纪土层结构进行了合理分区,并分别在各亚区建立地面沉降量与地下水水位相关预测模型。实践表明,该模型符合现阶段苏锡常地区地面沉降研究现状,具有一定的实用价值。

基于区域分解算法的叶顶间隙流场的数值模拟

本文采用Marini－Quarteroni的不重叠区域分解算法和“镶嵌”式间隙网格技术，开发了可计算叶项间隙流场的N－S方程求解程序。通过计算结果同实验显示结果的比较表明，本文的计算方法不仅可以很好地描述叶顶间隙流动的细节，而且在复杂区域流场计算中是非常有效的。本文指出在叶栅存在间隙时，前缘产生什么样的拓扑结构不仅取决于相对间隙的大小，同时也取决于叶栅的负荷情况。