三维球床几何稀疏条数长特征线加速方法

特征线法具有非常强的几何适应性,可用于三维球床高温气冷堆全堆芯求解,但存在迭代次数多、计算速度慢的缺点。本文将长特征线加速方法应用于三维球床高温气冷堆以解决非规则几何数值加速的问题,基于三维模型特征线布置较二维模型稠密的分析,提出了稀疏条数长特征线加速方法,极大地减少了加速方程的计算量,在不降低角度离散精度的前提下,获得了非常好的加速效果。通过基准题对加速参数的选取方式进行了研究,条数稀疏度取3~5、长特征线长度取2.0 cm左右、加速迭代步取20~60步可获得良好的加速效果。小型轻水堆三维基准题和球床堆芯简化模型的计算结果表明,采用稀疏条数长特征线加速可获得7倍左右的时间加速比,此时对应的迭代步加速比为20倍左右。

基于PDC法的大型发电机定子线棒主绝缘热老化状态评估

大型发电机在运行过程中会受到热应力等因素的影响,造成定子线棒绝缘劣化乃至失效,影响发电机的安全稳定运行。为了明确极化-去极化电流(PDC)法对于定子线棒主绝缘性能评估的有效性,首先采用PDC法评估热老化状态的定子线棒主绝缘性能。依据PDC测试结果,提取出稳态电导电流、0.1 Hz极化/去极化损耗、不对称系数等基本特征参量;随后再利用奇异值分解(SVD)算法对线棒样本的PDC数据进行扩展德拜模型的分析,得出其模拟电路的支路数和支路参量,通过分析明确老化过程中上述特征参量的变化规律。最后对不同热老化时长的样本进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析,从微观角度进一步明确上述绝缘后固化和劣化过程的机理。结果表明:随着绝缘老化程度加剧,稳态电导电流和0.1 Hz极化/去极化损耗增加,不对称系数偏离1的程度加剧,界面极化时间常数τ2减小。

基于特征线法的CO_(2)减压波传播模型构建及止裂壁厚研究

基于特征线法并结合描述CO_(2)状态的S-W方程,构建了减压波传播模型。将减压波波速模拟结果与工业规模实验结果对比,验证了模型的可靠性。采用构建的减压波模型与日本高强度管道研究委员会(HLP)提出的HLP模型,分别对不同初始压力或温度下一维超临界CO_(2)管道泄漏过程中减压波波速及X65和X70管钢裂纹扩展速度进行模拟计算与比较,以探究初始压力或温度变化对初期减压波速及管道止裂最小壁厚的影响。结果表明:减压波速近似等于初始条件下的声速,故初始压力升高和温度降低(声速上升)会提高减压波的传播速度;当初始压力由7.5 MPa升至9.5 MPa,初期减压波速(0.01 s)上升了53%,X65和X70管钢止裂最小壁厚分别减少了13%和14%;当初始温度由45℃降至35℃时减压波速上升了56%,X65和X70管钢止裂最小壁厚分别减少了20%和19%;当工作压力都低于8.0 MPa (工作温度为35℃)或工作温度分别高于41℃和39℃(工作压力为9.0MPa)时,由GB 150—2011所计算X65和X70管钢壁厚不具备止裂能力。

地形特征线的判定因子及提取算法

地形特征线构成了地形起伏变化的骨架线,其中的山脊线和山谷线对于地形地貌的研究具有重要意义.根据山脊线和山谷线的特性,首先,提出确定地形特征线起点的4个判定因子(张角因子α、距离因子S、标志因子β_(1)和β_(2)),基于DP算法所提取的地形特征点判别特征线起点.其次,提出一种将特征点判断与方位加权法相结合的地形特征线提取算法,以特征点为中心把4个象限划分成若干个区域,通过一定的判断准则从区域内提取出符合条件的点,以此法来追踪山脊线和山谷线.编写相应程序验证所提算法的正确性和有效性,结果表明,当α<165°、S<6倍等高距、β_(1)=1且β_(2)=0时,所提取的地形特征线与实际地形相符合.

基于特征线法模拟全尺寸临界流实验喷放特性

为了获取冷却剂丧失事故喷放阶段热工水力参数峰值等关键数,本文使用一维两相流体动力学方程组对失水事故现象进行数值模拟研究。对于喷放物理过程中的强对流带来的非线性特性和耦合特性,使用特征线法对动量方程和能量方程解耦,进而实现控制方程组在瞬态下的离散求解。以Marviken临界流实验为例,同时使用基于特征线法的自编程序和系统分析程序RELAP5进行求解,通过数值模拟的结果和实验数据的对比验证了特征线法的有效性。此外还对喷管的几何尺寸、初始流体状态参数等对喷放特性的影响进行了计算,并给出了相应的变化规律。

基于特征线重合的测量系统与机器人坐标系对齐方法

为了提高测量过程中测量系统与机器人之间坐标系转换的精度,结合机器人的结构特点,提出了一种基于特征线重合的坐标转换方法。针对激光跟踪仪测量的坐标数据,求解坐标点云最小闭包球,同时在两个不同的坐标系下的点云中提取对应的特征线。根据空间几何关系,通过一系列的旋转和平移变换使特征线对应重合。利用矩阵变换理论得到变换矩阵,实现坐标系的转换。实验结果表明:相对于一些随机点多点拟合坐标系转换方法,该方法X、Y、Z方向的综合e_(RMS)误差仅为0.2829 mm,综合误差降低超过了10%。该坐标系转换方法可有效提高坐标系转换精度,提升工业机器人测量过程中坐标系的转换精度。

法向量夹角的点云特征线提取算法研究

文章提出一种基于法向量夹角的点云特征线提取算法,该算法过程主要分为特征点提取和特征点连接两个阶段。在基于法向量夹角的特征点提取的过程中,通过构建最小生成树来实现法向量重定向,一定程度上提高了传统法向量提取特征点的准确性,随后对初选特征点进行细化和删减,得到点云数据的特征点集。在特征点连接阶段通过建立特征点的最小生成树以及相应的最小生成树裁剪算法构建特征曲线。实验证明,该算法原理简单,能很好地提取点云模型尖锐特征与细节特征,是一种有效的三维点云特征线提取算法。

基于特征线法的车隧压缩波演化数值分析

为研究压缩波沿隧道传播演化的影响规律,采用考虑压缩波惯性效应和壁面摩擦效应的一维特征线法,建立了压缩波沿隧道传播演化的数值模型,通过一维平面波方程与实车测试两种方法共同验证了该模型的准确性。针对波前形状、车身波等、压力幅值关键因素,研究了初始压缩波沿隧道传播时,最大压力梯度的变化规律。在此基础上,进一步探讨分析了摩擦与气室阵列共同作用对压缩波波前演化的影响以及壁面摩擦的作用机理。结果表明:初始压缩波波形相同时,压缩波最大压力梯度随波前幅值的增大而增大;不同波形的初始压缩波沿隧道的演化规律不完全相同,但列车车身进入隧道所产生的车身波并不会影响压缩波波前的最大压力梯度;考虑壁面摩擦后,气室阵列对压缩波最大压力梯度的缓解效果有了进一步提高,壁面摩擦越大,缓解效果越显著。

变时步的特征线法计算复杂输水系统的水力过渡过程

建立了明渠—管道—明渠复杂输水系统的瞬变流计算模型.与以往不同,在用特征线法进行数值计算时,对管道和明渠分别采用不同的时间步长,用线性插值法处理明渠与管道相接处的内边界.这种变时步的处理方法与采用相同时步的方法相比,具有计算量小、易于编程的优点,能够更好地模拟实际工程中的水力过渡过程.

特征线法及其变体在水轮机及引水系统非线性建模中的对比研究

建立引水系统的水力变化模型是水电机组非线性建模和仿真中的重要内容,同时水力因素对水轮机调节系统过渡过程的影响也是研究机组和电网稳定性时需要系统性考虑的主要问题。本文提出了一种改进的特征线法,针对水轮机及引水系统建立了包含基本特征线法的联合非线性模型,以及包含可选水击模型的模块化非线性模型,以开展特征线法及其变体的对比研究,为今后水轮机调节系统的大小波动仿真提供一定的理论指导。在此基础上,以国内某大型水电站机组孤网运行模式为例,在频率和负载的大、小扰动作用下,研究了刚性和弹性水击、特征线法及其变体模型的仿真结果,分析了各模型计算的瞬时水头的差别,得出了不同模型参数的调节规律和影响效果。结果表明,在大小波动条件下不同引水系统模型对于机组水头变化趋势的描述基本一致,仅在局部极值附近的计算结果有所差别,且在大波动条件下较为明显,但可通过调整具体的模型参数减小这种差别。

水下爆炸近场非均熵流的特征线差分解法

提出了一种改进的特征线差分方法,根据力学基本方程推导出2族带有熵变修正项的特征线方程,并将质点迹线方程补充为第3族特征线方程,利用这3个特征线方程可以对水下爆炸冲击波及波后的非均熵流场进行求解。由于特征线差分法无需引入人工粘性项处理冲击波间断问题,所以减少了人为干预的影响因素。最后,应用这种改进的特征线法对质量分数比w(TNT)∶w(RDX)=40∶60的TNT/RDX炸药球的水下爆炸问题进行了数值模拟。在比例距离1≤R/R0≤4的近场范围内,计算得到的冲击波峰值压力与文献实验数据的最大相对误差在13.1%以内,进一步证明了这种改进的特征线差分方法的正确性。

特征线法在燃气管道动态模拟中的应用

对燃气管道不稳定流进行了研究,推导出了计算管内燃气流动的特征线法和公式。特征线法从基于流体力学基本原理推导出来的连续性方程、动量方程和能量方程出发,将难以求解的偏微分方程组转换为便于工程数值计算的等价差分方程组,从而解决了燃气管道中快瞬交流的计算问题。特征线法物理概念明确,数学分析严谨,计算精度高。

一种消除Deutsch假设的高精度迭代特征线方法求解高压直流输电线路离子流场

通量线法是求解直流线路离子流问题广泛应用的一种方法,其计算误差主要来自Deutsch假设。该文基于通量线(或称特征线)基本理论,提出一种高精度迭代特征线法。通过迭代计算,在每一步采用新的电场分布重新绘制特征线,逐步修正特征线的方向,从而使特征线法不再依赖于Deutsch假设。结果表明,与传统通量线法相比,迭代特征线方法在求解地面电场与离子、空间离子流分布、通量守恒性及电晕损耗方面均有明显改善。另外,还对两种传统通量线法边界条件的施加方式进行了误差比较与讨论。

分析管流水力-热力瞬变的双特征线法

研究了管道内流体流动的水力瞬变及热力瞬变 ,改进了分析介质顺序输送管流水力瞬变的特征线法 ;推导了含流速v的 3次方的热力瞬变方程 ,构造了相应的特征线法 ;建立了分析介质顺序输送管流耦合的水力_热力瞬变的双特征线法·

一种用于前缘钝化高超声速进气道设计评估的CFD/特征线组合方法及其应用

为便于前缘钝化高超声速进气道设计与性能分析,将CFD方法与特征线法相结合,提出一种高超声速钝化锥/楔流场的快速精确计算方法 (CCM方法)。该方法将CFD方法的精度与特征线方法的效率相结合,可进行前缘钝化高超声速进气道的快速设计与性能分析。利用CCM方法设计了一种前缘钝化两级锥轴对称进气道构型,分析了前缘钝化对进气道前体波系位置的影响,并采用CFD模拟开展了相应的对比考察和性能参数影响研究。结果表明,对于轴对称进气道,当前缘钝化半径较小时,进气道前体波系位置及流动性能基本不变;当钝化半径增至一定的尺度后,前缘激波向外偏移以及进气道性能参数的下降开始显露并渐趋明显。在设计状态点附近,低来流Ma下前缘钝化对轴对称进气道性能影响更为显著。对于该轴对称进气道构型,前缘钝化半径在10%捕获半径内变化时,进气道流量系数、出口截面总压恢复系数等参数变化幅度均在10%以内;进气道自起动Ma数略有下降。

分析介质顺序输送管流水力瞬变的特征线法

研究了管道内介质顺序输送的水力瞬变过程 ,改进了分析介质顺序输送水力瞬变的特征线法 。

改进特征线法在水下爆炸正反演问题中的应用

介绍了改进特征线法及其在水下爆炸正反演问题中的应用。将改进特征线法用于TNT炸药球水下爆炸的模拟,并与实验数据和AUTODYN程序的结果比较,结果表明,改进特征线法求解水下爆炸问题具有较好的准确性,且能够捕捉到流场中弱冲击的传播。而后应用改进的特征线法将正问题中的冲击波参数作为初值条件,利用逆序差分格式,对水气界面做反演求解;将反演的水气界面与正问题中的界面作比较,结果显示两者在近场吻合良好。

复杂给水管网恒定流计算新方法──特征线法

对于一个水力稳定的管网系统，当其各管道的边界条件维持不变时，由于摩阻及水锤波的反射作用，管网内的任意非恒定流终将趋于其特殊情况──恒定流状态。基于这一原理，本文从管道非恒定流数值分析的特征线法出发提出了一种适用于复杂给水管网恒定流计算的新方法──特征线法。本文给出了该方法的数学模型．并通过算例验证了该模型的正确性和实用性。

改进的基于特征线理论的流体力学有限元法

通过沿特征线求解动量方程,并运用局部泰勒级数展开对方程的离散进行简化,在传统的基于特征线离散的分裂算法的基础上,推导了一种精确的显式离散方法,详细给出了基于局部泰勒级数展开的特征线离散过程,并推导了有限元控制方程.通过自主研发的空间结构自动分析设计系统(简称AADS)流体模块中的三维算例计算,表明文中的分析是正确的,提出的改进方法具有较高的计算精度.

特征线法在塞式喷管中的应用

介绍了特征线在塞式喷管中的应用 ,对于一些塞式喷管的特殊情况处理进行了详细的介绍 ,包括边界条件的处理、膨胀波和斜激波的处理等 ,并给出了典型的塞式喷管流场 ,给出了塞式喷管推力的计算方法 。