起伏地表复杂介质波动方程有限元数值模拟方法

波动方程数值模拟是深入研究地震波传播规律的有效方法.有限差分法因其方法简单、精度高而得到了广泛的应用.但其缺点是不能准确模拟具有复杂几何形态的物性界面.因而当遇到起伏地表或复杂构造时,求解精度低.为了准确模拟起伏地形、复杂构造和复杂介质条件下的地震波场,本文采用有限元法模拟二维声波方程.用三角形单元模拟地形和速度界面;把单元内的场和波速均看作单元上的线性函数,以适应复杂介质压制边角散射;采用吸收边界条件去除来自截断边界上的反射;采用集中质量矩阵和集中阻尼矩阵使得显式时间递推无需对矩阵求逆,提高了计算效率.对模型的计算表明该方法正确有效.

规整填料绝热吸收器传热传质特性模拟算法

建立降膜绝热吸收传热传质过程数学模型,通过Nusselt模型对数学模型简化获得液膜流动速度方程,利用有限差分法对数学模型进行离散化处理,采用TDMA算法进行算法设计,程序迭代算法采用二分法。数值计算喷淋溶液温度、初始浓度、流量和吸收压力对传质系数影响,模拟计算规整填料绝热吸收器内溶液温度和浓度分布规律,并利用实验数据验证模型合理性。该数学模型为规整填料绝热吸收器优化设计提供理论基础。

基于等效有限元方法的液压挖掘机工作装置动力学及特性研究

根据液压挖掘机工作装置机械臂运动和受力特点,对其进行动力学分析。采用基于集中质量和惯量的等效有限元法建立液压挖掘机机械臂的动力学微分方程,运用龙格-库塔(Runge-Kutta)数值求解法对运动微分方程进行推导和数值求解,对各臂杆的动力学特性进行了分析。采用动力学仿真软件ADAMS建立了液压挖掘机工作装置的虚拟样机模型,选取与数值求解相同工况的参数进行仿真分析。通过对比仿真结果和数值求解两种方法得到的动力学特性曲线,结果基本一致,表明机械臂动力学建模方法的正确性。

基于系统矩阵法的船舶推进轴系扭振程序开发

针对船舶推进轴系扭转振动集总参数模型图,建立扭转振动的微分方程组,叙述了使用系统矩阵法处理自由振动和强迫振动的方法,以及如何处理复阻尼矩阵,将振动微分方程组转化成线性方程组,同时介绍了刚度矩阵、惯量矩阵、阻尼矩阵的构成形式,以及各种形式阻尼的处理方法。本文使用MATLAB软件编制了扭振计算程序,计算结果与MAN公司软件对比,误差在可接受的范围内。

基于紧凑存储的任意四边形网格有限元法地震波场数值模拟

采用有限元法精确模拟复杂介质条件下的地震波场,一般采用三角单元,但在节点数相同的情况下,三角单元的计算精度不如矩形单元高,采用三角单元模拟复杂界面时,编制确定结构刚度矩阵非零元素位置的程序也较为麻烦。采用矩形单元离散含有倾斜或起伏界面的地质模型时,无法避免绕射噪声,若加密网格又会增加计算量。为此,本文基于任意四边形单元模拟声波的传播,在倾斜或起伏界面条件下,可以有效避免因离散引起的"阶梯状"界面,在不增加计算量以及内存占用的前提下,有效地消除离散绕射噪声。采用对角的集中质量矩阵代替一致质量矩阵,避免矩阵的求逆运算,从而提高显式有限元法的计算效率;对结构刚度矩阵采用紧凑存储格式,每一行需要存储的元素最多为5个,同时零元素不参与运算,既减少内存的占用,又极大地提高计算效率。