基于非结构网格粒子输运的蒙特卡罗模拟计算研究

传统的构造实体几何的建模方式不能满足复杂几何输运、多物理耦合计算和大尺度核辐射效应模拟等问题,目前MCNP程序允许在非结构化的网格下跟踪粒子,它是作为一个网格空间嵌入在传统的构造实体几何之中,非结构网格几何采用有限元程序ABAQUS创建,使用MCNP的径迹长度估计器计算非结构网格单元内的输运结果,并在非结构网格上执行单元对单元的跟踪,结果可以输出到ABAQUS或者Paraview进行可视化和其他物理分析。本文分析了两种典型的基准实验:Ueki固定源和Godiva临界源问题,模拟结果表明,UM几何的运行时间和与CSG几何的计算偏差与输入网格单元的数量、单元的阶数成正比,同样阶数的四面体比六面体结果误差更小,本文的非结构网格计算结果与传统的构造实体几何结构结果具有很好的一致性。

结构化网格快速生成工具的开发及其在冶金模拟仿真中的应用

结构化网格在模拟计算高精度、复杂问题时具有更高的计算准确度和更好的收敛性,但其划分难度大且耗时较长,如何快速生成高质量结构化网格是进行CFD(Computational fluid dynamics)等模拟计算领域的前沿问题.根据冶金容器的几何结构特征,引入了参数一体化建模+网格划分的理念,利用Python脚本快速批处理数据和开源CFD软件OpenFOAM的优势,成功开发了适用于冶金反应器的网格快速生成工具.以钢包–中间包–结晶器及其附属连接装置为例,进行了案例分析测试.结果表明,该工具软件生成的结构化网格在扭曲度和正交性等方面质量较高,可以满足各类模拟仿真的需求.该工具在解决冶金容器几何结构更新和网格分布调整方面相比于传统前处理方法可以在几十秒内快速生成高质量结构化网格.此外,开发了便于用户使用的图形用户界面,界面中仅需输入关键的几何结构和网格参数,即可对冶金容器快速便捷地生成相应的结构化网格,有效提升了前处理的简易度和效率.这一工具软件有望应用于冶金数字化和智能化转型发展的多种场景,并为其提供有效的软件支撑.

浅谈塑料离合踏板臂使用Tetrahedron有限元网格的后处理

汽车轻量化为节能减排作出了巨大贡献,而“以塑代钢”是轻量化中很常用的途径。有限元分析作为“以塑代钢”中一个非常重要的评估工具,约束其分析准确性的因素除了材料参数的定义、有限元分析模型的建立之外,还有有限单元网格的选择。对于壁厚不均匀的塑料离合踏板臂,使用Tetrahedron网格类型进行有限元分析,后处理时最大节点应力以及此网格单元的最大积分点应力也会有差异。结果显示,网格密度、积分点数量的变化对积分点应力的变化相对更小。

基于分片参数化的保特征结构化网格生成方法

在数值模拟仿真中,四边形结构化网格具有稳定性好、精度高、收敛速度快等优势,因此四边形网格的生成和优化具有重要意义.针对保特征的高质量四边形结构化网格生成困难的问题,提出一种基于分片参数化的保特征结构化网格生成方法.首先提取模型特征信息,并使用特征信息和亏格数量分解模型,获取一组三维面片;然后通过参数化方法将三维面片投影到二维参数域,并在二维参数域利用标架场方法进行结构化分区;再将二维分区反投影到原模型以获取三维分区,并基于整数规划方法求解边界离散段数模型;最后在二维参数域生成四边网格模型,并通过迭代光顺优化网格质量,将网格反投影到原模型,得到最终的高质量表面结构化网格.实验结果表明,所提方法能保持模型特征信息,且生成网格质量比现有方法高.

公共体育服务融入基层网格化管理的意义解析与路径探索

网格化管理是基层政府在科层制体系内利用信息技术实现政府管理流程再造的创新性举措,其普及程度与应用范围日益扩大,呈现出向公共服务领域倾斜的趋势。公共体育服务融入基层网格化管理有助于推动公共体育服务管理重心下移,有助于强化公共体育服务供给的多部门协同,有助于改善公共体育服务供需错位问题,有助于促进公共体育服务的“管监评分离”;然而,其实践层面也可能引发公共体育服务管理的形式化问题,呈现公共体育服务管理的新碎片化状态,挤压体育社会组织和市场组织参与公共体育服务供给的空间,弱化社区自治组织在公共体育服务供给上的作用。公共体育服务融入基层网格化管理的路径主要包括将社会体育指导员、体育场地纳入网格化管理的资源库,将全民健身工作领导协调机制嵌入网格化管理的联动中心,将体育社会组织、市场组织吸纳进网格化管理的合作框架,将社区自治与网格化管理有机衔接4个方面。

技术治理如何影响乡村自治:基于村庄网格化治理的反思

网格化治理是推进乡村治理现代化的重要技术手段。“网格单元—网格员—网格长”这一套技术治理体系在进入乡村社会时,冲击了“村民群众—小组长—村干部”这一套既有的自治体系。合并小组与重新划定网格单元激化了小组间既有矛盾,破坏了村级自治的社会基础。从小组长中选拔网格员破坏了内生性力量的治理秩序,弱化了村级自治的中间力量。村干部担任网格长以应对上级考核,挤占了村级自治的主体资源,最终产生技术治理弱化乡村自治的后果。网格治理技术体系在下沉至村庄时要充分嵌入乡村自治体系,通过网格单元嵌入自治单元、网格队伍吸纳中间结构、降低村级网格考核压力,让技术治理为乡村自治增权赋能,推进乡村治理现代化。

基于地理网格的中国传统村落空间分布及影响因素

以6批8 171个中国传统村落为研究对象,基于地理网格分析传统村落空间分布特征及影响因素。研究结论如下:(1)中国传统村落的空间分布形态为集聚型,传统村落密集分布的省际边界现象显著,表现为冀鲁豫交界、皖浙赣交界、黔桂湘交界3大集聚区;(2)传统村落空间分布的空间自相关性明显,存在“高-高”“低-高”“低-低”空间聚集,长江以南的山地丘陵地区是中国传统村落分布的密集区,东北和西北边陲地区是传统村落分布的稀疏区;(3)交通、经济因素对传统村落空间分布影响不显著,地形、气温、生态、人口因素对传统村落空间分布有着正向影响,降水因素对传统村落空间分布有着较小的负向影响,人口、城镇、生态因素对传统村落空间分布的影响具有较强的空间异质性。

VTI介质改进声学近似qP波交错网格正演模拟

Alkhalifah提出的声学假设近似令沿TI介质对称轴的qSV波速度近似为0,建立了相应的qP波波动方程并进行了数值模拟,但存在两个不足:一是方程中存在退化的qSV波解,不是纯qP波波动方程;二是方程不适用于ε<δ(ε和δ为Thomsen参数)的介质。为此,在Liang等的工作基础上,将改进声学近似方法的思想引入qP波频散关系和一阶波动方程推导。令qSV波的精确频散关系中的圆频率为0,同时结合椭圆分解,推导了VTI介质纯qP波解耦频散关系,利用改进标量算子的空间域渐近近似建立了VTI介质改进声学近似qP波一阶速度—应力波动方程,采用交错网格有限差分算法实现了基于改进声学近似的VTI介质纯qP波正演模拟。频散关系分析和数值示例表明,基于改进声学近似的qP波一阶波动方程不包含退化qSV波,是纯qP波方程,与弹性波波动方程模拟结果吻合较好,具有较高精度,并且该方程在ε≥δ和ε<δ的VTI介质中均是稳定的,同时也适用于复杂VTI介质。

基于网格近邻优化的密度峰值聚类算法

密度峰值聚类(DPC)将数据样本点的局部密度和相对距离进行结合,能对任意形状数据集进行聚类处理,但密度峰值聚类算法存在主观选择截断距离、简单分配策略和较高时间复杂度等问题。为此,提出了一种基于网格近邻优化的密度峰值聚类算法(KG-DPC算法)。首先对数据空间进行网格化,减少了样本数据点之间距离的计算量;在计算局部密度时不仅考虑了网格自身的密度值,而且考虑了周围k个近邻的网格密度值,降低了主观选择截断距离对聚类结果的影响,提高了聚类准确率,设定网格密度阈值,保证了聚类结果的稳定性。通过实验结果表明,KG-DPC算法比DBSCAN、DPC和SDPC算法在聚类准确率上有很大提升,在聚类平均消耗时间上DPC、SNN-DPC和DPC-NN算法分别降低38%、44%和44%。在保证基本聚类准确率的基础上,KG-DPC算法在聚类效率上有特定优势。

交错断层四面体自适应网格分级细化研究

目前四面体自适应网格细化技术多集中于简单层状地质体的三维重构与表达分析,对结构复杂、数据不连续的含交错断层等地质体进行自适应网格细化时,易出现过度细化,导致断层区域的网格结构受到影响。为了提高含复杂断层四面体网格模型的精度,提出一种适用于交错断层的四面体自适应网格分级细化方法。首先,根据断层影响范围公式,自适应确定断层网格附近的细化范围;其次,构建四面体和四面体边的分级细分公式,确定细化范围内的四面体和四面体边的分级;然后,针对四面体网格细分时出现的多种情况,通过对边的升级处理,将细分的8种类型统一为3种类型;最后,在细化范围内,通过新增加顶点和原顶点重新连接四面体,改变网格的单元尺寸,生成高质量的网格模型。以内蒙古自治区某含交错断层露天煤矿的四面体网格模型为例,使用三维网格质量评估算法及FLAC3D模拟软件分析细化前后的网格模型,结果表明:细化后的网格模型失真值从0.3317降低到0.3061,表明网格的质量得到提升;在相同参数下,未细化模型的最大位移为1.16 m,稳定性系数为1.27,分级细化后模型的最大位移为1.29 m,稳定性系数为1.23;细化后模型的位移云图处于断层处,且能够体现断层分布特征和断层对边坡的影响规律,而未细化模型的位移云图的位置偏离断层中心,断层对边坡的影响效果不明显。

有限元网格生成方法综述

有限元网格是链接几何模型和数值仿真的关键纽带,其自动化自适应生成仍是须重点研究的问题。文章综述了三角形网格、四面体网格、四边形网格和六面体网格的研究现状;对非结构化网格生成方法进行了总结,详细介绍了三角形网格和四面体网格生成的主流方法与工程技巧;进一步对结构化网格生成的技术和发展进行了分析,论述了四边形和六面体网格的各种生成方法的原理、优缺点以及研究趋势。

面向视频测流的亚网格变分优化光流估计算法

本文在变分光流模型的基础上提出基于亚网格尺度的优化算法,用于描述图像序列中的复杂流体流动并估计其二维速度场。为解决基于网格尺度下变分光流估计中亚网格小尺度结构信息缺失的问题,结合不可压缩流体物理运动规律,引入大涡模拟的思想,在变分模型数据项中将瞬时运动分解为一个大尺度运动项和一个小尺度湍流项,并采用Smagorinsky模型求解小尺度湍流项。相比于传统的Farneback稠密光流算法,改进后的亚网格尺度变分光流算法(Subgrid scale Horn-Schunck optical flow,SGS-HS)在湍流图像序列的速度场估计中结果更优。为使SGS-HS算法同样能胜任于明渠流速测量任务,在模型的正则项方面选择使用速度梯度约束,以提高在明渠流场流向相对一致的情况下SGS-HS算法在测速实验中的精度。实验结果表明,相比于传统算法,SGS-HS算法在明渠测速方面具有较好表现。

“吹哨报到”机制与城市基层的网格化治理

优化城市基层治理机制既是改善社会治理的要求,也是更好满足基层百姓需要的方式。“吹哨报到”机制和网格化治理的实践创新,有效响应了城市基层治理对提升问题反应能力和及时解决问题的要求,以引入技术治理的多种新形式有效跨越条块分割壁垒,提高了基层治理落实效率。但网格化治理面临网格边界模糊导致功能弱化、协同能力降低和技术治理形式化等问题。这些问题表明,城市基层治理偏重技术的实践创新必须与构建共建共治共享治理格局的体系创新结合起来,才会达到理想的基层治理创新目标。

网格化管理对村民参与公共事务治理的影响

加强网格化管理是推进乡村治理现代化的重要抓手。基于2018年的中国劳动力动态调查数据,实证分析了网格化管理对村民参与公共事务治理的影响及作用机制。实证结果表明,网格化管理显著提高了村民参与公共事务治理的意愿,并且该结论在经过一系列稳健性检验后仍然成立。机制分析发现,网格化管理能够通过强化以社会网络、社会信任和社会规范为代表的社会资本积累,从而缓解劳动力外流所带来的社会资本流失的负面影响,进而提高村民的公共事务治理参与意愿。进一步讨论发现,网格员队伍的专职化建设能够提高网格化管理的实施效果。村域异质性分析发现,网格化管理在人口规模较小和有社会组织的村庄,能够对村民的公共事务治理参与意愿发挥更加显著的促进作用。

基于遗传算法的自由曲面单层空间结构网格参数化自动生成及方向优化

自由曲面空间网格结构的力学性能和网格方向之间的联系复杂,难以快速直接地找到最优方向,若对结构网格方向进行多角度建模分析,则存在工作量大且准确性不易保证等问题。为了快速确定自由曲面空间网格结构的最优网格方向,提出一种基于遗传算法的自由曲面空间结构网格方向优化方法,以结构网格方向为优化变量,结合参数化建模软件Grasshopper和有限元分析软件SAP2000实现参数化分析,以结构应变能和结构最大位移两项力学指标作为优化目标,通过最小化目标函数实现结构网格方向优化。通过参数化编程,可实现快速自动优化,并结合工程案例,应用自动优化方法进行网格优化。结果表明:基于遗传算法的自由曲面空间结构网格方向自动优化法具有实用性和高效性,具有较高的工程应用价值。

混杂网格增强超高性能混凝土双向板的弯曲性能

网格增强超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)具有轻质、高强、耐久性好等特性,已应用于薄壁结构和工程加固领域,但单一网格很难实现高效的增强增韧效应.为研究混杂网格增强UHPC双向板的抗弯性能,对3个钢丝网格与玻璃纤维网格混杂增强UHPC板、3个钢丝网格与玄武岩纤维网格混杂增强UHPC板、6个单一网格增强UHPC板和1个无网格UHPC对照板进行弯曲试验,研究网格种类、总层数及铺层方式对其破坏形态、承载能力和弯曲韧性的影响.结果表明:与单一钢丝网格板和单一玻璃纤维网格板相比,钢-玻璃纤维网格混杂板开裂后表现更显著的硬化现象,在连续网格与混杂短纤维协同效应下,板呈现多裂缝破坏模式,延性较理想.铺设2层网格时,钢-玻璃纤维网格混杂板的承载能力较单一钢丝网格板提升23.7%,且其在20 mm挠度处的残余承载力较单一玻璃纤维网格板提升28.2%;钢-玄武岩纤维网格混杂板峰前阶段的能量吸收值和20 mm挠度处的残余承载力均优于单一玄武岩纤维网格板.网格总层数为3层时,与单一玄武岩纤维网格板相比,2层钢丝网格与1层玄武岩纤维网格混杂增强板在峰前挠度为2 mm时的能量吸收值提高了21.6%,20 mm挠度处的残余承载力提高了42.6%.钢-玻璃纤维网格混杂板的网格强度利用率最理想,其承载能力、能量吸收值及弯曲韧性指标均高于钢-玄武岩纤维网格混杂板.最后,考虑网格强度有效利用率建立了混杂网格增强UHPC双向板抗弯承载力理论公式,适用性良好.

基层治理中的双向压力型体制及其运行逻辑——基于H镇网格化管理的个案分析

压力型体制作为本土概念业已成熟,但现有研究大多关注上级压力下传的单一向度,忽略了压力型体制对基层服务需求的主动回应。H镇网格化管理的案例表明,在基层治理场域中存在双向压力型体制。这种体制以二重性的压力运行过程应对上级管理要求和群众服务需求的两大压力环境。通过自上而下和自下而上两种压力的对流与互通,分别回应了上下差异性任务需求,也让两侧压力环境分别实现了势能释放和能量互补。双向压力型体制的概念是沟通压力型体制经典框架和基层治理经验的中层理论,凝练了基层实现服管结合的有益经验,蕴含着我国基层治理的独特逻辑。

基于STL模型的砂型表面网格重构算法

为解决通用模拟软件对STL模型生成表面网格时存在局部网格稀疏的问题,本文提出了一种基于STL模型的砂型表面网格重构算法。该算法对生成的表面网格进行特征边界以及表面网格内部加密,可有效解决表面网格密度低、质量不高的问题。基于ProCAST模拟软件进行实例仿真,其结果验证了经表面网格重构后的STL网格模型模拟仿真的可行性。

能群独立的中子输运非结构网格自适应加密

为兼顾中子输运的模拟精度和计算效率,对网格进行自适应加密和区域分解并行是有效技术途径。通常各能群的中子通量密度分布有较大差异,采用统一的网格不能最佳匹配各群通量密度的空间变化,只能全局加密网格或损失精度。本文通过对各能群中子通量密度分别进行后验误差估计,开展能群独立的局部网格加密,获得与各能群的中子通量密度分别匹配的多组非结构网格,即基于共同父网格(粗网格)的多组独立子网格(细网格),进而开发了在这种层次化父-子网格上的多群中子输运模拟耦合算法,通过连续的多轮次自适应加密,实现了不受初始网格分辨率影响的高精度、高效率求解。基于该网格方法建立了间断有限元输运程序ENTER-Ⅱ,并借助开源算法库DEAL.Ⅱ实现了区域分解并行。初步验证表明,计算结果符合良好,时间效率有明显提升。

基于网格重构学习的染色体分类模型

染色体的分类是核型分析的重要任务之一.因其柔软易弯曲,且类间差异小、类内差异大等特点,其精准分类仍然是一个具有挑战性的难题.对此,提出一种基于网格重构学习(Grid reconstruction learning,GRiCoL)的染色体分类模型.该模型首先将染色体图像网格化,提取局部分类特征;然后通过重构网络对全局特征进行二次提取;最后完成分类.相比于现有几种先进方法,GRiCoL同时兼顾局部和全局特征提取更有效的分类特征,有效改善染色体弯曲导致的分类性能下降,参数规模合理.通过基于G带、荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)、Q带染色体公开数据集的实验表明:GRiCoL能够更好地弱化染色体弯曲带来的影响,在不同数据集上的分类准确度均优于现有分类方法.