FDTD数值仿真软件在光电子技术课程中的应用研究

FDTD数值仿真软件自2003年由加拿大Lumerical Solutions公司研发以来,由于其兼具精准和可信赖的计算结果。近年来,该数值仿真软件不仅得到了广大科研工作者的广泛关注和应用,而且在很多高科技企业内部也得到了普遍认可。然而该数值仿真软件对在校大学生来说是非常陌生的。本文以江南大学理学院光电子技术课程为例,介绍该数值仿真软件在创新教学与理论操作中的应用,本着扩展本专业学生的科研视野,提升学生的综合素质和竞争力为目的开展本项研究工作。

基于数值模拟的焊接虚拟仿真实验教学软件设计与实现

针对原有焊接实验教学中存在的不足和现阶段虚拟仿真技术存在的弊端,设计并开发了一款焊接虚拟仿真实验教学软件。该软件围绕焊接传热问题,以数值模拟技术为基础,兼具科学性、功能性、高效性、灵活性和低成本特点。

电力系统全过程动态仿真的数值方法——电力系统全过程动态仿真软件开发之一

电力系统全过程动态仿真是把电力系统的机电暂态过程、中期过程和长期过程有机地统一起来进行仿真。其特点是实现快速的暂态过程和慢速的中长期动态过程的统一仿真。这是典型的刚性系统,需要采用具有自动变阶变步长技术的刚性数值积分方法。在分析了刚性系统求解实质的基础上,采用适用于求解刚性微分方程的数值积分方法棗Gear法作为电力系统全过程仿真软件的基本算法,并研究了根据积分的截断误差控制进行自动变阶变步长技术,构造了基于Gear法的电力系统全过程仿真程序的总体结构。

基于FDTD的探地雷达数值仿真与成像研究

研究目的:探地雷达探测受天气、场地以及经济条件等因素的影响,应用FDTD方法对探地雷达的探测机理进行仿真,能够克服上述不利因素,节约成本,提高探测效率和数据采集质量,为探地雷达的正演模拟提供指导。偏移成像技术是探地雷达数据处理中重要的方法之一,能够把雷达记录中的每个反射点移到其真正位置,获得反映地下介质的真实图像。研究结论:对地下管线探测模型进行了仿真,从共偏移距剖面上得到了管线异常,反映了FDTD方法模拟探地雷达进行探测的可行性。对共偏移距剖面进行偏移成像技术后,得到了地下管线的真实位置,说明了偏移技术在探地雷达数据处理中能够起到归位的作用,得到横向分辨率极大提高的地下构造原像。

凸轮机构磨损数值仿真软件研制

根据零件磨损过程一般数值仿真方法 ,以凸轮机构为研究对象 ,开发出不同类型凸轮磨损仿真软件 ,可实现不同极根条件下的凸轮磨损寿命预测、参数优化和状态监测等功能。

大黄鱼腌制过程的数值仿真模型建立

为了响应“健康中国”行动,减少人均食盐摄入量,对大黄鱼腌制过程中NaCl的扩散过程进行准确地描述具有重大意义。文章使用COMSOL Multiphysics有限元分析软件对大黄鱼的湿腌过程建立瞬态仿真模型,通过与实验结果进行对比分析发现,在腌制的前6 h,Na Cl的扩散速率较快,扩散区域主要集中在外表层,在6 h~48 h内扩散速度逐渐放缓。该模型考虑了盐水和鱼肉发生扩散时的物质交换,所以模型的边界条件应该设置为随着扩散通量的增加盐水浓度逐渐减小的动态变化。文章还讨论了鱼肉块的尺寸以及在恒定浓度下不同物质的量的NaCl对腌制过程的影响,所建模型可以为大黄鱼腌制的工艺优化提供参考。

室内气流组织数值模拟及仿真软件

不同的气流组织形式对室内空气品质会产生影响,用CFD技术模拟气流组织具体影响,将室内空气品质的研究体现在工程设计上是必要的。本文就数值方法和相关的气流组织模拟软件作了分析和介绍,并说明了在应用过程中的步骤。

叶轮式流体机械基于数值模拟仿真软件的应用分析

为了研究数值模拟仿真软件在流体机械工程设计中的应用,本文选取9-26-8D型离心通风机为研究对象,首先通过建立叶轮部件的有限元模型对固体强度进行数值计算;然后对风机特性参数和内部流场进行数值模拟分析。数值模拟仿真计算分析结果不仅具有比较高的精度,还能够获得直观的应力分布云图以及内部流场云图。在传统理论公式计算基础之上,深入加强数值模拟仿真软件技术在叶轮式流体机械工程设计中的应用是实用有效的综合性方法,为进一步在优化设计方面展开研究提供了必要的计算基础。

数值仿真软件集成平台SiPESC研发进展研究

数值仿真/计算机辅助工程分析(CAE)是用计算机对工程结构与产品的力学物理性能,进行分析、模拟、预测、评价和优化,近年来出现的"虚拟制造、数字化制造和精细设计",则以数值仿真方法为核心。数值仿真的核心概念是计算和模拟,软件是其应用的关键载体。数值仿真软件目前主要由欧美发达国家研发,并已成为其工业产品创新设计的核心工具。从2006年开始美国信息技术顾问委员会、美国自然科学基金委、美国国家竞争力委员会、美国高性能计算与美国制造业圆桌会议等组织陆续发布报告,认为:"计算科学已成为科学领导地位、经济竞争力和国家安全的关键""基于模拟的工程应成为工程与科学领域国家优先发展项目""从竞争中胜出就是从计算中胜出"。我国数值仿真软件市场几乎完全被国外企业垄断,长期依赖国外软件,形成的严重困局是:国外软件缺乏足够开放性,新型算法和研究工作无法实施,限制了我国科研水平的提升;国外软件的高端/特殊计算模块对我国实施禁运,极大地制约了我国高精尖装备/产品的研发能力。我国已确立创新型国家发展战略,必须独立自主发展核心创新能力,自主数值仿真软件研发正迎来极好地发展机遇期。大连理工大在计算力学软件平台方面已坚持了几代人40余年的研发历程。从2007年启动了工程与科学计算集成化软件平台Si PESC的研发工作,该报告对Si PESC研发进展进行了介绍,包括研发背景、设计思路与系统架构、集成化功能、集成化CAE软件系统研发、典型工程应用等。

仿真软件YHSIM中“集中－混合”式数值积分技术

连续系统实时仿真软件ＹＨＳＩＭ中所采用的运用多种数值积分方法进行“集中一混合”式数值积分的积分程序的工作原理和实现技术，在本文中作了介绍。

基于CFD仿真的冷却空调系统气流组织数值模拟

为了确定影响冷却空调系统气流组织的因素,提出了基于CFD仿真的冷却空调系统气流组织数值模拟方法。利用质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程,得到冷却空调系统气流组织数值模拟的控制方程,通过计算地板的压力损失,构建冷却空调系统模型,利用CFD仿真软件数值模拟冷却空调系统气流组织。结果表明,架空地板高度和地板送风格栅开孔率会对冷却空调系统气流组织产生影响,数值模拟结果得到的最佳架空地板高度为600mm和800mm,但是当架空地板高度超过800mm以后,冷却空调系统的冷却效果得到明显改善,当地板格栅开孔率处于组合布置形式时,冷却空调系统的冷却效果最佳。

配电网内过电压数值仿真软件包

说明了该软件包的特点;介绍了一种求解非线性网络的有效算法——Calahan法。

破碎激光辐照材料的数值仿真软件研发

基于有限元分析方法,建立长脉冲激光辐照材料的三维轴对称数值仿真模型,然后通过对破碎激光光斑的网格剖分来获取有限元的激光数据。为了对比分析材料分别在实际和理想高斯激光下的瞬态温度场和热应力分布差异,来研究复杂传播环境对激光加工的影响,通过该仿真模型,用Java语言研发了激光与物质相互作用的数值仿真软件。

热-化学场耦合的复合材料固化工艺仿真方法

纤维增强树脂基复合材料固化工艺常用于制造先进飞机、汽车、船舶等关键零部件。复合材料固化工艺主要就是树脂由液态向固态发生转变并与纤维结合在一起的过程,整个过程中存在热-化学场的多场耦合作用,数值仿真是一种高效、低成本研究固化工艺过程的方法。探究了复合材料固化工艺仿真方法,基于ANSYS FLUENT软件二次开发实现了固化工艺仿真;与现有数据对比验证了仿真方法的有效性;研究发现三维制件的固化工艺过程极易产生温度和固化度分布不均匀现象,影响产品质量。

海洋石油平台冷放空系统设计数值模拟分析

以渤中13-1 WHPB井口平台为例,基于Flaresim和Fluent仿真软件,采用数值模拟方法分析WHPB平台冷放空系统的设计、辐射及气体扩散。评估冷放空管及放空头尺寸是否满足辐射和扩散的要求以及放空系统在紧急泄放下对平台的影响。根据模拟研究分析以及与钻完井专业人员核实,该平台冷放空系统设计满足要求,可为海洋平台冷放空系统设计提供参考。

“爆炸与冲击动力学仿真技术研讨暨物质点法数值仿真软件系统”发布会在京举办

2015年12月16日,由总装备部工程设计研究所、清华大学和安世亚太公司联合主办的“爆炸与冲击动力学仿真技术研讨暨物质点法数值仿真软件系统发布会”在北京举办.来自高校、研究所和企业的200多位专家及用户代表,共同见证了这款国产仿真软件的诞生.

基于COMSOL仿真软件的阵列感应测井偏心响应计算方法

研究了基于有限元仿真软件COMSOL的阵列感应测井偏心响应数值计算方法。通过解决偏心模型的建立、地层大小的选取、网格剖分设计和求解器的选取等问题,高效准确地计算出阵列感应测井仪器MIT的偏心响应。均匀地层COMSOL仿真软件计算结果与解析解的相对误差最大为0.369 796%,能够较好地满足计算精度,计算数据可靠有效。应用COMSOL仿真软件对阵列感应测井仪器MIT建立偏心响应数据库,对偏心严重的响应绘制图版进行分析,可有效分析偏心对视电导率的影响。

基于多普勒激光雷达低空风切变的数值仿真

多普勒激光雷达是目前在晴空条件下对低空风切变最有效的一种探测手段。完成了基于多普勒激光雷达探测所需的微下击暴流、侧风切变和低空急流等三维变化风场的数值仿真,仿真结果得到了各种风场的基本特征。依据多普勒激光雷达的波束扫描方式,选取雷达扫描仰角为5°,扫描半径为8 km,雷达径向步长为100 m来扫描仿真风场,最后得到雷达探测变化风场的仿真径向数据。这对于深入理解风切变的产生机理以及实现由激光雷达对风切变的探测、识别和预报等后续研究具有重要意义。仿真过程建立的变化风场模型简单,模型参数变化灵活、方便实用。

水下爆炸数值仿真研究

研究水下爆炸数值仿真相关影响因素。针对有限差分程序AUTODYN在水下爆炸仿真研究中的应用,采用不同计算模型,对无限水域中半径为10mm的TNT球状药爆炸产生的冲击波传播及气泡脉动现象进行数值仿真,对计算结果进行对比分析。据此,对影响计算结果的相关因素进行了探讨,得出具有重要参考价值的研究结论。对水下爆炸数值仿真具有一定借鉴意义。