复杂型腔中粉末注射成形充填过程的计算机模拟

在Hele—Shaw近似下采用有限元／有限差分混合法求解粉末注射成型充填过程，有限元法处理中面离散，厚度方向使用有限差分，运用控制体积法追踪运动边界，压力方程和能量方程顺序求解，实现了复杂型腔充填过程温度场、压力场和速度场的数值仿真，得到了较有价值的流场数值分析结果。     

ICF数值仿真研究中的保对称有限体元方法

在ICF数值仿真计算中,二维三温辐射热传导方程描述了内爆动力学过程中辐射能量在静止介质中的非线性传播过程。在求解二维三温辐射热传导方程的过程中,设计了一种新的保对称有限体元方法,并从理论上证明了该方法所得离散系统的对称性。新方法在离散化速度和能量守恒误差两个方面都优于经典的有限体元方法(FVEM)和有限元方法(FEM),相关数值试验结果也验证了新方法的这些特点。     

旋转体波动方程时域有限差分法

为仿真电磁波与旋转体的相互作用,通过把电磁场的6个分量作傅里叶展开,把三维波动方程简化至二维,并用时域有限差分法(FDTD)基本原理求解二维波动方程,实现了旋转体波动方程时域有限差分法(BOR WE FDTD)。相对于旋转体时域有限差分法(BORFDTD),BOR WE FDTD具有节约内存和机时、程序简单等优势。通过模拟介质球对简谐波的散射,并把结果和理论结果、BORFDTD结果作对比,证实了BORWEFDTD的有效性。     

任意正多边形静态电场的数值算法研究与仿真

讨论了任意正多边形静态电场的边界条件处理方法,用三角形网格将任意正多边形内连续分布的场离散化,提出并推导了其二维拉普拉斯方程的有限差分模型算法;将超松弛法引入有限差分程序,加快了收敛速度;分别利用自编的有限差分MATLAB程序以及ANSYS的GUI方式,研究了边界形状较为复杂的正五边形二维场域内电位分布;分析了仿真过程中存在的问题并且提出了互补解决方法.     

多足仿生行走机构单足动画仿真建模及实现

对多足仿生行走机构在行走时机架的间歇运动特点进行分析,指出其仿真建模关键是确定在足触地前主动件的对应转角区间并据此建立分段表达的该机构单足行走运动学方程,基于该方程使用MATLAB软件开发了相应的仿真程序,最后提出了数值图形仿真方法以检验前述方程和仿真程序的正确性,并结合实例阐述了该方法的可行性并给出了该机构在足着地而机架变速平移时使用该方法的验证结果.从而为该仿生行走机构的动力学仿真提供了理论和技术基础.     

飞机尾流的二维可视化仿真

根据合理假设把飞机尾流卷起后的物质运动模拟为一个无源对流扩散过程,该过程完全描述了尾流大气中各保守被动量(如水蒸汽、位温等)随时间的变化分布特性.利用二维直角坐标系下的有限差分方法对该方程进行求解,得到了尾流中保守被动参量随时间的演化关系,完成了对尾流的二维可视化仿真.     

有限体积法仿真金属锻造过程及其关键技术

研究了三维有限体积法(FVM)在金属锻造成形过程仿真中的基本算法，及其关键技术。得到了该方法的控制方程，给出了动态边界跟踪、摩擦力边界的施加等关键技术的处理方法。然后运用该技术对一个典型的连杆锻造的预锻和终锻过程进行了仿真。详细分析了成形过程中各个阶段的变形量、应力等物理量的分布情况，以及整个过程中模具的载荷情况。研究说明有限体积法是一种适用于金属锻造加工仿真的高效数值模拟技术。     

多变量过程的边界调整策略

针对存在设置偏差且生产阶段有限的多变量过程,研究了调整费用恒定情形下的使过程质量损失最小的边界调整策略.在建立过程状态空间方程的基础上,利用贝叶斯推断和动态规划给出了调整策略中随生产阶段变化的边界.通过算例解释了边界调整策略的实现方法,并通过仿真将调整策略与其他两种质量控制策略进行了比较分析,仿真结果表明调整策略能够更好的减少过程的总体质量损失.     

AZ31镁合金直接激冷铸造铸锭的热应力数值模拟

为了研究工艺参数对AZ31镁合金直接激冷铸造过程温度场和热应力场的影响,根据该技术在镁合金中应用的特点作了一些简化和假设;建立了镁合金铸锭横截面的二维几何模型;建立了基于非稳态热传递的温度场和热弹塑性增量理论的热应力控制方程;根据铸造过程中的传热特点确定了一冷区和二冷区的边界条件和初始条件;采用大型通用有限元分析软件ANSYS对镁合金直接激冷铸造过程中的铸坯温度场和热.应力场进行了仿真分析,并就不同工艺参数(浇注温度)对铸坯温度和应力的分布及其相变区的影响进行了研究.仿真结果增强了对镁合金直接激冷铸造过程热裂产生机制的理解,为直接激冷铸造工艺参数的优化提供了依据.     

高温气流内顺／逆流喷雾的Eulerian-Lagrangian数值仿真

用Eulerian-Lagrangian方法对高温气流内顺/逆流喷雾过程进行了数值仿真.气相方程用Eulerian方法建立,用κ-ε模型封闭;液滴相方程用Lagrangian方法建立,采用了随初机轨道模型;考虑了气体和液滴间的双向耦合.结果表明,高温气流内喷雾后,气相流场内产生了速度亏损和温度亏损,气体出口压力变化不大,液滴运动决定于气流湍流强度和自身惯性力,液滴在气道内的停留时间决定于液滴运动特性和气流湍流强度;逆流喷雾对气流的影响比顺流喷雾时大.仿真结果与文献结果基本一致.     

矢量波动方程的直接差分解法

对电磁场波动方程进行了分析,研究了一种基于电场波动方程的时域数值方法———矢量波动方程的直接差分解法,给出了电场和磁场的计算公式。采用线性插值方法获得了导体表面法向电场的计算公式,给出了算法的稳定性条件。与时域有限差分法相比,由于该方法中电场分量的迭代更新无需磁场参与,从而使算法的复杂性大大降低,是一种具有良好应用前景的电磁场时域数值分析方法,最后通过一个数值计算实例证明了该算法的有效性。     

求解非均匀介质问题的双共轭梯度方法

分析非均匀介质条件下的电成像问题 ,在说明电成像仪的测量环境和测量原理之后 ,对这种复杂条件的电磁场问题 ,采用三维有限元方法进行分析。为了保证计算精度 ,在分析过程中 ,需要划分较多的空间网格 ,从而生成大型的有限元矩阵方程。对此大型矩阵方程 ,采用计算效率较高的双共轭梯度方法求解 ,给出了双共轭梯度方法的算法和利用该算法求解有限元矩阵方程时的收敛速度曲线 ,并对水平分层和倾斜分层两种典型情况下的非均匀介质成像问题进行分析 ,给出了模拟测量成像结果。     

关于烧蚀发汗控制方程及其数学仿真

本文提出二维加热且具有表面烧蚀的发汗控制物理模型。利用热层内微元能量平衡的原理,推导出活动边界分布参数控制方程式。给出了第三边值条件。得到了控制参数不仅出现在方程中,同时出现在边界条件中的分布参数控制系统。采用时间跨半步的交替方法,将二维活动边界分布参数控制数学模型差分化。得到三对角方程组。对电磁炮弹飞行进行数学仿真表明,该数学模型符合实际物理过程,而且控制参数不仅能有效地控制热层温度,同时能有效地控制边界活动规律。     

大型装置起竖过程的动力学建模研究

以液压驱动的大型机械装置起竖过程仿真的应用背景，运用多体系统动力学理论，研究了起竖系统动力学建模问题，基于R－W公式和刚体切割方法，建立了起竖系统的多刚体动力学方程和约束方程，以集中参数法建立了液压系统的动态特性方程，通过只压缩弹簧力和阻尼力构成的碰撞力计算公式，对多级缸活塞杆伸出中的碰撞过程进行了描述，最后，给出了部分仿真计算结果，表明了所建立模型的有效性。     

用于双基地雷达目标定位的全局收敛高斯-牛顿法

考虑了双基地雷达目标定位问题中的非线性最小二乘方程组的迭代解法。用高斯 牛顿迭代法解非线性最小二乘方程组计算量小、收敛快,但所得解的正确性及精度依赖于选取的迭代初值与真值的靠近程度,及方程组的非线性强度。给出了两种变步长全局收敛策略,与高斯-牛顿法相结合可得到对初值不敏感的迭代算法。仿真结果表明,用全局收敛的高斯 牛顿法解最小二乘方程组能得到更准确的解,且迭代次数较少。     

卫星星座及其覆盖问题建模与可视化仿真

为了便于对卫星星座及其覆盖特性进行研究,笔者独立开发了一套卫星星座可视化仿真软件,该软件可以动态演示星座的三维几何构型、卫星的姿态运动以及相应的卫星星下点和覆盖区。该软件由存储、计算和结果显示模块组成。存储模块使用了数据库技术来对相应的初始参数进行操作;结果显示模块使用了OPENGL和简单GIS技术来演示星座运行、卫星姿态以及星下点轨迹和覆盖圆情况。并给出了计算模块所使用的轨道动力学模型、姿态模型以及覆盖模型。轨道动力学模型考虑了大气阻力和J2项摄动,并使用Cowell法建立轨道运动微分方程,利用Adams线性多步法进行求解,以保持较高的计算精度。姿态模型主要使用姿态四元数建立相应的姿态运动。覆盖模型则针对稀疏星座对固定目标的重访时间进行了建模,提出了数值法与解析法求解重访时间的方案。最后给出了程序运行效果与仿真算例。     

Governing Equation and Mathematical Simulation on Ablation and Transpiration Control

This paper represents a physical model of two -dimensional transpiration cooling control system with surface heating and ablating. The governing equation is derived and the third boundary conditions are given. They constitute a two -dimensional variable -domain distributed parameter control system in which the control parameter appears in both the governing equation and the boundary conditions. Applying time semi-step alternating direction method to difference this mathematical model, the tridiagonal difference equations are obtained. For a flying shell of electromagnetic railgun, the mathematical simulation results agree with the realistic physical process, and the control parameter not only can control the temperature of heat shield, but also can control the boundary motion effectively.     

Solution of the HJI equations for nonlinear H∞ control design by state-dependent Riccati equations approach

The relationship between the technique by statedependent Riccati equations (SDRE) and Hamilton-Jacobi-Isaacs (HJI) equations for nonlinear H ∞ control design is investigated.By establishing the Lyapunov matrix equations for partial derivates of the solution of the SDREs and introducing symmetry measure for some related matrices,a method is proposed for examining whether the SDRE method admits a global optimal control equivalent to that solved by the HJI equation method.Two examples with simulation are given to illustrate the method is effective.     

不确定性结构区间分析的改进Monte Carlo方法

将结构系统中的不确定性参数用区间数来表示，建立了系统的区间有限元控制方程。利用Monte Carlo数值仿真方法对区间有限元控制方程进行求解，得到了结构的位移和应力响应区间。并针对—殷Monte Carlo方法在区间仿真中存在的缺陷，对其进行了改进，使其计算效率大为提高．数值仿真算例表明：经改进的Monte Carlo方法仿真求解计算量大为减少，且能给出较高精度的响应区间，并克服了区间运算中的扩张问题。