高精度可燃气体检测算法在锂电池热失控预警中的应用与验证

锂电池在使用过程中存在热失控的风险,一旦失控将引发火灾甚至爆炸,严重威胁人员和财产安全。本文基于此,分析锂电池热失控机理与特征气体,并设计高精度可燃气体检测算法,重点以实验分析的方法验证高精度可燃气体检测算法在锂电池热失控预警中的应用,实验结果表明:该算法能够有效检测锂电池热失控过程中释放的特征气体,为锂电池热失控预警提供了一种有效的技术手段。

高超声速带奇性轴外形热流准确预示的混合算法研究与应用

准确的热流预示在超/高超声速复杂流动数值模拟是一个难点问题。当计算网格中出现奇性轴时,进一步增加了准确流场模拟、热流计算的难度。本文针对奇性轴在有限差分计算中出现的流场结构不稳定、热流预测误差大等难题,在通量重构方法的基础上,结合基于守恒变量的重构方法,提出了一种采用高精度格式计算带奇性轴问题的混合算法。该算法在奇性轴附近使用基于守恒变量的重构方法,有效反映奇性轴附近流场分布对奇性轴计算的影响,能够有效解决奇性轴问题。采用该混合算法并对比应用WENO3‑JS和高分辨率WENO3‑PRM^(2)_(1,1)格式,本文对高超声速球头、HB‑2、球钝锥及Apollo等外形绕流问题进行了数值模拟,结果表明:新方法能够有效解决含奇性轴问题计算中的流场结构不稳定问题,并且可以实现准确的热流预示。

时间-空间高阶精度矩形交错网格隐式有限差分声波正演模拟

有限差分方法因其操作简单、计算消耗低而成为地震勘探领域中最为常用的数值模拟方法之一,然而用离散的显式差分算子数值逼近地震波动方程中的连续导数容易导致数值频散,并且基于正方形网格离散形式的有限差分方法对不同地质模型的适应性较低.针对一阶变密度声波方程的数值模拟,本文发展了一种适用于矩形网格离散形式的时间高阶空间隐式有限差分格式,可以有效压制时间和空间频散,同时灵活的网格剖分增强了其应用的广泛性.基于本文矩形交错网格时间高阶空间隐式有限差分格式的时空域频散关系和变量替换的思想,首先采用泰勒级数展开方法求解不同方向的非轴上时间差分系数及轴上空间差分系数,使本文差分格式可以获得任意偶数阶时间和空间精度.为了进一步提高本文差分格式在更大波数区域的空间模拟精度,我们采用线性优化方法来求取新的轴上空间差分系数用于一阶变密度声波方程的波场迭代求解中.频散、稳定性分析及数值模拟算例表明:相比于传统十字形空间域隐式有限差分格式,本文矩形交错网格时间高阶空间隐式有限差分格式在精度、稳定性和效率方面均具有优势.

一维有限元分层快速高精度算法

本文利用一维有限元空间的正交分解理论,提出并分析了所谓分层快速高精度算法.采用这一方法,无需求解有限元离散方程,只需分层地解子系统,结点上超收敛估计可分层得到,数例表明该方法的有效性。

基于RTK的高精度差分定位无人机系统设计

基于RTK技术提出了一种无人机机载自主定位系统的高精度差分算法,以提升无人机的自主定位能力。在传统差分算法的结果基础上,使用机器学习过程对数据进行进一步的高精度解算,可以显著提升差分算法的无人机机载RTK设备定位精度,精度提升2个数量级。但由于高精度差分算法较传统差分算法有更高的算力需求,该需求无法使用机载算力设备进行计算,所以,借助当前5G通信技术,在地面构建云,满足无人机的定位需求。

对流扩散方程稳态解的高精度算法

对流扩散方程是自然界和工程技术中热质输运过程的基本方程:■若对矩形求解域Ω用等步长H剖他。

解Schrdinger方程的高精度外推差分格式

通过构造Schrdinger方程的Crank-Nicolson格式,再利用Richardson外推法得到了一种高精度差分格式,这种格式具有O(τ~4+h^4)阶精度,且是无条件稳定的.数值算例表明,该算法比古典Crank-Nicolson格式精度更高.

用物理黏性构建高阶不振荡对流扩散差分格式

利用数值摄动算法,通过扩散格式数值摄动重构把对流扩散方程的2阶中心差分格式(2-CDS)重构为高精度高分辨率格式,解析分析和模型方程计算证实了新格式的高精度不振荡性质.新格式是把物理黏性使流动光滑化的扩散运动规律引入2-CDS中的结果.该法显然与构建高级离散格式的常见方法不同.证实:数值摄动重构中引入扩散运动规律的结果格式与引入对流运动规律(下游不影响上游的规律)的结果格式一致,说明对离散方程的数值摄动运算,在维持原格式结构形式不动的条件下,不仅能提高格式精度和稳健性,且可揭示对流离散运动规律与扩散离散运动规律之间的内在关联;同时证实,文中提出和使用的上、下游分裂方法是构建高精度不振荡离散格式的一个有效方法.

Welander自然循环问题高精度数值模拟

目前主流的热工水力系统分析程序采用一阶差分格式来离散基本守恒方程。一阶差分截断误差大,导致系统分析程序在模拟自然循环问题时计算精度不高。为提高计算精度,本文采用两流体双压力两相流模型高精度数值解法对Welander自然循环问题进行计算分析。数值结果表明,高精度数值解法能有效减小数值扩散,提高预测精度。

热分层湍流直接模拟的高精度算法和数值分析

该文发展了高阶精度有限差分格式的直接数值模拟方法,并将其成功地应用于带有自由面的热分层槽道湍流问题的计算,与低阶精度格式相比,高精度格式有着更宽的低耗散波段,对中高波数分量有较好的模拟能力。该文直接在非均匀网格上采用Lagrange多项式插值构造迎风偏置格式,克服了传统二阶格式在网格变化剧烈时精度损失的缺点,提高了在近壁区的计算精度。对三维槽道湍流以及带有自由面的热分层湍流的流场和温度场的统计特征、脉动特征以及能谱进行了分析,进一步验证了高精度差分方法对热分层剪切湍流问题直接模拟的有效性。总体上讲,该格式精度高,对高频非物理振荡有抑制作用,可以适应变化的空间网格,有效地模拟复杂湍流流动结构,并正确地揭示其流动机理.

二硝基多呋咱类气态标准生成热的计算

通过计算二硝基多呋咱类(呋咱环的个数为2～10)气态标准生成热,获得了一种较大分子生成热的有效算法,它包括三个步骤:(1)设计等键等电子对反应;(2)并行计算(如并行的Gaussian、Dmol3)获得分子的总能量(含ZPVE),并进一步获得反应热;(3)高精度能量计算方法(如G2、CBS)计算误差不超过7%,同时,还能够推广到其它体系。

气液两相分层流动相界面迁移的数值模拟

采用高精度差分格式求解原始变量不可压缩Navier-Stokes方程和Level-Set方程,对二维的两壁面间的气液两相分层流动进行数值模拟,分析气、液雷诺数对界面的迁移、演化过程的影响。结果表明:随着流体沿流向流动,界面扰动波幅值和扰动波及的范围逐渐变大,左右两侧界面非对称地发展,界面呈现出了钉子结构和泡状结构;气相与液相雷诺数对界面迁移变化的影响规律相同,只是在管中流动产生的界面形状有差异,液相雷诺数的增加使得界面波动更加剧烈。

纳米流体强化传热问题的高效算法设计及其高精度数值模拟

对周期性温度边界条件下方腔内Copper-水纳米流体的对流传热问题建立了完全四阶高精度紧致差分格式,并探讨了该格式高效算法设计,同时引入伪时间导数项采用Von Neumann方法证明了格式的绝对稳定性.研究了不同Ri数下纳米颗粒体积分数、左右边界温度的正弦振幅比和相位偏差对纳米流体传热效率的影响.数值结果表明,对于给定的Ri数,随着纳米颗粒体积分数的增大和边界温度的正弦振幅比的增加,纳米流体的传热效果会显著增强,而相位偏差只影响方腔右侧的温度分布.

基于北斗和边缘计算的车联网导航技术研究

随着车辆保有量的不断增长和车联网应用的普及,车辆终端会产生大量需要实时处理的数据消息。在车辆高速移动场景下,传统的车联网导航系统由于车辆差分定位数据存在传输时延,导致车辆定位结果存在一定的偏差,无法及时获得高精度定位结果。基于此,文中提出了一种基于北斗定位和边缘计算的车联网导航技术方案,采用改进的遗传算法进行终端定位请求的资源分配,有效降低整个边缘网络的服务时延,并利用基于边缘节点的优化无损卡尔曼滤波算法来提高车联网节点的定位精度。实验表明,文中所提出的方法能够为大规模车联网终端提供实时精准、低延迟和高精度的定位服务,具有较高的实际应用价值。

F-P光纤标准具高精度温控系统设计与算法研究

F-P标准具凭借其结构简单、体积小、精度高等特点在光通讯、光纤传感、激光器等领域有着广泛的应用。但受环境温度变化的影响,F-P标准具尤其是固体腔标准具的光学特性(透射、反射谱)发生一定漂移。如何让F-P标准具更好地对抗外界温度变化并提高其光谱稳定性,在实际应用中有着重要意义。本文针对光纤接口的固体腔F-P标准具提出了一种高精度温控设计方案,首先通过对光纤标准具进行稳态热分析,设计了低热阻恒温结构。并使用经过优化PID参数后的增量式PID温控算法,结合高精度温控电路,实现了对光纤固体F-P标准具的精确温度控制。实验结果表明,在0℃~45℃的环境下,内部温控精度可达±0.004℃,F-P透射谱中心波长漂移量<0.3 pm。

混合流体对流运动的研究进展

混合流体对流是研究非平衡对流的稳定性、非线形动力学特性及湍流形成机理的典型模型之一.本文论述了混合流体对流的主要研究进展.在此基础上,对混合流体对流的数值模拟的研究提出了有待进一步研究和探讨的问题.

三角形线元的校正法

有限元校正是近年开始研究的一种高精度算法,从已得结果来看它已显示了许多优点:1.它比差分法校正简单,由于在内积中使用分部积分,降低了要逼近的导数阶次;2.校正法的证明虽比外推法复杂,但用直接法求解时计算量却少些,而且数值试检表明它的计算精度更高些。Mackinnon-Carey研究过有限元的校正,但其证明模仿差分法,某些优点未能显示出来。陈传森—张智江用有限元的论证技巧讨论了一维问题。文研究了双一次元的校正。本文考虑矩形上的三角形线元,关于更一般的三角形剖分将在另文中讨论。