基于FlexPDE考虑退磁作用的有限元法磁场正演

FlexPDE是PDE Solutions Inc.开发的用有限元法求解偏微分方程的应用软件,是一个脚本有限要素模型建立工具和数字处理器。基于FlexPDE平台,这里用有限元法求解静磁场拉普拉斯方程,并模拟二度圆柱体、板状体模型的磁场。模拟结果表明:强磁性体的退磁作用使异常幅值变小、形态畸变,磁性体内部磁化强度大小、表面磁荷密度分布不均匀,磁化强度方向往磁性体长轴方向偏转。

基于FlexPDE的二维PSD数值分析

描述位置敏感探测器(PSD)的Lucovsky方程在一定简化条件下可求得解析解。提出了利用有限元分析软件FlexPDE对非简化Lucovsky方程进行二维区域数值求解的方法,并对四边型PSD进行了分析,结果表明该方法能够准确地分析二维PSD的光电特性,比解析法有更强的适应性。

FlexPDE模拟四条平行载流无限长直导线周围磁场

用有限元软件FlexPDE对四条平行的载流无限长直导线产生的磁场进行计算机模拟,并对这四条平行导线之间的相互作用力作了数值分析,表明FlexPDE模拟结果是正确的;能够帮助读者更加清晰、形象地认识载流导线周围的磁场分布形态.

基于FlexPDE的膜孔灌土壤水分运动数值模拟

基于实测扩散率资料和土壤水分特征曲线,利用FlexPDE软件对膜孔灌溉的土壤水分运动进行模拟,探索恒定水头条件下膜孔灌溉土壤水分入渗特性和剖面水分分布特征。结果表明:FlexPDE软件模拟粉粘壤土(处理2、3)和砂壤土(处理1、4)的含水率与实测之间的平均相对误差分别为5.930%、8.340%、9.600%和14.040%,其中粉粘壤土模拟与实测土壤含水率相对误差小于5%、10%和20%的比例分别为40%、68%和84%,砂壤土相对误差小于5%、10%和20%的比例分别为12%、40%和72%,粉粘壤土的模拟效果较砂壤土理想;基于模拟获取的土壤储水量与土壤实测累积入渗量呈线性关系,相关系数均大于0.9,且二者与入渗时间呈幂函数关系,随入渗时间增加而增大,但增速逐渐变缓;利用FlexPDE预测分析膜孔间距、膜孔直径和入渗水深对粉粘壤土膜孔灌溉单向交汇时刻、水分分布和储水量的影响,发现膜孔间距对于交汇初期土壤的水分分布影响较大,膜孔直径对于土壤交汇时间以及储水量影响显著。

基于FlexPDE研究顺电相KTN晶体中大调制度全息光栅的形成

在用带输运模型研究光折变效应时,大多数情况下都限定入射的相干光调制度远小于1,对方程做线性化近似以便于求解,这在求解小调制度问题时可以达到满意的精度。但在很多实际情况下光调制度接近于1,此时线性理论不再适用。基于FlexPDE程序提出了一种新的求解方法,适用于大调制度时的情况。采用有限元算法,严格求解光折变带输运方程,研究了外加电场时顺电相KTN晶体中大调制度全息光栅的形成,给出了晶体中的空间电荷场、光激发电子、离化施主、晶体折射率等的分布情况和时间演化曲线。计算结果表明,采用FlexPDE程序不仅可以大大降低带输运模型的求解难度,而且能够实时动态显示全息光栅的形成过程,具有直观性。

单一平面电容传感器数学模型及有限元解法研究

单一平面电容传感器是木材含水率高精度测量仪器的核心装置,是任意结构形状电容传感器的特例.为了得到单一平面电容传感器数学模型的数值解,该文以一种设定了具体尺寸的单一平面电容传感器为例,描述了将前期研究中所建立的偏微分方程数学模型转换成三维状态下的有限元方程的具体过程.在有限元分析软件FlexPDE环境下对偏微分方程进行求解,得到了木材介电常数与传感器电容值的关系.该结果可应用于工程实际,可以方便地推广到具有一般尺寸和结构的单一平面电容传感器上去.

基于Hansbo渗流的未打穿砂井地基固结分析

基于Hansbo渗流模型,推导了未打穿砂井地基在非Darcy渗流条件下的轴对称固结方程,采用FlexPDE软件对方程求解,并通过算例验证了本文方法的可靠性.在此基础上,研究了砂井打入深度、Hansbo渗流参数和涂抹区对未打穿砂井地基固结的影响规律.结果表明:砂井打入深度对未打穿砂井地基平均固结度影响显著,砂井打入深度比为0.6时,平均固结度达到90%所需时间大约是理想砂井地基的10倍;未打穿砂井地基的平均固结度随涂抹区范围的增大和渗透系数的减小而逐渐降低,随Hansbo渗流参数m和I1的增大而降低.

PN结二极管计算机数值模拟研究

本文研究PN结半导体器件在高功率微波(HPM)激励下的损伤机理,建立起PN结稳态和瞬态行为的一维模型。利用偏微分方程软件FlexPDE求解PN结所满足的刚性、耦合、非线性偏微分方程组,来分析其非线性响应特性。为今后的半导体器件的破坏阈值分析打下基础。

计算机模拟电偶极子电场中的电势及场强分布

在医学物理课程中,电磁场内容理论性强,比较抽象,学生难以深刻理解各物理量的意义。利用有限元软件FlexPDE对电偶极子电场中的电势及场强分布进行了计算机模拟,以图形化的方式显示其分布,图形显示结果与理论推导得出的结论是一致的,而且计算机模拟能够帮助学生更加清晰、形象地认识电偶极子电场的分布形态,对学生理解和掌握电磁场中的一些抽象概念和理论有所帮助,提高学生的学习兴趣。

蜂窝陶瓷蓄热体中的辐射传热

蜂窝陶瓷是由贯穿本体非常密集的小孔构成,当载热气体沿孔隙通过蜂窝体时,则其中每一单孔可看作非等温空腔。在前期模型的基础上,以圆形孔道的辐射蜂窝体为研究对象,建立了考虑辐射、对流与热传导复合传热时的能量控制方程。使用FlexPDE软件数值计算出蓄热陶瓷氧化床的温度分布以及辐射对氧化床温度的影响。结果表明,氧化床轴向温度呈梯形分布;辐射具有平滑氧化床温度梯度的作用。所得模拟结果与实验结果较为吻合。