推广的Su-Schrieffer-Heeger模型的拓扑相图及其表征拓扑相的有限尺度能谱和边界模

拓扑不变量如陈数、Z_(2)拓扑不变量等是表征拓扑非平庸固体系统的拓扑物相的特征量,其来源于固体周期边界条件下的能带即体能带所具有的不为零的Berry相.在开边界条件下,具有拓扑非平庸物相的系统的有限尺度能谱将出现位于能隙中的能带,并且这些能带可能对应着一个边界模.推广了一维Su-Schrieffer-Heeger模型,通过计算其拓扑不变量即Zak相,得到了其包含几个不同拓扑相的拓扑相图.在开边界条件下,研究了这些拓扑相对应的有限尺度能谱以及系统处于这些物相时能谱能隙中的能带所对应的边界模,进而采用有限尺度能谱和其能隙中的能带所对应的边界模表征了这些不同的拓扑相.

EAST托卡马克早期H模实验边界局域模特征的统计分析

为分析EAST托卡马克早期(2010—2014年)高约束运行模式(H模)中边界局域模(ELM)与哪些参数具有强相关性,在验证有效性的基础上,采用主打击点处Dα辐射的相对涨落来定量表征边界局域模幅度,建立EAST托卡马克早期H模下ELM特征数据库。统计分析表明,ELM频率随边界安全因子的增大而减小,2010年type-ⅢELM的频率随总加热功率的增大而增大。这与其他装置或2015年以后EAST装置上得到的结果不一致,部分原因是碳杂质水平的变化。碳杂质水平是影响EAST托卡马克早期H模实验中ELM行为的重要因素之一。

波导安装边界精确建模方法研究

针对大规模波导组件在力学简化建模时存在边界建模不精确,计算结果误差大的问题,对卫星载荷舱波导组件的结构特征、边界条件、振动环境等进行分析,同时结合相关部件的结构特征及安装状态,确定波导的边界条件、连接部位局部模拟方法及模型简化方法;以典型波导系统为研究对象,分别采用不同的边界处理方法建立有限元模型,通过与试验值进行对比分析,结果表明:对于连接结构较多的系统,局部连接刚度定义的偏差会对模态分析结果有较大的影响,对常见的波导连接结构,多点耦合连接(multipoint constraint)的边界建模假设会导致计算得到的结果过于乐观,采用铰接副(joint)连接进行模拟,仿真误差不超过10%;而在间隙填充物力学性能参数确定的情况下,采用薄层单元进行模拟可获得更为准确的分析结果,仿真误差不超过5%。

ITER第一类边界局域模对排布位错偏滤器靶板钨/铜瓦片腐蚀程度的数值模拟

偏滤器靶板钨/铜瓦片在高热流作用下的热表现是未来托卡马克ITER最受关注的问题之一.由于安装精度等因素,钨/铜瓦片会出现排布位错从而产生凸出棱边,凸出棱边处能流密度极大,严重侵蚀靶板.建立了二维对流传热的自洽模型,包括热辐射、汽化和熔化效应,同时,耦合冷却水状态变化,研究类ITER第一类边界局域模热流对出现排布位错的偏滤器靶板钨/铜瓦片的腐蚀程度,比较直角、斜边瓦片的热性能.为了研究瓦片缝隙、排布误差对等离子体行为和能流密度分布的影响,利用二维边缘等离子体动理学程序计算不同排布误差下两种形状瓦片表面的能流密度分布,并作为热传导模型的输入参数.研究结果表明:瓦片缝隙附近等离子体行为会受排布误差影响,不同排布误差下的直角、斜边瓦片边缘处能流密度分布不同,对两种形状瓦片的热表现影响极大,排布误差越大,两种形状瓦片的热腐蚀程度越大;相对于直角瓦片,斜边瓦片在边界局域模热流作用下的热腐蚀程度较小,且有较好的对抗排布位错的能力.

三维离散元法边界建模软件设计

针对目前离散元法边界建模中存在的问题,基于UG软件二次开发,结合VC++平台、MFC函数库和Access数据库,设计了三维离散元法边界建模软件,实现了与UG软件和三维离散元法分析软件的集成。以型孔轮式排种器为例,通过排种器的CAD设计、排种器工作过程的三维离散元法仿真分析以及与试验的对比,证明了边界建模软件的可行性和有效性。

基于图元的三维离散元法边界建模方法

为实现由三维计算机辅助设计模型(三维计算机辅助设计软件设计图)建立边界的三维离散元法分析模型,提出一种基于图元的三维离散元法边界建模方法及实边界图元和虚边界图元的概念。在此基础上,建立了圆形平面、圆锥面和圆柱面等二十余种三维图元与球体颗粒的接触检测、接触点求解,以及接触叠合量的计算方法,并通过几个实例,验证了该边界建模方法的正确性和有效性,为设计阶段的计算机辅助设计模型进行机械部件工作过程的仿真分析奠定了基础。

基于次同步振荡局部传播机制的建模边界识别

根据次同步谐振的诱发机理,揭示了汽轮发电机组与串补线路相互作用的次同步振荡局部传播机制,阐明了电气谐振约束了次同步振荡的传播。然后,推导了次同步功率传播与次同步谐振电气负阻尼系数的关系式,根据这个关系式提出了一种确定次同步谐振实际系统建模边界的新方法。最后,应用IEEE 10机39节点和16机68节点标准系统,从时域仿真轨迹和频域模态两方面验证了此建模方法的合理性。

基于声调核参数及DNN建模的韵律边界检测研究

韵律边界对言语表达的自然度和可理解度有着重要作用。韵律建模也是语音合成、语音理解中的重要方面。该文从相邻声调的相互作用角度出发,提出基于深度神经网络(DNN)及声调核声学特征的汉语韵律边界检测方法。该方法首先采用声调核部分的声学特征来计算边界检测相关参数。然后,利用深度神经网络进行建模。作为对比,实验中采用了以整个音节的声学特征为输入特征的基线系统。结果表明,只使用调核部分声学特征的系统优于使用整个音节的系统,韵律边界检测正确率相对提高了4%,这表明该文提出的汉语韵律边界检测方法的有效性。

ITER下边界局域模线圈1/4模型电磁分析

边界局域模线圈是国际热核聚变实验堆中用来抑制边界局域模现象的核心部件,在正常运行情况下,线圈中的电流和外部的背景场相互作用,在线圈上产生巨大的磁场和电磁力。由于边界局域模线圈通过螺栓连接固定在真空室内壁,在电磁载荷的冲击下会在线圈的铠甲和支撑部件上产生较大的剪切应力,一旦Tresca应力超出材料的设计应力强度阈值,线圈的设计寿命和可靠运行将受到严重影响。文章根据麦克斯韦方程计算线圈上的磁场大小和电磁力分布,并将电磁力作为外部边界条件,借助有限元分析工具ANSYS提取线圈上的剪切应力,基于ASME标准,采用分析设计的方法对应力进行分类评定,验证了设计方案的可行性。

边界局域模引起钨偏滤器靶板侵蚀和形貌变化的数值模拟研究

钨材料在高瞬时热流作用下的熔化、流动是国际热核聚变实验堆面壁材料最突出的问题.本文将热传导方程与Navier-Stokes方程结合,建立了二维流体动力学模型,研究在边界局域模(ELM)强热流轰击下,钨熔化层在表面张力、压强梯度力、磁场力等作用下的流动,以及偏滤器靶板的侵蚀和形貌演化.结果表明,在ELM过程中,熔化层中的液体不断地向边缘区域流动,在打击点区域形成一个熔池,在熔化层的边缘区域形成类似山峰结构的凸起,加重了钨偏滤器靶板的侵蚀.在空间分布为高斯形状入射能流的作用下,钨熔化层两侧的山峰结构是对称的;当能流密度小于3000 MW·m^(-2)时,表面张力对熔化层的流动起主要作用.本文在模型的数值求解中,采用交错网格的方法进行离散,克服了液体表面追踪的算法难点,保证了钨偏滤器靶板侵蚀程度计算的准确性.

等离子体形变对边界局域模的作用研究

在磁流体模拟代码BOUT++剥离气球模三场模块框架下研究了等离子体形变参数(拉长比和三角形变)对边界局域模的影响。研究表明,在线性阶段,拉长比主要作用于剥离气球模中气球模成分,抑制了环向模数较高的气球模不稳定性;而三角形变则对剥离气球模中剥离模成分和气球模成分均有抑制作用。在非线性阶段,拉长比导致边界E×B剪切率增加,迫使压强扰动的正值部分向等离子体芯部发展,导致边界局域模的能量损失增加;三角形变则导致边界E×B剪切率降低,使得压强扰动可以向等离子体边缘发展,台基向等离子体芯部的崩塌减弱,从而对边界局域模起到缓解作用。

旋转爆震环境下涡轮流场及气动激励的演变规律研究

涡轮式旋转爆震发动机有望给航空发动机性能带来变革性提升,但旋转爆震燃烧室的出口流场会对下游涡轮的运行产生显著影响。针对旋转爆震环境下涡轮的工作特性问题,构建了运动激波模型,并基于模型重构了涡轮的非定常入口条件,对该极端工况下的涡轮开展数值模拟研究,分析了其内部流场及气动激励的演变规律与特征。结果表明,涡轮处在强非线性的来流扰动之下,运动激波与涡轮相互作用产生复杂的波系结构,涡轮上下游的波系结构相似,但是涡轮内激波的演化随运动激波模态的不同而有所区别;爆震环境下动叶气动激励的主要激励源是通道内的波系结构,叶表气动激励和压力脉动程度均增大,但是叶片载荷显著下降。

负三角形变位型下剥离气球模的非线性演化特征

托卡马克实验中已经实现了负三角形变位型下的高约束放电,其特点是具有较低的台基,并伴随幅值较小且频率较高的边界局域模.本文基于不同三角形变的托卡马克平衡,研究了负三角形变位型条件下剥离气球模的非线性演化特征.研究发现,由于弱场侧坏曲率区域增大,负三角形变位型会使剥离气球模失稳;在非线性阶段,负三角形变位型下的剥离气球模压强扰动分布在极向截面上扩展到了弱场侧的顶部和底部区域,使得边界局域模更早发生崩塌,同时,在负三角形变位型下,多种环向模数的扰动被激发并增长,故而具有更明显的湍流输运特性.

拟共形形变边界值的局部和整体性质

给定单位圆周Г上的 Ｚｙｇｍｕｎｄ函数ｆ（ ）， ｂ（ｆ）及 ｂ （ｆ）分别是ｆ的边界模及其在 ∈Г处的局部边界模．本文将证明ｂ（ｆ）＝ｍａｘｂ （ｆ），讨论ｆ的退化Ｈａｍｉｌｔｏｎ序列，并给出ｂ（ｆ）＝０的一些等价刻划．

非规则曲面的离散元法分析模型建模软件

在采用离散元法分析机械部件与颗粒材料接触作用时,需要建立机械部件(边界)的离散元法分析模型。分析可知,机械部件中与颗粒材料接触作用的零件表面,存在不能用初等解析函数表达的非规则曲面。为此,采用推进波前法(AFT:Advancing Front Technique)进行非规则曲面网格划分,把非规则曲面离散成三角形平面片的组合,同时添加运动属性和材料特性参数,由此建立非规则曲面边界的离散元法分析模型。在对PRO/E软件进行二次开发的基础上,研制了非规则曲面边界建模软件。通过实例验证,初步证明了基于AFT边界建模方法和软件的可行性,为复杂结构机械部件工作过程的仿真分析奠定了基础。

基于半参数加性logistic的信号交叉口动态两难区驾驶行为研究

信号交叉口进口道两难区的存在增加了交叉口冲突的可能,利用间接观测计算方式提取首停车和末行车的行驶参数,进行统计分析和独立样本T检验,并通过均方根误差RMSE结合实例验证车辆行驶关键参数模型的准确性,建立最小停车距离模型与最大通过距离模型,构建了反映车辆个体差异性和符合实际道路交通环境的动态两难区边界模型。通过相关性分析、信息价值和多重共线性检验筛选影响两难区驾驶行为决策的因素,构建了考虑连续变量非线性影响的基于半参数加性logistic的动态两难区驾驶行为决策模型,经检验,该预测方法的整体精度达到89.65%。研究结论对动态两难区风险评估和有效规避以及改善信号交叉口的交通安全提供了理论依据。

美研究发现改善聚变等离子体控制新方法

【美国核学会网站2024年5月9日报道】美国普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)最新的模拟研究发现,综合使用共振磁扰动(RMP)和电子回旋波电流驱动(ECCD)两种已知方法,能够对聚变等离子体实施更好的控制。相关研究成果已在科技期刊《核聚变》发表。在托卡马克磁约束聚变实验中,强约束等离子体边界区域会周期性地爆发一种称为边界局域模(ELM)的不稳定性。

空间薄膜天线索膜结构建模与形状优化

针对空间平面薄膜天线,提出一种索膜边界建模及形状优化方法.首先,基于索膜结构在受张力作用时边界处悬索与薄膜存在滑动的特点,提出一种非线性有限元建模方法;其次,将索膜边界视为B样条曲线,并以曲线控制点位移作为设计变量,通过优化结构实际应力与工程参考应力间的偏差,实现了对薄膜在任意初始边界下的形状优化;最后,通过数值算例与实验验证说明了方法的有效性.

交流电网对管道持续干扰分析建模边界的确定方法

为分析大区域电网对埋地油气管道的持续干扰,本研究在分析持续干扰电压幅值随线路和管道间距变化规律的基础上,提出利用阈值确定大区域电网建模边界,以构建电网对管道持续干扰分析模型的方法,并建立了计算截断误差的概率模型。结果表明:由距离管道较远线路产生的小幅值干扰电压分量的向量和近似为零,且这些干扰电压分量向量和的模值近似服从瑞利分布;在分析线路平均间距大于200 m的220 kV电网对管道的持续干扰时,仅考虑管道两侧4.20 km内导线按ZB型杆塔排列的线路,4.10 km内导线按ZM型杆塔排列的线路,10.65 km内导线按SZ型杆塔排列的线路,11.93 km内导线按SSZ型杆塔排列的线路,11.84 km内导线按SSSZ型杆塔排列的线路,即可使截断误差有95%的概率小于2.23 V。

基于Delaunay三角剖分的曲面求交技术

研究曲面边界建模过程中的曲面求交问题。基于两个曲面Delaunay三角剖分,首先进行包围盒判定预处理,再进行三角形相交测试,求初始交线。然后,检测初始交线存在性和连续性,提出"带权曲面边界延伸方法",解决因离散数据点采样不足导致的两曲面有相交趋势但没有初始交线和初始交线断裂两种问题。最后,将"带权曲面边界延伸"思想应用到初始交线处理中,使交线的两个端点都位于两个曲面的边界处,便于后续的限定Delaunay三角剖分、曲面裁剪等操作的进行。仿真实验结果表明算法是可行的。