基础梁边界约束作用的虚拟节点法

在传统弹性基础梁内力分析的数值计算方法中,采用Winkler地基模型或双参数地基模型的缺陷是没有反映地基对梁端约束及地基应力扩散的影响。采用虚拟延展梁的方式来代替地基对梁端的约束作用,给出虚拟梁端参数的控制方程,建立新的、完整的基础梁的有限差分方程组的方法和求解控制条件。通过编制计算程序,选用典型算例,得到考虑地基对梁边界约束影响及应力扩散的基础梁的数值解答。本方法可供实际设计计算基础梁内力时,考虑地基对梁端约束作用时参考应用。

OpenCL加速的基于虚拟节点法的柔性体实时切割仿真

为了提高柔性体变形仿真运行速度并且解决切割对变形计算稳定性的负面影响,提出了能与GPU加速的变形算法协同运作的基于虚拟节点法的柔性体实时切割仿真方法.柔性体模型由真实四面体网格嵌入虚拟四面体网格中构成,前者用于碰撞处理和图形渲染,而后者则用于变形计算.切割算法首先分裂真实四面体网格;然后复制包含超过一块真实四面体连通碎片的虚拟四面体,每个复制品包含一块真实四面体碎片;再根据真实四面体之间的连接关系更新虚拟四面体之间的连接关系;最后更新真实四面体网格与虚拟四面体网格之间的镶嵌关系.为了确保仿真系统不被限制在NVIDIA公司的GPU上,GPU加速使用OpenCL实现.仿真测试结果表明,该方法可以在任意多次切割情况下保持变形计算稳定不发散,并且在NVIDIA公司和AMD公司的GPU上都可以正确运行.

基于蒙特卡洛和虚拟节点法的电压暂降正反分析

随着现代精密电气设备的广泛使用,电压暂降问题已成为电力部门日益关注的重点。传统对电压暂降的研究方法只局限于因故障而引起PCC点电压暂降的情况,或者根据PCC点的电压暂降设定阈值反推故障的位置。两者方法各有优缺点,将两种研究的思路整合起来,以IEEE30节点标准测试系统为模型,从正反两方向研究电压暂降的相关特性。正向研究基于蒙特卡洛法和PSCAD/EMTDC实现对电压暂降进行自动随机仿真计算,得到各敏感PCC点处电压暂降特征参数和电压暂降概率分布。反向研究利用虚拟节点法来建立PCC点在各种类型故障下的电压幅值和故障位置的关系式,设定电压的阈值反推出对应的故障位置,将所有故障位置连接起来得到相应的电压凹陷域。两种方法的结合,为电压暂降防控措施提供更多的理论依据。

一种非全相配电网系统的短路电流计算方法

非全相配电网短路电流的快速准确计算一直是一个难题。基于传统的对称分量法,提出一种改进算法,即引入虚拟节点和虚拟线路阻抗来计算非全相配电网系统故障时的短路电流。与传统的短路电流计算方法相比,该算法大大提高了短路电流计算的效率,并可更直观地对配电网系统中的复杂故障情况进行分析。

复杂电网中电压跌落凹陷域的仿真分析

随着现代电网技术的发展,用户对电能质量要求日益增高,为向系统中某特定母线连接的敏感负荷遭受电压跌落影响的可能性提供分析依据,基于虚拟节点法对电网中电压跌落凹陷域进行分析研究。以新英格兰39节点系统为例分别对4种短路故障(单相短路接地故障、相间短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障)下的凹陷域进行仿真分析,得到4种故障下该系统的凹陷域分布,仿真结果验证了虚拟节点法的有效性并为其在复杂电力系统中的应用提供了依据;同时研究系统中变压器中性点不同运行方式以及系统中机组启停对凹陷域的影响,对比不同结果可知,适当改变系统中部分变压器中性点运行方式可以对系统中接入的敏感负荷带来有利影响,而且发电机的启停对凹陷域的影响较大。

基于扩展有限元法的水力压裂大物模实验的数值模拟

该文在页岩水力压裂实验的基础上,采用扩展有限元方法(XFEM),发展了ABAQUS软件的显式用户单元子程序,实现了页岩水力压裂过程的初步数值模拟。通过在常规3维实体8节点单元中引入扩充自由度,实现在单元内引入不连续位移场,模拟了水力压裂的裂纹,且无需在裂纹扩展过程中重画网格。采用有限差分法(FDM)离散流体的连续方程,实现对裂缝内流体流动的模拟。对一般扩展有限元方法进行改进,引入虚拟节点,在显式方法中可以简化处理单元内的裂纹,同时在扩充8节点六面体单元中使用一点积分和沙漏控制,大大提高了计算效率。数值模拟结果与实验吻合得较好。