基于双步长的显式积分算法

为了建立精度更高、稳定性更好的显式积分算法,在双步长线性加速度假设的条件下,通过积分推导,提出了双步长显式法和修正双步长显式法。对这两种新方法进行了稳定性、精度和截断误差分析,并通过算例对两种新方法、中心差分法和解析解进行比较。结果表明,无阻尼情况下,双步长显式法是不稳定的,而修正双步长显式法与中心差分法具有相同的稳定条件;大步长情况下修正双步长显式法和中心差分法的幅值误差小于双步长显式法;小步长情况下修正双步长显式法的阻尼比误差和周期误差都比中心差分法小,具有良好的综合性能。

求解色散方程的两类双步长指数型格式

作者利用双步长法,构造了一类中间层分别包含7个结点和9个结点的三层显式差分格式,并用指数法改善稳定条件,导出了这两类格式的稳定性条件分别为|r|≤4e^(kh)和|r|≤8F(θ,v)e^(kh)。当取适当的参数及步长时,它们可分别超过同类型格式的稳定性条件的1—2倍,取得迄今为止最好的结果。

基于双圆弧步长伸缩数控插补非圆曲线算法的研究

为了加工出高质量的非球曲面器件,超精密非球曲面数控系统的数控插补算法非常重要。根据所要加工的非球曲面零件,采用了一种新的非圆曲线数控插补算法“双圆弧步长伸缩数控插补算法”。这种算法采用双圆弧段逼近方式,其双圆弧段彼此相切,一阶导数连续,并且步长可伸缩,其数控插补误差可进行控制。因此加工后的工件表面整体光滑,插补曲线的质量很高,而且适用性很广泛。最后用所研制的数控插补算法进行了大量的磨削加工试验,试验结果表明:该插补算法能加工出高质量的非球曲面零件,加工后的零件面形精度为O.30μm,其表面粗糙度Rrms=11.555nm,Ra=8.538 nm。

两分块非凸优化Peaceman-Rachford分裂序列二次规划双步长算法

本文研究大规模两分块非凸约束优化的分解降维算法,提出Peaceman-Rachford(PR)分裂序列二次规划双步长求解方法.本文主要工作和贡献如下:(1)借助PR分裂算法思想将传统二次规划(quadratic programming,QP)子问题的增广Lagrange问题分解为两个小规模QP子问题;(2)通过求解小规模QP产生搜索方向;(3)以增广Lagrange函数为效益函数,沿搜索方向先后进行Armijo线搜索产生双迭代步长,在较弱的条件下保证了算法的全局收敛性、强收敛性和合理的迭代复杂性,克服了Maratos效应;(4)提出乘子新的对称型修正技术;(5)基于一类数学模型和电力系统经济调度模型以及?2正则二分类问题,对算法进行大量中等规模的比较数值实验,验证了算法的有效性.

非单位步长双环网络G(N;r,s)的L形瓦仿真算法

计算非单位步长双环网络的直径是通过研究其等价的L形瓦来进行的,随着N的增大和r,s的增多,手工绘制L形瓦是不可能的,为此提出非单位步长双环网络G(N;r,s)的L形瓦仿真算法,对任意给定N,而2=<r≠s<=N-1的这样一族非单位步长双环网络的L形瓦及其参数、紧优性和非强连通性都计算出来,找出了该族非单位步长双环网络L形瓦的分布特点;对任意N,有不少r和s使得G(N;r,s)紧优。

基于双时间步长-预处理算法的水下多组分空泡流场求解方法研究

采用一种基于双时间步长-预处理算法的空化流场求解方法,用于对水下多组分(包含水、水蒸汽、空气等)空泡流场进行分析研究。在控制方程源项中包含了多组分化学反应、水-水蒸汽之间的相变等过程,并采用多块结构化网格、Roe空间离散格式对控制方程组进行离散求解,给出了典型算例,结果表明,该算法可准确地捕捉到自然及通气空泡流场中的主要特征,适用于包含多组分、且同时具有不可压缩性和可压缩性的水下空泡流场求解。

含双馈感应发电机的电网多步长快速暂态仿真

为提高含双馈感应发电机(doubly-fed inductiongenerator,DFIG)的电网暂态仿真效率,提出一种多步长快速暂态仿真方法。该方法在系统积分步长不变的情况下,通过可变参数改变双馈感应发电机模型的积分步长。对双馈感应发电机模型在改变后的步长下进行数值计算,此过程无需求解电力系统网络方程,当双馈感应发电机模型的积分时间和系统积分时间同步时,双馈感应发电机模型与系统其他元件统一进行精确的数值计算。简单系统和经典电力系统的仿真计算结果表明,所提仿真方法计算速度快、精度高,是一种有效、实用的计算方法。

基于双倍步长数据流的硬件预取机制

硬件数据预取技术可以有效提升处理器的访存性能,但传统流预取策略存在预取不及时的问题。为此,提出一种双倍步长流预取策略,并设计对应的预取部件结构。预取部件自动检测数据流的固定步长并将该步长扩大为原有的2倍,以计算预取地址。实验结果表明,加入该预取部件后,运行SPEC2006测试集的整数应用与浮点应用时,处理器性能最高可分别提升45%与57%,针对Cache Miss率较高的应用,该预取部件可以有效隐藏访存延时。

优化右侧步长调整系数的光伏MPPT控制算法

在跟踪最大功率点的过程中,最大功率点右侧跟踪步长对稳定性有较大的影响。为了解决现有光伏最大功率点跟踪算法在跟踪过程中存在稳定性不理想的问题,基于现有双步长调整系数的变步长电导增量法,提出了一种优化右侧步长调整系数的光伏最大功率点跟踪控制算法,采用改进的收敛步长调整系数进行变步长跟踪,可在保证快速、无误判跟踪最大功率点的同时增加跟踪过程的稳定性,更好地解决了振荡问题,从而实现最大功率点的高效跟踪。对此算法进行仿真,仿真结果证明了算法的正确性和有效性。

光伏发电中MPPT控制方法综述

在光伏发电系统中,快速准确地进行最大功率点跟踪(MPPT)有利于光伏功率的充分利用。综述了光伏发电中较常用的最大功率点跟踪方法,指出各自的优缺点,对一些较实用的最大功率点跟踪算法如双步长扰动观察法、迭代比较法进行了阐述。为更好满足实际需求,对一些最大功率点跟踪方法的有机结合进行了探讨如电流固定参数法与扰动观察法相结合、电压固定参数法和电导增量法相结合等。最后展望最大功率点跟踪控制算法在光伏系统中的发展方向。

一种基于包排队方式的网络路径可用带宽探测方法

对IP网络路径带宽的探测是目前网络研究领域的一个热点。本文提出了一种针对端到端的网络、基于包排队方式的双向双步长网络路径可用带宽的探测方法。该探测方法由时延监视和UDP发送两个进程组成,基于包的排队时延来获取路径的可用带宽,并通过采用双向双步长的方法来递增或递减UDP包的发送速率。所提出的探测方法可以明显减少探测次数和运行时间,从而降低探测带来的开销。实验结果显示,所设计的方法和技术是可行的和有效的。

基于变化向量分析的土地利用/覆盖变化动态监测(Ⅰ)——变化阈值的确定方法

本文以北京市海淀区为例 ,把变化向量分析方法引进到了当前国内的土地利用 /覆盖变化监测中 ,针对变化向量分析方法中变化阈值确定的难题 ,提出了一种双窗口变步长阈值搜寻的新方法。从海淀区的实例研究结果看 ,变化的检测精度可以达到 87%以上。表明变化向量分析法在解决阈值问题后 ,确实可以有效地提取土地利用

动边界问题无网格算法及其动态点云

提出基于Delaunay图映射的点云运动处理技术。该技术使点云随物体运动再生成问题变成简单的映射关系,无需迭代,且能保持点云结构不变,故有效地避免了因点云结构变动而产生的附加计算量。运用该技术,结合非定常Euler方程双时间步无网格算法,成功地模拟了翼型的跨声速非定常流动。其中物理时间迭代采用二阶隐式格式,伪时间迭代采用四步龙格-库塔显式格式。文中给出了不同翼型的计算结果,并与实验结果进行了比较,取得了令人满意的结果。

激光辐照转动充压圆柱壳体热力学效应

采用有限元计算方法对激光辐照下转动充压壳体的热力学问题进行了较为全面的数值计算,获得了激光辐照下转动内压圆柱壳壁上的温升、应力、应变、位移分布等物理图像,为进一步分析转动充压圆柱壳体在激光辐照下的破坏与失效奠定了基础。提出的解决数值计算中移动热流载荷问题的双时间步长法,可以有效提高计算效率,同时提高计算精度。研究结果表明:对于给定的壳体结构,其损伤阈值时间主要取决于靶面激光强度与壳体旋转频率;在辐照过程中,损伤最先出现在最初受激光辐照的区域。

自由活塞压缩管ALE方法数值模拟

当前国际上实现高焓气体流动的实验手段之一是自由活塞驱动类脉冲设备,包括自由活塞激波风洞和自由活塞膨胀管.采用自由活塞压缩管作为激波风洞和膨胀管的驱动段时,其驱动能力在很大程度上决定了该类设备的性能.本文采用计算流体力学中任意拉格朗日-欧拉方法 (arbitrary Lagrangian Eulerian)数值模拟了压缩管内部的自由活塞运动和气体流动特征.采用移动网格技术来适应活塞运动边界,耦合求解网格运动和气体流动过程,并通过双时间步长方法进行流体运动的时间积分.为了满足几何守恒律(geometric conservation law),对移动网格的法向矢量和表面面积计算进行了修正.不同时刻的活塞位置试验测量结果及欧拉方法预测结果,以及基于简单波理论获得的运动活塞底部气体压力、活塞速度与活塞位置都与当前的ALE方法十分一致.该工作为下一步数值模拟自由活塞激波风洞和自由活塞膨胀管中包括压缩管、激波管和喷管等不同部位的耦合流动提供了基础.

一种非定常N-S方程并行求解设计

为了解决计算流体力学(CFD)中非定常计算与越来越大的计算量,并行计算已成为一种现实有效的选择。论文首先研究了一种并行区域分解策略,该策略简单而高效,但需要算法配合。为此,采用了一种与并行完全兼容的隐式方法DP-LUR方法。通过双时间步长法,将DP-LUR方法延伸应用到非定常计算中而不改变其原有的性质。最后分析了并行编程中的主要难点,提出解决方法,即采用中间数据分离节点下标与处理,并给出了并行程序的总体结构。

基于稀疏度特征的短时电能质量扰动信号重构方法

现有基于压缩感知的短时电能质量扰动信号重构方法尚未考虑信号稀疏度特征,重构性能有待进一步提高。为此,提出一种基于稀疏度特征的信号重构方法。首先,根据压缩感知理论对信号进行采样。随后,开发出短时电能质量扰动信号的稀疏度特征—稀疏度在频域为偶数。基于该特征,提出"双步长稀疏度自适应匹配追踪"重构方法。分析与仿真结果表明,相对于传统的稀疏度自适应匹配追踪算法,提出方法降低了计算复杂度和均方误差,提高了重构信噪比和信号的正确重构概率。

结构参数对局部弹性翼型气动性能的影响规律

采用数值方法研究了低雷诺数下局部弹性翼型结构参数对翼型性能及流动结构的影响。建立了局部弹性结构的振动模型,采用具有双时间步长的任意拉格朗日-欧拉方法和基于特征线的算子分裂法对非定常流固耦合问题进行数值模拟,对不同的结构密度、弹性模量、阻尼下局部弹性翼型的升力以及结构振动的频率特性进行了分析。研究结果表明:局部弹性结构自激振动对流动的控制存在最佳的振动频率范围;在合适的结构参数下,如较小的结构弹性模量和结构阻尼,局部弹性结构能够产生较大振幅的自激振动,从而改变流动结构并提高翼型升力;对于具有高升力的局部弹性翼型,结构振动能够显著改变非定常流动分离模式,减小分离区域,达到抑制分离、提高翼型升力的效果。

高温激波管化学非平衡流动数值模拟研究

为了预测氢氧定容燃烧驱动的高温激波管性能,需要准确分析激波管非定常化学非平衡流动过程。本文在破膜前的驱动段定容燃烧以及破膜后的化学非平衡流动数值模拟中,引入双时间步长方法,发展高温激波管化学非平衡流动数值模拟方法,该方法在时间上具有二阶精度。计算结果与目前存在的激波管流动解析解以及零维化学反应系统的数值解进行了比较,吻合较好。对于典型高温激波管状态,采用有限体积方法离散准一维流动Eu1er控制方程,并通过将流动过程和化学反应动力学过程耦合求解,获得了激波管内部的化学非平衡流动特征。

一种抑制裸地的不透水面指数构建

目前,不透水面光谱指数提取不透水面区域的方法因其简洁、快速等优势而得到广泛应用。但是,利用光谱指数提取不透水面区域的方法存在裸地和城市不透水面区域容易混淆的缺点。针对这个问题,根据不透水面和裸地与水体、植被在Landsat8 OLI影像的第4、第5和第6波段的光谱特征差异创建不透水面与裸地区域指数(impervious surface and bareness area index,ISBAI)。基于ISBAI和裸地区域指数(bareness area index,BAI)构建一种新型的不透水面指数,称为抑制裸地的不透水面指数(bareness-restrained impervious surface index,BRISI);然后使用改进的双窗口变步长搜寻法(improved double-window flexible pace search,IDFPS)确定最优阈值,从而进行不透水面区域的提取。选取重庆市(山地城市)和西安市(平原城市)作为研究区,对BRISI的提取精度进行评估,并与其他常用的几种不透水面指数进行了对比。实验结果表明,BRISI在重庆实验区和西安实验区的提取精度分别达到86.8%和88.4%,同参与对比的所有的指数相比,BRISI提取精度最高;同时,BRISI还消除了裸地在不透水面区域提取中的影响,克服了其他不透水面指数难以区分裸地和不透水面区域的问题。