半隐式延迟解耦的开关动作高效处理方法

传统电磁暂态仿真采用详细模型建模电压源型换流器(voltage source converter,VSC)并采用双插值法(double interpolation method,DIM)处理步长内的开关事件,由于详细模型的导纳阵时变,DIM算法流程复杂,在进行大电网仿真时严重影响计算效率。针对这一问题,应用半隐式延时解耦原理建模VSC,并对步长内开关事件的处理方法进行研究,通过对开关函数在步长内的占空比进行等值代替DIM,提高仿真效率。首先,从VSC状态方程出发,得到VSC解耦模型,实现换流器的并行计算,提高计算效率;其次,分析了不处理开关事件时累计误差的产生机理,并给出了计算时序和开关函数等值占空比的计算方法,保证仿真精度;最后,以PSCAD的仿真波形为基准,验证了所提方法的精度和有效性,讨论了所提方法的方法特点。

无配重半隐式可解体吊篮悬挑钢梁固定方法分析

用于建筑外墙装饰、维修、清洁等操作人员的传统悬挑式吊篮固定方法是采用配重,其置于屋面部分严重影响屋面构造层的施工进度,且不节材环保。文章巧妙地利用了屋面排气管并将其分段安装,在排气管完善之前,在其同处预埋可解体拉结扁钢,用拉结扁钢固定吊篮的悬挑钢梁,从而达到屋面与外墙同步施工的目的,缩短工期、节约了材料、降低了施工成本、安全可靠,并总结了完整的施工方法供同行参考。

非牛顿流固耦合问题的半隐式分区ALE有限元-间断有限元耦合算法研究

针对非牛顿流固耦合问题,提出了任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)框架下的半隐式分区有限元-间断有限元耦合算法。其数学模型主要包括非牛顿流体和固体结构的控制方程,以及流体-固体交界面上的边界条件。固体结构由弹性材料组成,非牛顿流体由幂律型本构模型描述。用分裂格式对非牛顿流体控制方程进行解耦,得到若干子方程;通过有限元、间断有限元方法求解对应恰当类型的子方程。用中心差分及标准有限元方法分别对固体结构弹性动力学方程进行时间和空间离散;用修正的Laplace移动网格方法处理固体结构的形变及流体区域网格的变化过程。最后用数值算法研究了带有圆弧顶端梯形结构体的非牛顿流固耦合问题,并详细分析了结构体高度、入口速度及流体特性等因素对流固耦合问题的影响及机理。

半隐框玻璃幕墙渗漏原因分析及试验研究

针对典型半隐框玻璃幕墙建筑渗漏问题,利用无人机搭载高清成像的方法进行巡检,再利用局部淋水试验的方法进行渗漏路径试验分析。试验结果表明,幕墙密封胶失效和型材变形是雨水渗入的主要原因,同时幕墙型材腔体易形成隐蔽渗漏通道,扩大了渗漏范围。

角点型非共轴模型的半隐式应力积分算法及应用

针对基于屈服面角点非共轴理论建立的弹塑性本构模型,提出了对应的半隐式应力积分算法。在考虑非共轴项的应力更新方程中,塑性流动方向采用显示表示。构建非共轴塑性流动的Gram-Schmidt正交化过程则是基于已知应力条件定义。根据张量之间的正交性,进一步简化模型的应力更新方程,再推导该方程的牛顿迭代格式。然后将该算法编写进ABAQUS的材料用户子程序Vumat,将该非共轴模型应用于有限元分析。在Explict分析模块中,分析了不同非共轴模型参数模拟单剪试验和活动门问题的效果,并与共轴模型结果进行了对比。结果显示该半隐式算法收敛性好,强健有效,适用于工程分析。

求解Allen-Cahn方程的半隐配点格式

本文首先对Allen-Cahn方程在空间方向基于重心Lagrange插值配点法进行离散,在时间方向分别采用向后欧拉格式(BDF)和Crank-Nicolson(CN)格式进行离散,对其非线性项采用显格式处理,建立半隐配点格式并导出相应的离散线性方程组.然后,对空间一维半离散格式以及二维全离散格式进行相容性分析.最后,通过数值算例验证半隐配点格式的高精度性以及能量随时间递减的性质.与经典的两种差分离散格式进行比较,数值结果表明本文所建立的格式可以用较少的节点达到较高的精度.

现代高层建筑半隐幕墙竖框横隐施工技术研究

文章围绕现代高层建筑半隐幕墙竖框横隐施工技术应用进行分析,首先介绍了案例项目工程概况,随后分析了幕墙施工工艺流程和技术要点,最后对幕墙施工质量控制要点进行了探讨,希望为同类型幕墙施工提供方法参考。

Cahn-Hilliard方程的新型二阶稳定化半隐有限元方法

基于Crank-Nicolson/Adams-Bashforth离散,一种新型的二阶稳定化半隐有限元格式被建立用来求解Cahn-Hilliard方程.在此格式中,通过添加一个新型的二阶稳定项,得到一个满足离散的能量耗散定律的线性系统.空间离散考虑Galerkin有限元方法,从而获得时空全离散格式.算法的稳定性被考虑,同时给出相应的误差估计.理论结果表明,所提出的算法具有二阶精度.最后,数值算例验证所提算法的有效性.

基于半隐式运动粒子法的减速器搅油损失计算及试验验证

为解决减速器中多对齿轮复杂系统因湍流作用造成的搅油损失计算精度偏低的问题,基于拉格朗日体系的半隐式运动粒子法,结合Smagorinsky湍流模型和多面体壁面模型壁面湍流切应力计算方法,提升了搅油损失的计算精度,并采用仿真与试验进行验证,最后分析了不同搅油损失对循环工况效率的影响。研究结果表明:该方法能够有效提升减速器搅油损失计算精度,平均精度由47%提升到91%,高速工况下提升效果尤为明显;在循环工况中,搅油损失对减速器效率影响显著,降低搅油损失能够有效提升减速器循环工况效率。

基于移动粒子半隐式方法的油冷电驱系统润滑特性分析

为研究油冷电驱系统的润滑特性,分析了某油冷电驱系统的飞溅润滑特性和极端姿态下低速润滑不良现象,并针对强制润滑和油泵吸空现象进行了分析。结果表明:低速润滑不良、高速润滑良好是飞溅润滑的主要特性,随倾角增大,上坡工况流量逐渐下降,下坡工况相反,左倾20°时无飞溅润滑效果并存在吸油口吸空现象,右倾20°时低速搅油效果差,左、右倾工况下飞溅润滑油量表现相反;强制润滑可综合考虑电机和减速器的流量需求和比例;油泵吸空将导致强制润滑失效,解决吸空问题需同时考虑效率的降低。

中国园林中的“半隐”空间营造及艺术启示——以苏州园林为例

中国园林作为东方空间美学的典范,很大程度上满足了古代文人士大夫不用深居山林,也能追求隐逸的需求,这在园林的空间营造上带来了潜在的指向——隐。苏州园林是我国园林文化的代表,以此为例展开研究具有一定的典型性,本文提出以“半隐”的视角来分析园林空间在不同层面上的感知体验,通过对“裁半”处理的建筑形制进行整理分析,总结了这种手法在美学、心理学、哲学上所带来的精神表达。另外,分析讨论“半隐”空间的表达与中国传统山水画以及所列举的现当代艺术之间的共通之处,可见中国传统文化中对空间的独特理解。希望能够从既存的艺术框架中追溯我们的文化源头,重新认识园林中物—景—人的关系,拓展传统美学对当下艺术创作的意义。

移动粒子半隐式法在流体机械数值模拟中的应用

针对传统基于网格剖分的数值模拟方法在处理流体机械动静干涉时,常因在动静交界面附近采用混合平面法以及网格间信息传递而带来的计算误差问题,介绍一种新的数值模拟方法———无网格移动粒子半隐式法(MPS),并将其应用于流体机械的数值模拟.该方法相对于传统网格法而言不需要进行网格剖分,从而对计算区域存在大变形的非定常流动问题可实现整场求解.以不可压缩流体为研究对象,从简单旋转流体机械算例入手,综合分析了采用移动粒子半隐式法模拟流体机械流场所需的运动边界模型、复杂几何边界离散方法、进出口边界模型和计算效率优化等基本条件以及目前的解决方案.此外,对算法的计算精度与稳定性、三维复杂情况的适用性、计算效率以及数据后处理等进行了评估,并以此为基础,对无网格法在流体机械模拟中的工程应用前景进行了展望.

半隐式延迟解耦电磁暂态并行仿真方法(一):原理及交流分网与并行

随着电力系统的日渐电力电子化,传统的电磁暂态仿真方法已难以满足快速求解的要求,而分网与并行计算是提高仿真效率的一个有效途径。针对现有电磁暂态仿真分网与并行方法的不足,该文提出一种基于半隐式延迟解耦特性的分网与并行方法,具有分网方式灵活,易于并行的特点。首先从系统状态空间方程出发,应用矩阵分裂技术,对系统状态变量进行分组。然后通过对不同变量组采用不同的积分形式,建立变量组之间的半隐式时间延迟格式,实现变量组之间的时间解耦;进而基于该半隐式延迟解耦格式,设计电磁暂态仿真的分网策略,构建相应的并行计算流程。最后通过算例验证所提方法的准确性和有效性。

基于移动粒子半隐式法的齿轮搅油损失分析与试验验证

将移动粒子半隐式法应用于齿轮搅油损失分析,以研究齿轮传动中搅油损失的内在特性.以单齿斜齿轮为对象分析其在不同浸油深度、齿轮转速和齿轮宽度条件下的搅油损失情况.分析结果表明,齿轮转速对搅油损失的影响最大;浸油深度对搅油损失的影响也较为显著;齿轮宽度对搅油损失的影响则不太明显.根据仿真分析结果建立了单齿斜齿轮搅油损失数学模型.搭建试验台架,通过试验与仿真数据的比较,验证了移动粒子半隐式法在计算搅油损失方面的可行性和准确性,从而为齿轮传动搅油损失的进一步研究提供了一种新方法.

用移动粒子半隐式法模拟液舱横摇晃荡现象

应用移动粒子半隐式法(MPS)模拟了半满粘性液舱的横摇晃荡运动.模拟中每个时间步分为显示和隐式两步,控制方程中利用粒子与周围粒子之间的关系取代了传统方法中的差分项,利用粒子数密度的变化来判别自由表面.MPS法作为一种Lagrange数值方法,存在着粒子穿透现象.文中使用了一种防穿透方法,取得了较好的结果.结果表明,MPS法在复杂曲面的布点及自由表面的表现上有一定的优势.

采用移动粒子半隐式法的进口流动速度边界模型

针对有限空间、半无限大空间和无限大空间3种开放式流动系统的进口类型,采用无网格移动粒子半隐式法,依据进口附近新增流体变形程度不同的特点建立了相应的进口速度边界模型。通过控制进口流速和添加固体边界来避免模型可能产生的流动不连续和自由面形状不光滑、不规则等问题。基于该模型,在三维情况下模拟实现了两个圆柱形喷嘴的液柱喷射及互击碰撞过程。液柱碰撞在系统的对称面上产生了一层液膜,该液膜在一定碰撞参数下的形状、厚度、鞍部的高度和流场速度分布等信息及其非定常变化过程均可以从计算结果中进行提取和研究。数值模拟结果符合物理原理,模型的建立扩展了移动粒子半隐式法的应用范围,规范了进口模型的科学使用,使计算更加便捷和精确。

基于移动粒子半隐式法的表面张力模拟

采用移动粒子半隐式法(MPS)模拟了受表面张力影响的自由面流动。表面张力的计算采取了一种较适合于MPS方法的表面自由能模型。方形液滴振荡和射流断裂的模拟结果分别与理论分析和试验结果一致,同时进行了三维射流注水模拟,从而验证了MPS方法结合该表面张力模型可以有效、方便地进行自由面流动中表面张力现象的模拟。

自由表面流动的移动粒子半隐式模拟方法

引入可压缩因子,对移动粒子半隐式方法(MPS)进行了改进,解决了MPS方法在计算中容易出现的不稳定问题.使用改进后的方法对液柱倒塌算例进行了模拟计算,并将计算结果与实验及其他数值计算结果进行了比较.计算表明,引入可压缩因子大大提高了计算的稳定性,且方法简单易于实现,在液柱与挡板发生碰撞、流体发生大变形时依然能进行有效地模拟.

移动粒子半隐式法核函数特征对压力求解稳定性的影响

针对移动粒子半隐式法在求解特定问题时,压力求解可能会出现一定程度的波动,分析了移动粒子半隐式法中核函数曲线形状特征对压力求解稳定性的影响,构造了一种指数多项式型核函数。模拟了典型静压(静水压力问题)和动压(液体晃动问题)算例,并将模拟结果与理论解或实验值进行对比,研究结果表明:改进的核函数可有效抑制模拟过程中压力求解的振荡现象;核函数与对应粒子数密度比值曲线的形状特征可真实反映粒子间相互作用关系,在稳定性分析中起着至关重要的作用。当核函数是光滑单调递减非负函数且最大值为有限值、两粒子间距离与影响半径的比r/re在[0,1]区间时,曲线两端附近核函数数值变化平缓更有利于使粒子保持合理距离,压力求解更加稳定;在r/re为0.8的附近,核函数值过小时会影响系统的动力学性能。

移动粒子半隐式法流固耦合模型及自由浮体数值研究

对流固耦合问题进行了系统的分类并在移动粒子半隐式法中建立了刚体与流体之间的单向及双向耦合模型。对二维溃坝问题和活塞式造波板的造波问题进行了数值模拟,结果与实验值或分析解符合得较好。对浮体在静水中的自由振荡问题进行了计算,浮体质心高度与理论值的最大偏差控制在0.5%以内,达到了工程计算的精度。在长板形自由浮体对正弦波浪的运动响应算例中,综合应用了单向和双向耦合模型,结果表明长度小于波长的浮体随波浪做正弦规律的起伏运动和摇摆运动,同时沿行波方向迂回前进,当浮体长度增加时,浮体运动幅度减小。