基于有限积分法的输流直管轴向流固耦合有限积分法数值模拟

针对弹性输流直管轴向耦合振动四方程模型,应用有限积分法分别配合隐式欧拉法和拉普拉斯数值反演法建立两种不同的数值模式,研究瞬时关阀时输流直管轴向耦合振动响应特性。采用径向基函数和多项式基函数组成的混合函数通过节点构造有限积分法的插值函数,将函数积分结果转换为节点函数值的线性累加,简单易行且稳定性好。将所提出的数值模式计算结果与前人的研究成果进行对比,吻合良好,表明有限积分法在处理间断波问题时具有较高的鲁棒性和稳定性,可精确地捕捉到水锤压力的非线性变化过程,但在时间项处理上,拉普拉斯数值反演法在间断处存在一定的数值振荡,隐式欧拉法并未出现,可见在水击问题上有限积分法配合隐式欧拉法的精度更高、稳定性更好。研究结果表明:在考虑泊松和连接耦合共同作用时,管道压力水头波动与经典水锤相比,相位出现延迟,与只有泊松耦合相比,由于管道的振动叠加了与液体产生的强迫振动,压力脉动明显加剧。

基于有限积分法的电磁兼容吸波材料反射率的建模仿真

针对电磁兼容吸波材料反射率试验测试成本较高、理论方法难以精确预测的问题,提出了基于有限积分法的吸波材料反射率的建模仿真方法.使用该方法计算了矩形同轴测试装置空载反射系数,以及分别加载铁氧体瓦和角锥泡沫吸波材料后的反射系数.吸波材料的介电常数和磁导率使用二阶通用色散模型进行拟合.对于铁氧体瓦,仿真得到的反射率略优于实测值,与产品提供的反射率曲线相比,在谐振点处相差10 d B.对于角锥泡沫吸波材料,仿真结果与实测值在有效测试频率范围内相差7 d B.对仿真结果与实验结果的差别进行分析,证明了该方法的可行性.

基于时域有限积分法的一二次融合配电开关雷击磁场分析

一二次融合配电开关屡次出现因各种电磁干扰导致的二次回路信号误差,甚至开关误动或拒动的现象,而目前仅考虑了设备正常运行状态下电磁干扰。文中首先阐述一二次融合配电开关的电磁干扰机理,选择时域有限积分法进行开关电磁场分析;搭建大电流暂态发生装置模拟配电网雷电冲击下的电磁干扰,获取稳定的干扰信号;这些干扰信号用于电磁仿真软件CST MWS建模,分析某型号10 kV户外配电开关在电磁干扰下柱上开关和二次回路周围的磁场分布。仿真结果表明,在所提出的冲击干扰下,配电开关互感器侧瞬时磁场强度可达1300 A/m,FTU附近的瞬时磁场强度可达108.5 A/m,远超相关行业标准的规定值,在实际中极有可能造成二次设备出现故障。

有限积分法与有限差分法在弹性波数值模拟中的对比分析

弹性动力学有限积分法被认为对非均匀介质具有较好的适应性,从而应用于混凝土等不均匀介质的弹性波数值模拟。有限差分法作为目前常用的弹性波数值模拟方法,在计算精度和计算效率方面具有独特优势。对比分析2种不同的数值方法在弹性波数值模拟中的异同点,为数值模拟方法的选取提供参考。从理论上对方法原理进行了对比分析,并设计2种非均匀层状介质模型,对比了其数值模拟结果。结果显示:弹性动力学有限积分法离散公式等价于空间二阶精度的有限差分法;在物性参数不同的弹性介质的分界面上,弹性动力学有限积分法与二阶空间精度的有限差分法数值模拟结果相同;在自由界面上,有限差分法使用声学-弹性介质近似自由地表,比弹性动力学有限积分法更加精确。

等谱流的有限积分法(英文)

本文我们考虑基于径向基函数插值的有限积分法来近似求解等谱流问题,并提出了一种新的算法.我们的方法很好地保证了该问题解的对称性.此外,数值实验也证明了我们的新算法比二阶龙格库塔更精确.

基于有限阶积分法的球面光电稳定平台机构运动特性分析

为了实现球面光电稳定平台连续性运动控制,基于有限阶积分法对稳定平台进行了运动学分析。将稳定平台机构运动过程进行了阶段化和线性化处理,机构连续运动被转化为有限个微小运动的集合,对所有微小运动的共性进行了分析,构造了具有迭代参数的约束系统。建立了稳定平台约束系统方程,对其进行了正运动学求解,并在ADAMS软件中进行了运动学建模与仿真验证。分析了不同运算阶数下应用有限阶积分法进行正运动学求解的误差,并对稳定平台进行了工作空间求解与奇异性分析,结果表明该稳定平台的工作空间满足要求,并且在工作空间内不存在奇异位点。本文的研究对此类并联机构的运动学特性分析有着较好的参考意义。

特高压直流输电线路离子流场的有限元-积分法计算

针对特高压直流输电线的地面电场和离子流密度的计算问题,采用有限元-积分方法,对双极离子流场的控制方程进行求解,同时还对空间电荷密度初值进行了改进。通过计算,发现该方法能较快地获得稳定的数值解。通过采用该方法对±400kV的直流线路进行了比对计算,验证了该算法的有效性。将该方法应用于实际的±800kV直流输电线路,对地面合成电场和离子流密度进行了计算,分析了导线对地高度、极间距、正负极起晕情况不同以及避雷线对地面合成电场和离子流密度的影响。结果显示随导线高度升高和极间距减小,地面的最大电场强度和离子流密度随之减小。在正、负极起晕不同时,负极导线下面的合成电场和离子流密度的最大值比正极大。计算中,考虑避雷线会增大地面的合成场强和离子流密度,但是不明显。

求解对流-扩散-反应问题的改进有限积分法

将求解偏微分方程的有限积分法应用于对流-扩散-反应问题,发现对于非对流占优的对流扩散问题,有限积分法的精度比QUICK法高一个数量级,比传统的有限体积法高两个数量级.处理对流占优的对流-扩散-反应问题时,对流项的离散时引进加权参数,通过调节该参数反映输运的方向性.结果表明这种改进的有限积分法的精度比传统的有限体积法至少高四个数量级,同时明显改进了原来的有限积分法的精度和稳定性.对于对流占优的对流-扩散-反应问题,即使采用粗网格,计算结果也未出现非物理振荡现象,表明改进的有限积分法具有很好的稳定性.

用有限元-边界积分法研究有限壁厚矩形波导窄边斜缝

本文应用有限元－边界积分法研究有限壁厚矩形波导窄边斜缝导纳特性。该方法首先用等效源原理及镜像原理建立缝隙表面磁场积分方程，然后把它们代入到缝腔中场满足的变分公式中，最后用有限元法求得缝腔中及口面上的电场分布．进一步求解把缝等效为传输线上对称T型网络时缝并联导纳与缝倾斜角度及切割深度的关系。同时，观察了波导壁厚度及缝宽对谐振频率的影响。计算数据与最新发表的实验数据比较，结果基本一致。

用有限积分计算曲率复杂分布下的结构挠度

有限积分法是Brown和Trahair在求解微分方程时采用的数值解法,其核心环节是已知函数z=z(x)的导函数z′=z′(x)的某些值的情况下数值分析z的方法.由曲率φ计算挠度,实质意义上是由z″计算z的数学问题.基于有限积分法给出的z与z″之间及z′与z″之间的数值关系,通过矩阵运算推导得到了挠曲矩阵,通过引入转换式φ=-z″得到了曲率挠度关系式,讨论了几种常见边界条件下的曲率挠度关系,提出了曲率复杂分布情况下结构挠度计算的有限积分方法.

双调和方程的有限积分方法

利用有限积分法求解平面矩形区域双调和方程边值问题。首先,对双调和方程以及边界条件分别进行积分,得到一带有任意函数的线性常微分方程组;其次,将积分产生的任意函数分别进行插值估计,进而转化成为一可求解的线性代数方程组;最后,利用正则化方法求解奇异线性方程组,获得近似解误差估计。通过Matlab进行数值模拟实验获得数值结果,并进行误差分析。数值结果表明,与有限差分法、有限元法以及广义有限差分法相比较,有限积分法具有更高精度。

求解平片裂纹问题的有限部积分与边界元法

本文利用位移的Somigliana公式和有限部积分的概念,导出了求解三维弹性力学中的任意形状平片裂纹问题的超奇异积分方程组,进而联合使用有限部积分法与边界元法对所得方程建立了数值法.为验证本文的方法,计算了若干数值例子的裂纹面的位移间断及裂纹前沿的应力强度因子,它们与理论值相比符合很好.

导弹目标RCS计算的高阶有限元-边界积分方法

导弹目标的RCS对于目标探测识别及导弹的隐身设计都有重要的意义。提出了一种基于高阶叠层基函数的高阶有限元-边界积分(FE-BI)方法,用来分析复杂电大尺寸导弹目标的电磁散射特性。该方法在有限元部分和边界部分都使用高阶叠层基函数,通过具体的算例可看出使用这种高阶叠层基函数的FE-BI方法具有更优的矩阵性态。同时比较了高阶FE-BI方法和低阶FE-BI方法,可看出高阶FE-BI方法具有更高的精确性,可有效地减小所分析问题需要的未知量,减小内存消耗。

有限长宽角双锥天线的超宽带特性研究

模式匹配法利用有限长双锥天线的轴对称性求解天线电磁场边值问题,通常导致求解无限多个线性方程而得不到严格解。文中在讨论天线为宽角双锥天线的情况下,用TEM模近似天线区域中的所有模得出了天线输入阻抗的近似表达式,从而计算出双锥天线的宽带特性。利用基于有限积分法的电磁场仿真技术对平衡馈电的有限长宽角双锥天线作了计算,得到了天线在很宽频带内输入阻抗、远区辐射场与频率的关系曲线。结果表明近似表达式的计算结果与仿真结果相吻合,因此对于宽锥角天线这种使用TEM模的近似是可行的。

基于有限元对双负介质覆盖导体方柱的宽带散射特性分析

文章应用有限元-边界积分法分析了双负介质覆盖导体方柱的电磁散射。与相关文献结果对比验证了该算法和程序的正确性。计算表明:由于模拟的双负介质是匹配介质,其吸波性能要优于等离子体,适当选取双负介质参数,可以使双负介质包层有效地减小目标的雷达回波。

暂态冲击作用下GIS套管电磁辐射特性研究

GIS变电站在开关操作暂态条件下,套管是GIS壳体内部骚扰源主要的释放出口,是重要的电磁场辐射源。为研究GIS套管在暂态冲击作用下的电磁辐射特性,分析了套管结构特征,参照某一GIS试验平台搭建了套管的天线辐射模型,通过时域有限积分法计算套管天线的辐射电阻、驻波比、方向性系数、增益、极化等特征参数,并分析了这些参数的特征意义。研究结果表明:GIS套管具有很强的电磁辐射能力,在10、108、180 MHz等频点附近尤其突出;从方向特性看,套管在水平方向上表现为全向天线,在垂直剖面上不同频率呈现不同的方向性;在极化特性上,套管的极化方式为垂直极化。

XLPE电缆中间接头局部放电电磁波特性仿真分析

为研究XLPE电缆中间接头中局部放电激发的电磁波特性,建立了10 kV XLPE电缆接头模型,采用有限积分法对中间接头中超高频(UHF)电磁波的模式特性、衰减特性以及检测信号与局放脉冲波形之间的关系进行了仿真分析。仿真结果表明:在中间接头中,电磁波主要以准TEM模式传播,在其内部各处横向电场分量明显大于纵向分量;激励产生的电场强度和信号能量整体上随检测距离的增大迅速衰减,仅在导电硅胶附近由于电磁波反射增强而略有增大;UHF信号的能量由局放脉冲的波形决定,局放脉冲波形越陡,幅值越大,激发的UHF信号越强。

TEM喇叭天线脉冲辐射特性

采用时域有限积分法(FIT)对相同几何口径尺寸下不同长度TEM喇叭天线的主轴辐射特性进行了研究,分析了有限长TEM喇叭天线与理想(无限长)TEM喇叭天线主轴辐射场存在差异的原因,导出了有限长TEM喇叭天线主轴辐射场在接近理想TEM喇叭天线辐射场条件下天线长度与激励脉冲宽度(或脉冲上升时间)之间的关系。在此基础上,根据文献中的研究结果,并结合激励脉冲波形,给出了TEM喇叭天线几何参数的优化设计方法。

汽车雨刮器电机电磁辐射干扰预测模型

根据信号与系统理论,导出了辐射系统的传递函数;建立了基于FIT算法的雨刮器电机辐射系统计算模型,并用仿真软件CST计算获得了系统的传递函数;电机端电压作为系统的辐射干扰源,用实验的方法获取;传递函数和电机端电压之积便是电机产生的辐射电场。由此,将复杂的电机辐射问题转化为提取系统传递函数和测量电机端电压的较为简单的问题来处理。仿真与实验结果的对比说明,该辐射干扰预测模型能够准确反映电机电磁辐射系统的基本特征,可用于雨刮器电机的电磁兼容预测研究。

电磁脉冲参数对材料屏蔽效能影响研究

采用基于有限积分方法的电磁仿真软件CST-MWS建立电磁脉冲辐照条件下材料屏蔽效能测试模型,提出脉冲峰值屏蔽效能和脉冲能量屏蔽效能两个方案来评价材料屏蔽能力,并通过仿真分析了电磁脉冲上升时间和脉宽对屏蔽效能的影响。结果表明,脉冲上升时间相对于脉宽对屏蔽效能的影响较大,上升时间越短,屏蔽效能越高,峰值屏蔽效能高于能量屏蔽效能;脉宽对于材料的峰值屏蔽效能基本没有影响,能量屏蔽效能随着脉宽的增大而减小。