基于像素-仿真法的射击效率计算研究

像素 -仿真法是利用计算机屏幕的像素表示目标幅员 ,进而仿真战斗部的落点和毁伤 ,以计算射击效率的一种MonteCarlo方法 ,该方法较好地解决了毁伤幅员的重叠问题。该文论述了像素 -仿真法计算射击效率的原理 ,实现了像素 -仿真法 ,并以某型子母式战斗部为例建立了数学模型和仿真模型。实例仿真证明 ,该方法简洁、直观 ,精度可靠。笔者根据像素仿真法可视化与否 ,还提出“显式像素仿真法”和“隐式像素仿真法”两种实现方法 ,概括了两种“像素仿真”的实现机理。

新工科背景下实验-理论-仿真在“传热学”第二课堂的实践

以传热学课程中“非稳态热传导”章节的“集总参数法”为例,进行基于实验-理论-仿真相结合的第二课堂教学应用实践。通过实验-理论-仿真三个教学环节的有机结合,提高了学生的动手能力,加深了对理论知识的理解,并掌握了传热仿真软件的使用方法。问卷调查显示,这种教学模式调动了学生的积极性,符合新工科背景下的人才培养目标。

交互-仿真技术在胚胎学泌尿生殖系统发生教学中的探索

胚胎学是医学基础课程中,以“动态发生”为根本的形态学科。随着科学的发展及现代信息技术的迭代,交互-仿真可视化技术已经相对成熟。文章探索性地将此技术引入海军军医大学胚胎学泌尿生殖系统发生一节教学中,介绍相关实践经验,并对后续应用的延伸提出了合理的构想。

电缆附件用硅橡胶力-热老化特性及电-热-力多物理场耦合仿真研究

长期运行过程中,高温及界面压力作用会导致电缆附件硅橡胶(silicon rubber,SIR)绝缘发生老化,影响附件材料的电-热-力综合性能,易引发放电故障.该文采用实验和仿真结合的方法,研究力-热联合老化作用下硅橡胶材料的电-热-力综合性能变化规律;进一步仿真研究了SIR材料参数变化引起的电缆附件电场、热场和力场变化.实验结果表明,随着老化程度的不断加深,SIR的交联程度和分子运动体系会发生变化,导致材料的电-热-力性能发生不同程度的改变.相对介电常数呈现先下降后上升的趋势,体积电阻率、击穿场强和闪络电压等均呈现先上升后下降的趋势;此外,随着老化时间的延长,材料拉伸强度和断裂伸长率逐渐下降.仿真结果表明,力-热联合老化引起的电缆附件应力锥根部电场强度变化较小,维持在2.2 k V/mm左右;不同老化程度下绝缘层内外侧温差较为明显,最大温度梯度为9.15℃;应力锥根部界面压力从0.263 MPa下降到0.230 MPa,下降约12.5%.该工作对于配电电缆附件绝缘性能评价和故障分析具有指导意义.

核主泵电动机屏蔽套磁-热联合仿真

为探究核主泵屏蔽电动机屏蔽套材料及厚度对涡流损耗的影响,以某功率为5.5 MW的AP1000屏蔽感应电动机为研究对象,应用低频电磁仿真软件Maxwell建立二维电磁仿真模型,对比3种材料(Hastelloy-C,Inconel,SUS316L)在不同尺寸下的屏蔽套涡流损耗.基于电磁仿真结果,运用磁-热联合方法,将涡流损耗值作为热源输入到核主泵电动机屏蔽套冷却模型中,通过ANSYS Fluent软件进行温度场和流场仿真.结果表明:相同屏蔽套尺寸下,材料Hastelloy-C的涡流损耗最小;相同材料下,屏蔽套厚度越小,涡流损耗越低;屏蔽套间隙流冷却系统入口到屏蔽套间隙温度变化剧烈,定子屏蔽套温度整体高于转子屏蔽套温度,两者温差约为20℃;屏蔽套上的压力分布不均匀,且沿轴向来流方向压力逐渐降低,降幅约为16.0 kPa.研究结果可为核主泵电动机屏蔽套的材料及厚度选择提供一定参考.

基于谐波分析的封装-电路多物理场耦合仿真方法

场-路耦合仿真可以支持跨越芯片-封装-系统的多层级协同分析,多物理场仿真能够对多物理约束下芯片封装的信号完整性、电源完整性以及可靠性进行提前设计.因此,针对场-路结构的多物理场耦合仿真能够实现在初期对芯片封装的设计方案进行筛选和优化,是先进封装仿真技术最重要的发展方向之一.本文基于场-路耦合仿真和多物理场耦合仿真方法的最新研究进展,提出针对非线性场-路结构的频域仿真方法以及电磁-热耦合计算方法 .该方法能够解决基于时域仿真方法的场-路耦合仿真的长时间迭代问题,实现多物理约束下非线性场-路结构的电磁与热特性快速分析.计算结果验证了本文方法的准确性和高效性.

基于4H-SiC的开槽四梁式压阻式加速度计设计及仿真研究

基于4H-SiC设计了一种开槽四梁式的压阻式加速度计,通过分析开槽位置、开槽大小对传感器灵敏度及固有频率的影响确定了开槽的相关参数,并对该结构采用有限元方法进行了热-力耦合仿真,确定了该结构在不同温度场下施加不同载荷时的理论电压输出。研究结果表明:该结构相较于传统双端四梁结构输出灵敏度提升51.4%,固有频率仅下降14.2%,在ANSYS 600℃的稳态温度场环境下,传感器输入载荷与输出电压成线性关系,理论满量程输出为39.71 mV。

基于4H-SiC的低横向灵敏度压阻式加速度计设计仿真研究

文中基于4H-SiC设计了一种开槽式低横向灵敏度压阻式加速度计,通过分析支撑梁位置及开槽尺寸对加速度计性能的影响确定了相关结构参数,并对该结构采用有限元方法进行了热-力耦合仿真,确定了该结构在600℃温度场中施加不同载荷时的理论电压输出。研究结果表明:该结构相较于已有的双端四梁结构X轴方向的横向灵敏度由3.3%降至2.6%,Y轴方向横向灵敏度由29.9%降至1.5%,传感器芯片在600℃高温环境下输入载荷与输出电压呈线性关系,100 g载荷下的理论输出电压为3.65 mV。

基于源-网-厂-河耦合仿真的水体污染治理效果分析

水体污染治理效果的量化评估在方案制定中起着重要作用,而数学模型是量化评估的重要手段。以苦竹溪流域为研究对象,基于城市水系统控制仿真模型(Simuwater)开展源-网-厂-河耦合仿真的水体污染模拟,分析流域径流污染、排口入河污染、河道水质等,从而对陆域污染治理效果和水域污染治理效果进行量化评估。实例研究表明:Simuwater模型操作简单,数据需求低,且具备源-网-厂-河动态模拟功能,可模拟陆域污染负荷及河道水质浓度变化过程,并可推广应用于流域级别的水环境治理效果评估。

面向车联网的交通-通信联合仿真平台研究综述

联合交通仿真与通信仿真的车联网仿真平台,对测试和评价车联网技术及智能网联汽车对交通系统的影响具有重要意义。本文首先总结了现有用于交通-通信联合仿真平台开发的交通和通信仿真工具组件的差异,并从多维度视角对比了几种典型交通-通信联合仿真平台的优劣。其次梳理了交通-通信联合仿真平台仿真测试的影响因素,为研究不同因素的影响效果及仿真评价测试提供参考。然后从通信网络性能和交通系统性能2个方面总结了联合仿真评价测试的关键通信性能指标和交通性能指标。最后结合实际应用需要梳理了交通-通信联合仿真平台典型的应用方向,并展望了交通-通信联合仿真测试平台的发展方向。

基于Plecs的电力电子电路热-电仿真教学研究

提出基于Plecs平台的主电路热-电联合建模仿真的辅助教学新方法,该方法采用热路理论和Plecs热量收集器概念搭建主电路热-电仿真模型,其中热路模型采用RC热网络模型,控制模型采用Simulink模型。以降压斩波电路为例,说明基于Plecs平台的仿真教学具有建模简单、灵活、直观的优点。所建模型能同时获取主电路热-电仿真结果,热-电仿真能快速加深学生热知识理解。

MMC-UPQC在RTDS仿真中的脉冲输入方案设计

统一电能质量控制器(UPQC)装置投入现场运行之前,开展基于实时数字仿真器(RTDS)的实验是非常重要的一步,不仅能够使UPQC控制器的功能和性能得到较为充分的验证,还可以积累经验为后续的物理实验提供重要的指导和借鉴。基于模块化多电平换流器(MMC)结构的UPQC由于模块数较多,需要触发的IGBT很多,为了合理利用RTDS宝贵的资源,在开展RTDS实验的时候,必须要对资源分配进行优化设计,其中脉冲的输入方案就是其中的一个重要环节。文章在分析MMC-UPQC的拓扑结构的基础之上,首先对RTDS及UPQC的物理控制器的结构和需求进行了梳理和分析,然后给出了两种脉冲输入方案并进行了对比分析,最后在RTDS平台上开展了数字-物理闭环仿真实验,实验结果验证了所给脉冲编码方案的可行性。

基于abc坐标系统的机-网暂态仿真

机-网暂态仿真中, 通常采用的ab0坐标系统建模较为复杂,在模拟不对称故障和开关操作时尤为困难。利用受控源理论和综合友模的方法建立可双向计算的Y,d类型变压器模型,解决了变压器两侧的变量变换不可逆的问题,使网络可在abc坐标系下求解。文中讨论了电力系统其他元件在abc坐标系下的模型,并进行了仿真实验。实验结果表明:与ab0坐标系统相比,abc坐标系统使模型得到简化,适用于任意对称和不对称系统的仿真研究。

10 kV交流三芯电缆中间接头直流化改造热-电耦合仿真研究

将交流电缆改为直流运行后,对电缆接头进行温度场和电场仿真并研究其温度和场强分布规律对改造后的电缆供电能力的评估非常重要,目前关于交流电缆直流化改造的研究主要是针对电缆本体,对电缆接头的研究还较少。本文建立了城市配电网中常见的10 kV交流三芯电缆接头的三维仿真模型,首先采用ANSYS中的热-电耦合模块对接触系数k=4时的接头模型进行温度场仿真;之后研究了接触电阻和空气对流换热系数对接头温度分布的影响;最后进行了电缆接头直流运行时的电场仿真,并根据温度场和电场仿真结果选取了直流载流量和合适的直流运行电压,与接头交流运行时进行了传输最大功率的比较。研究结果表明,交流电缆接头直流化改造后功率传输能力有了一定的提升。

全桥型MMC数字-物理混合仿真阻尼阻抗接口模型

数字-物理混合仿真结合了数字仿真与物理实验的优势,为复杂电力电子设备的理论研究和工程设计过程提供了便利。然而数字-物理接口的存在可能导致数字-物理混合仿真结果精度降低甚至变得不稳定。为解决数字-物理接口引起的失稳问题,文中在传统阻尼阻抗接口模型的基础上,针对应用于柔性直流输电的全桥型模块化多电平换流器(MMC),提出一种接口补偿阻抗设计方法。首先,全面充分地考虑了接口引入的延时、扰动对系统稳定性和精确性的影响,根据MMC的运行特点,设计了结构简单的RLC串联结构补偿阻抗,使之在不同运行工况下均可确保系统稳定、高精度运行。在此基础上,搭建了基于全桥型MMC直流背靠背的数字-物理混合仿真实验平台,利用数字侧模拟电压暂降、短路等故障,而物理侧全桥型MMC实现故障穿越过程。实验结果表明,所提接口补偿阻抗设计方案保证了系统在各种工况下的有效性。

BAW滤波器声-电磁协同仿真中的共地电感效应

针对体声波(BAW)滤波器声-电磁协同仿真结果中滤波器的左传输零点向左偏移的现象,验证仿真中共地电感效应的存在并分析其对滤波器性能的影响。通过分别改变BAW滤波器原始布局中的并联薄膜体声波谐振器(FBAR)P1和P4引线到地的位置,即将并联FBAR P1和P4引线到地的路径分别变短后进行声-电磁协同仿真。结果对比表明:声-电磁协同仿真中并联FBAR引线到地与输入、输出端口之间存在共地电感效应。将并联FBAR引线到地的路径变短,滤波器在声-电磁协同仿真中形成的共地电感效应减小,带外抑制性能变好。共地电感效应对于并联FBAR谐振区面积越小的支路影响越大。故在BAW滤波器声-电磁协同仿真中需考虑共地电感效应对滤波器左传输零点和左带外抑制性能的影响。

基于S7-200仿真软件的PLC教学探索

可编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC),在工业现场中凭借其应用广泛、使用方便、功能强大等特点,已经成为现代工业自动化的主要支柱之一。PLC课程与实际工程应用联系密切,是一门实践性、综合性很强的课程,因此,只通过课堂上单纯的理论分析难以将课程的重点、难点讲解清楚。文章通过S7-200仿真软件在PLC教学中的一个典型应用实例,介绍了S7-200仿真软件的功能和使用方法,肯定了S7-200仿真软件在一体化教学中取得的效果。

基于机电暂态-电磁暂态混合仿真的电网合环分析计算系统

为了提高电网的安全运行,开发了基于机电暂态-电磁暂态混合仿真原理的电网合环分析计算系统。利用机电-电磁混合仿真原理,提出了基于最大级数搜索算法的电磁网络自动划分方法,实现了机电暂态模型自动转换为电磁暂态模型的功能,并完成了地理图与厂站图相关联的功能,方便用户操作的同时提高了合环计算结果的准确性。利用开关统计功能,可以得到系统不同时刻的合环情况。通过对新疆喀什地区电网的合环仿真计算,其结果表明该系统能够提高合环操作的准确性,为合环操作提供了重要依据。

海洋液压冲击打桩锤机-液系统联合仿真分析

以近海施工的液压冲击打桩锤为研究对象,基于刚体动力学、牛顿碰撞理论以及液压-气动理论,建立某型海洋打桩锤机械冲击系统和液压系统模型,并通过AMESim和ADAMS软件,建立了打桩锤的虚拟样机,完成了液压冲击打桩锤机-液系统的多次沉桩过程的仿真分析.沉桩仿真结果与现场沉桩记录充分接近,验证了所建立模型仿真分析的合理性.

MW级风力发电机整机气-弹-控耦合联合仿真分析

以某型号MW级风力发电机组为研究对象。利用Aerodyn接口实时计算空气动力载荷,用Matlab/Simulink建立整机变桨控制数学模型。并利用多体动力学仿真软件SIMPACK,基于GL 2010规范在充分考虑各零部件的柔性、齿轮啮合的时变刚度及轴承刚度等因素下建立整机动力学模型。最终实现整机气-弹-控耦合联合仿真分析。该方法可较好地模拟风力机的耦合振动特性和变桨控制过程中风力机性能,为风力机振动特性和控制进行了一次有益探索。