TSF算法及其在机箱屏蔽效应分析中的应用

介绍了时域有限差分（FDTD）方法的基本原理，提出了基于环路法（CP）的三维细孔缝仿真算法（TSF）。用细化网格的FDTD和用亚网格的TSF两种算法，分别对相同的细孔缝模型进行了仿真计算。结果表明亚网格TSF算法与细化网格的FDTD算法无论是在时域还是在频域上的仿真计算结果都吻合得很好，而且应用亚网格TSF沿算法可以极大的缩短计算时间。最后利用TSF算法对屏蔽机箱进行数值仿真，得到了屏蔽机箱开孔3m远处的电场频域曲线。     

基于FDTD方法的屏蔽机箱电磁泄漏分析

屏蔽机箱作为信息处理设备的载体,决定了它不是一个完全封闭的导体,而孔缝的存在会加大电磁波的泄漏量.目前时域有限差分(FDTD)方法中处理孔缝的形式大都是基于文献(IEEE Trans, Antennas Propagation,1988,36(2):247-257.)提出的窄缝算法,该算法忽略了电磁波穿过机箱壁的泄漏,在低频时具有一定局限性.把机箱壁看作薄介质层,给出一种修正的FDTD窄缝算法,推导了该算法在不同孔缝方向上的差分形式,并利用该算法分析了屏蔽机箱内部的电磁能量经孔缝耦合的电磁泄漏问题.数值结果说明了该算法的有效性,可为工程设计屏蔽机箱提供理论依据.     

孔缝对航空器电子设备舱屏蔽效能的影响

本文应用全域基函数表示缝隙场技术的矩量法分析计算矩形屏蔽体的屏蔽效能,基于缝隙切向电磁场连续条件,通过求解腔体格林函数得到屏蔽体内部场强。通过对经典孔缝电磁耦合模型的数值仿真,得出的结论与已有文献和实验结果吻合良好,验证了该算法的准确性和计算效率。仿真结果表明:孔缝的形状、入射波极化方向和屏蔽体内不同计算点等因素对屏蔽效能影响很大。通过数值仿真得出的规律性结论有利于指导屏蔽体孔缝形状的设计以及敏感器件和设备的合理布局,因此屏蔽效能的仿真分析在民用航空电子系统防护高强度辐射场的工作中具有重要的指导意义。     

用于预测水力裂缝缝高的新拟三维流场模型

针对原有拟三维流场模型在控层较差时预测缝高过大的问题，根据水力压裂裂缝延伸机理，基于原拟三维数值模型生成的初始裂缝几何形态，采用从假定虚源发出的呈放射状径向流动的近似二维流场，对原拟三维模型的一维流场进行了修正，建立了新的拟三维流场模型。实例计算表明，由于考虑了压裂液在缝高方向上的流动，在控层较差的情况下，新模型对缝高的预测精度可达到全三维的计算精度，这对水力压裂施工和设计有实用意义。     

BLT方程在箱体屏蔽效能分析中的应用

根据Robinson算法和电磁拓扑理论,提出了一种基于BLT方程的有孔箱体屏蔽效能分析方法,介绍了BLT方程的基本原理,推导出了描述孔缝耦合的BLT方程,建立了屏蔽箱体、孔逢、入射波等参数与屏蔽效能的函数关系,并扩展到偏心孔以及任意极化角的情形,分析了孔缝形状、尺寸以及观测点位置等对屏蔽效能的影响。在0~1GHz范围,对中心开孔箱体的屏蔽效能进行仿真,并与CST仿真结果进行对比,验证了方法效性,数值计算结果表明:文中算法不仅能够准确的描述出箱体屏蔽效能随入射波频率的变化关系,而且能有效地估算出屏蔽箱体的谐振频率。     

搅拌槽液相吸附过程的数学模拟研究—粒内细孔扩散控制

分别利用Ｌａｎｇｍｕｉｒ、Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ和Ｆｒｉｔｚ－Ｓｃｈｌｕｎｄｅｒ３种等温吸附平衡关系，对粒内细孔扩散控制时的搅拌槽液相吸附动力学过程进行了数学模拟研究，同时指出：日本学者铃木基之和河添帮太朗等人在应用单点拟合法确定粒内有效细孔扩散系数Ｄｐ时，将无因次吸附时间等于１０视为吸附平衡时间是不合理的，并对此问题提出了相应的修正意见．     

散乱数据云的自适应网格划分

提出了一种基于图像边缘检测的自适应网格划分算法，用此方法可以根据测量曲面的几何特征控制型值点的疏密分布，并在保证模型精度的同时，减少了模型数据量，该算法分图形-图像灰度映射，细化点检测，网格自适应细化三个部分，图形-图像灰度映射将三维数据云映射为灰度图像，通过图像处理检测细化点，定位细化点的位置，由此实现网格自适应细化，在柴油机引擎的测量数据云上的应用表明，该方法可以显著地降低模型数据量，提高建模效率。     

非均匀介质地震波传播交错网格高阶有限差分法模拟

采用常规的二阶声波方程有限差分方法对于非均匀介质进行了数值模拟时，其数值模拟精度较低。而采用一阶双曲型标量波动方程，则无须对介质的弹性常数进行空间求导。根据Taylor级数展开式，推导出了交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度展开式和相应差分系数计算式以及一阶双曲型标量波动方程交错网格任意偶数阶精度差分格式，并给出了该差分算法的稳定性条件。用该差分算法对均匀介质模型、非均匀介质模型和Mannousi模型进行了数值模拟试验，并与伪谱法进行了对比。结果表明，一阶双曲型标量波动方程交错网格高阶差分法的模拟精度与伪谱法的精度非常接近，计算效率高，且适合于模拟非均匀介质、复杂构造和复杂地质体的地震波场。     

新型割缝筛管有限元网格划分

针对现有割缝筛管存在的问题，研究开发出了一种新型割缝防砂筛管．针对其结构特点，利用非自由边界分割法，对其进行了网格划分，并依据等参单元拟合割缝边界的情况来控制网格密度，经网格质量评估，证明了此种网格划分方法的有效性及精确度，这种方法不仅适用于各种类型割缝筛管，也适用于开有矩形、方形等孔口的厚壁筒形构件以及旋转构件裂缝的有限元模拟，对于实际应用有很大的利用价值．     

缝槽入口形状对气膜冷却性能的影响

通过对直缝槽、渐缩型和渐扩型缝槽的气膜冷却进行数值计算分析,获得了缝槽入口形状对气膜冷却性能的影响.首先采用基于k-ω的剪应力输运湍流模型（SST）和雷诺应力输运模型（RSTM）对缝槽气膜冷却进行了计算,并与文献数据进行了比较,验证了在相同网格质量条件下SST湍流模型能更准确地模拟缝槽气膜冷却中的流动和传热特征.在此基础上,对具有45°喷射角和具有相同缝槽出口截面积的直缝槽、渐缩型和渐扩型缝槽在不同吹风比条件下的气膜冷却效率进行了比较.数值计算结果表明,缝槽的入口几何形状对气膜冷却性能有重要影响,直缝槽的气膜冷却性能优于渐缩缝槽和渐扩缝槽;根据吹风比M=4时二次流出口附近的温度场、流线图和湍流动能分布,探讨了渐缩缝槽和渐扩缝槽冷却效率降低的原因.最后给出了M=4时缝槽出口附近的静压扰动,从机理上阐述了二次流出口后部涡形成的原因.     

减缩时域有限差分法在电磁干扰预测中的应用

对减缩时域有限差分(R-FDTD)法进行了改进，采用传统时域有限差分(FDTD)法计算导体和源网格处的电场，其余网格处的电场采用R-FDTD法计算．细导线附近网格上的磁场也采用传统FDTD法计算，这样可以消除直接利用R-FDTD法计算时长时间迭代后出现的不稳定性．用这种改进的R-FDTD方法分别对一个在导体壁上开有水平和垂直缝隙的矩形屏蔽外壳的电磁干扰进行了预测，得到了屏蔽外壳激励源的输出功率曲线和屏蔽外壳的泄漏功率曲线，所得的计算结果与文献报道的实验数据吻合．     

平面波照射下屏蔽腔内滤波器的分析

电磁波会通过屏蔽腔上的孔缝耦合到腔内并在电路板上激励起干扰电压,影响电子器件的正常工作。该文采用时域数值仿真,计算了一个微带线耦合滤波器分别在自由空间和屏蔽腔内时,在平面波的照射下端口电压响应,并通过Fourier变换得到频域响应。计算了不同入射电场方向、滤波器在屏蔽腔内的不同摆放位置对端口电压的影响,得到了各种情况下端口电压随频率的变化曲线。结果表明,放置在屏蔽腔中时,受屏蔽腔谐振特性的影响,滤波器的散射参数会变差,端口电压的频率响应也由自由空间的连续分布变为分立的谐振峰。在放置电路板时应尽量避免使滤波器的走线方向和开缝的方向垂直,同时还要考虑不同位置对端口电压的影响。     

有孔箱体屏蔽效能的多模传输线法分析

通过对有孔箱体屏蔽效能的传输线解析计算法进行扩展,得到可计及箱体内高次模传输的多模传输线模型,运用三维电磁场仿真软件HFSS(high frequency structure simulator)进行了有效性验证。应用得到的多模传输线模型,分析了箱体内不同位置处高次模对屏蔽效能的影响。计算结果表明：宽频域上,高次模对屏蔽效能的影响不可忽略;在1 GHz以下,越靠近箱体的开孔,高次模影响越大;在近孔处,高次模会引起某些频段上屏蔽效能的提升。因此,只有综合考虑多种传输模式才能准确反应宽频域上和近孔处的屏蔽效能。     

基于多台飞行时间相机的建图与结构语义的三维库位检测

提出一种基于多台飞行时间(ToF)相机的建图与结构语义的三维库位检测方法.利用多台ToF相机进行联合观测,采用视觉里程计对局部停车场场景进行建图,并通过对停车场墙面、顶面、地面和障碍物结构语义信息的聚类和分割,实现对三维停车库位的实时检测.结果表明:该方法在有效探测范围内库位检出率为94.83%,库位宽度识别精度为14.4 cm,高度识别精度为12.4 cm.     

一种修正的窄缝电磁耦合FDTD算法

电磁脉冲通过窄缝的耦合计算是电磁兼容研究中的一个重要问题,现有算法存在着一些局限或不足.为得到一种能够反映窄缝实际耦合特点的算法,研究了Wang的窄缝算法中的不足,并基于其提出了一种修正的窄缝电磁耦合FDTD算法,即假设窄缝所在网格上的电磁总场在面向入射场源的窄缝一侧是随离窄缝距离增加而增强的,而在背向入射场源的窄缝一侧是随离窄缝距离的增加而减弱的.用该算法对ESD电流注入细导线产生的电磁场与窄缝的耦合进行了计算.计算结果表明了该算法的正确性.     

辅助槽对内置式永磁同步电机齿槽转矩的影响

针对齿槽转矩带来的永磁电机转矩波动导致振动和噪声的问题,采用开辅助槽的方法抑制齿槽转矩。分析抑制齿槽转矩的原理,通过改变辅助槽的个数、槽深、槽宽、开槽面积和开槽形状,运用Ansoft Maxwell软件对永磁电机建模,利用有限元分析辅助槽对永磁同步电机齿槽转矩的影响。以一台4极36槽电机为例分析的结果表明:当开2个辅助槽,槽深0.7 mm、槽宽1.2 mm、开槽面积为0.84 mm~2、槽型为矩形槽时,齿槽转矩的削弱效果最明显,比未开槽时的齿槽转矩减小了75.2%;且开辅助槽前后反电动势变化不大,气隙磁密基波幅值降低,5、7次谐波削弱程度显著,波形畸变率下降至17.78%,电机性能得到改善。     

旋转对称金属目标上凹槽中填充材料对电磁散射影响的分析

利用各向异性时域有限差分法(FDTD)分析填充不同介质凹槽的金属目标的电磁散射。就具有旋转对称特性的典型目标模型,详细计算分析了在凹槽中填充不同材料对其电磁散射特性的影响,计算结果显示在目标的特定部位上开适当宽度和深度的槽并填充负单轴各向异性介质能显著降低目标的后向雷达散射截面(RCS)。     

内置式永磁电机齿槽转矩合成研究

采用了一种由单槽内置式永磁电机齿槽转矩合成多槽内置式永磁电机齿槽转矩的解析算法,推导了单槽内置式永磁电机齿槽转矩与多槽内置式永磁电机齿槽转矩的关系。该解析算法将单槽内置式永磁电机齿槽转矩展开为傅里叶级数,进而由单槽齿槽转矩合成为多槽齿槽转矩。通过解析算法合成的全槽齿槽转矩与有限元仿真进行了对比,验证了该算法的正确性。     

水耦合定向断裂装药结构试验及机理分析

在分析空气介质耦合切缝药包装药结构的基础上,结合含水炮孔爆破技术的成果,提出了一种新的水耦合切缝药包装药结构.在试验室进行了单孔和双孔模型试验,测试了各模型的动态应变值,优化出该装药结构PVC(Polyvinyl chloride)管的最佳缝宽为4 mm.利用射流理论对该装药结构作用下岩石的开裂机理进行了探讨.     

敷介质矩形波导缝隙天线阵的设计

由于介质对缝隙的电特性和缝隙之间的互耦影响较大,因此,敷介质矩形波导缝隙天线阵的设计较为困难。本文中提供了敷介质矩形波导窄边缝隙天线阵的一种设计方法,给出了两个设计方程。应用该方程进行了阵列设计,结果证实了本文中所提供的设计方法是成功有效的。