Coupling analysis of transmission lines excited by space electromagnetic fields based on time domain hybrid method using parallel technique

We present a time domain hybrid method to realize the fast coupling analysis of transmission lines excited by space electromagnetic fields, in which parallel finite-difference time-domain (FDTD) method, interpolation scheme, and Agrawal model-based transmission line (TL) equations are organically integrated together. Specifically, the Agrawal model is employed to establish the TL equations to describe the coupling effects of space electromagnetic fields on transmission lines. Then, the excitation fields functioning as distribution sources in TL equations are calculated by the parallel FDTD method through using the message passing interface (MPI) library scheme and interpolation scheme. Finally, the TL equations are discretized by the central difference scheme of FDTD and assigned to multiple processors to obtain the transient responses on the terminal loads of these lines. The significant feature of the presented method is embodied in its parallel and synchronous calculations of the space electromagnetic fields and transient responses on the lines. Numerical simulations of ambient wave acting on multi-conductor transmission lines (MTLs), which are located on the PEC ground and in the shielded cavity respectively, are implemented to verify the accuracy and efficiency of the presented method.

端接复杂电路传输线网络的电磁耦合时域并行计算方法

针对端接复杂电路传输线(TL)网络的电磁耦合问题,仍缺乏高效的场路协同仿真技术。该文将传输线方程与时域有限差分(FDTD)方法、诺顿定理和置换定理以及NGSPICE软件相结合,并引入消息传递接口(MPI)并行技术,提出一种高效的时域混合并行算法(FDTDTL-NGSPICE)。首先,根据诺顿定理和置换定理,将传输线网络分解为传输线子系统和复杂电路子系统,并构建对应的等效电路模型。然后,使用FDTDTL并行算法计算传输线子系统沿线各点的电压和电流,并获取对应诺顿等效电路的电流源和等效导纳大小。最后,使用NGSPICE对复杂电路子系统进行传导干扰分析,获得复杂电路各元件上的瞬态响应,并将端口电压反馈给传输线子系统作为边界,实现传输线网络电磁耦合的场线路联合协同仿真。通过对3类典型场景的计算实例,分别使用时域混合并行算法和电磁仿真软件CST电缆工作室(CS)进行数值模拟并对比,验证所提算法的置信度。

球面高斯投影及其变形的闭合公式

将地球视为球体时,高斯投影与横墨卡托投影是同一种投影,因此高斯投影公式可表示为形式紧凑的闭合形式。根据相关定义,以高斯投影的闭合公式为基础,通过一系列数学变换,推导出高斯投影反解公式、经纬线投影方程、投影的长度比及子午线收敛角公式的严格解析式,并借助算例验证了推导结果的可靠性与正确性。与以往根据高斯投影的幂级数公式推得的结果进行了对比分析,结果表明:所推导出的公式逻辑上更严密、形式上更紧凑,既丰富了高斯投影理论,又完善了地图投影数学基础。

BLT方程在任意布局传输线串扰分析中的应用

应用BLT方程对任意布局传输线间的串扰进行分析。将传输线离散,并引入理想节点的概念计算离散时引入节点的散射参数,将传输线等效为多导体传输线网络进行求解。主要针对非平行线及交叉线两种具有代表性的传输线布局进行分析,数值算例表明了方法的有效性,能够对电磁兼容中的串扰分析提供理论指导。

基于NILT的传输线串扰时域响应分析与实验研究

基于传输线分布参数节点导纳方程和数值拉普拉斯反变换(NILT)方法,仿真分析了传输线串扰电压响应及传输线参数和端接阻抗对串扰电压峰值的影响。基于实验室研究设备对共地并行传输线间的串扰电压进行了实验研究。将实验结果与理论仿真结果进行比较,结果显示仿真和测量结果波形基本一致,仿真的脉冲宽度要大于测量脉冲宽度,仿真结果峰值略小于测量峰值。

基于改进的12序分量法的参数不对称同塔四回线跨线故障计算方法

针对参数不对称同塔四回线跨线故障计算中零序耦合带来的复杂性问题,提出了改进的12序分量法,在零序中引入带修正系数的e、f、g、h四个分量用以解耦,并根据故障边界条件的区别,提出基于改进的12序分量法的综合序网法和解方程组法两种跨线故障计算方法,通过PSCAD仿真结果验证了两种方法的有效性和精确性。

非均匀同杆并架双回线路故障定位

针对非均匀的同杆并架双回线路,提出一种基于均匀传输线路分布参数模型的故障测距方法。该方法利用故障线路两端同步采样的电压和电流量,考虑了输电线路分布电容电流的影响,根据同杆线路发生单线或跨线故障时从故障点两侧各自计算的正序电压和负序电压之和相等的等量关系,然后利用相电压、电流与其零序分量之间的关系给出测距方案,进行精确故障测距。该方法的特点是考虑了非均匀同杆双回线的跨线故障,能够确定非均匀同杆双回线的单线故障以及跨线故障。PSCAD仿真结果表明,该测距方法对于非均匀同杆双回线的故障定位非常准确。并且所给出的故障测距方案不受负荷电流、过渡电阻大小、系统阻抗变化以及双回线拓扑结构等因素的影响,特别是该测距方法与地网无关,去除了双回线之间零序互感的影响。

基于FFT的传输线串扰时域响应分析与实验研究

基于传输线分布参数结点导纳方程和快速傅立叶反变换方法,仿真分析了传输线串扰电压响应及传输线参数和端接阻抗对串扰电压峰值的影响。发现在不考虑传输线终端负载电阻的电感影响时,仿真结果中振荡不明显,在考虑电感时仿真结果振荡较明显。基于实验室研究设备,对共地平行传输线间的串扰电压和电流进行了实验研究,并将部分实验结果与理论仿真结果进行了比较。结果显示:在考虑传输线终端负载电感时的仿真波形与幅度和测量结果的波形与幅度基本一致,仿真的脉冲宽度要大于测量脉冲宽度,仿真结果峰值略大于测量峰值。

可调节经线收敛度和经纬线间隔的伪圆柱投影

令纬度φj转换为ψj后,中央经线方程用一个ψj的7次幂方程表示,中央经线方程的系数关联着纬线间隔。令经度λi转换为iξ后,赤道方程用一个iξ的7次幂方程表示,赤道方程的系数关联着经线间隔。经线的收敛度由经线方程的收敛系数调节。由此构建可调节经线收敛度和经纬线间隔的伪圆柱投影。用一实例阐释了投影的设计过程和方法。

椭圆边经线多圆锥投影

提出建立椭圆边经线多圆锥投影的原理和方法,给出经线方程、纬线方程,求得x、y关于φ的偏导数和关于λ的偏导数后,即求得高斯系数并推导包括沿经线和沿纬线长度比、面积比和最大角度变形等的变形公式。用一算例说明椭圆边经线多圆锥投影的设计步骤和方法。

基于单影像视觉的建筑物三维重建

研究了以航空遥感影像为基础的单影像建筑物三维重建的方法。由于航空遥感影像近似竖直摄影的特性,倾斜角非常小,几乎接近于零,而且内方位元素已知。本文的方法是在没有地面控制点的情况下,通过自动或者人工获取的建筑物角点的像平面坐标,利用内方位元素和地面建筑物的长度等相对控制条件,直接用共线方程和平行线条件,在局部坐标系中同时求解影像的外方位元素与建筑物的宽度和高度。从而获得建筑物的外形轮廓并实现建筑物的三维重建。实验证明,从单影像上提取和重建建筑物,在没有该地区的立体影像时,或者没有地面控制的情况下,对于无遮挡的、呈规则几何形状的建筑物是一种比较简单实用的三维重建途径。

非平行多导体传输线串扰的快速时域分析算法

基于高阶FDTD(2,4)方法(时域有限差分方法)和传输线方程研究一种高效的时域混合算法,实现非平行多导体传输线串扰的快速计算。首先,将非平行多导线按照时域有限差分(finite-difference time-domain,FDTD)网格分解成多段相对独立的传输线段。然后,采用传输线方程,构建各段多导线的串扰模型。由于传输线方程的精度取决于非平行多导线的单位长度分布参数,因此,根据平行多导线单位长度分布参数经验公式,推导了适用于非平行多导线的单位长度分布参数计算公式。最后,采用高阶FDTD(2,4)的大空间步长对传输线方程进行差分离散,从而在不影响计算精度的前提下,大幅减少迭代网格数,提高了计算效率。通过理想导电板上非平行多导线不交叉和交叉两种情况下的串扰仿真,与商用电磁仿真软件CST的计算结果和耗用时间进行对比,验证了时域混合算法的正确性和高效性。

世界历史理论和马克思的实践观

马克思实践观和世界历史理论在唯物史观中占有重要地位。世界历史线索的发现是科学实践观得以确立的重要支点 ,科学实践观具有深厚的世界历史意蕴 ,二者相互交织、相互渗透构成了唯物史观的经纬线。

基于传输线方程的多根非平行传输线串扰分析

非平行结构的传输线在电力电子系统中普遍存在,当其上通有电压和电流信号时,会在周围传输线上产生串扰响应。采用时域传输线方程建立多根非平行传输线之间的串扰模型,结合FDTD方法,分析在脉冲集总源激励下受扰导线始端和终端负载上的串扰电压响应特性,将其结果与仿真结果对比,验证了该方法的正确性。研究结果表明,非平行结构中受扰线始端和终端负载上的串扰电压响应随着传输线离地面高度的增大而增大,随着传输线之间夹角的增大而变小,且减小的趋势逐渐减弱,从而为线缆间的串扰防护提供了参考依据。

正交的伪球线汇

我们熟知Sine-Gordon方程的解集合{ψ}与Gauss曲率K=-1的曲面集合{Σ}之间一一对应,本文用Halphen定理,对给定K=-1的曲面Σ,找到主曲率半径｜R1-R2｜=1的曲面M,使Σ是M的焦曲面,则M的另一焦曲面也是K=-1曲面,从而求得Sine-Gordon方程的新解,所得结论与文[1]一致.

大规模三维中子输运算法研究与实现

本文采用全局三维特征线布置方式并结合区域分解的并行方法求解中子输运方程。首先利用特征线方法求解玻尔兹曼中子运输方程,然后结合三维特征线几何生成算法与三维特征线区域分解算法,实现了基于三维特征线并行求解中子输运方程的算法。基于MPI编程模型开发了一款三维特征线方法求解中子输运方程的程序。最终将程序在"元"超级计算机上进行测试,数值实验结果表明在弱扩展性下随着问题规模的增加,程序运行时间保持稳定;在强扩展性下随着进程数的增加,程序运行时间减少,取得了一定的加速效果。

基于特征线法的群体平衡系统的数值模拟

本文利用有限元方法和特征线离散技术,对工业结晶过程中化学反应沉降过程进行数值模拟.该化学反应沉降过程被称作群体平衡系统,它由五个耦合的偏微分方程描述,分别是描述溶液流动的不可压Navier-Stokes方程,描述两个反应物在溶质中进行化学反应的非线性对流扩散反应方程,描述一个生成物在溶质中生成与成核的非线性对流扩散反应方程,描述沉淀颗粒性态的颗粒尺寸分布方程(也称粒数衡算方程).除了时间和空间坐标外,颗粒尺寸分布方程还包含一个描述颗粒大小的内部坐标.我们利用特征线方法,将这个高维方程的求解转化成一系列可以并行进行的低维问题的求解.基于对在方腔内的碳酸钙沉降过程的数值模拟,本文定性地给出反应物入流口位置和生成物出流口位置的相对关系对沉淀物颗粒大小的影响.