利用能量守恒和径向基函数插值的流固耦合界面数据传递方法

根据界面能量守恒原理,将径向基函数(RBF)引入流固耦合分析领域,提出了基予RBF插值的流固耦合界面数据传递方法(RBF/FSI).推导了界面位移传递矩阵,并根据RBF/FSI算法编制了相应的界面信息传递的计算程序.以三维耦合界面的位移信息传递为例,将数值计算结果和解析解进行了对比分析,结果表明,RBF/FSI算法计算效率高,计算结果准确,适合处理复杂耦合界面的流固耦合信息传递.此外,RBF/FSI算法允许CSD(计算结构力学)、CFD(计算流体力学)采用任意网格形式,因此在CSD和CFD计算程序之间可以开发独立的界面信息传递接口程序,很容易实现弱耦合分析.     

西安脉冲堆WIMS和MCNP耦合燃耗计算方法

 基于MCNP的多群计算特性,扩展了其多群功能,并与栅元均匀化程序WIMS耦合,实现了临界-燃耗耦合计算;采用WIMS产生的69群共振、自屏宏观中子截面,进行了栅元、组件计算以及实验对比,计算结果与其他方法的计算结果和实验结果一致,验证了此耦合程序的可靠性和正确性。最后,应用此耦合程序对西安脉冲堆第一循环的燃耗进行了计算和分析。     

MCNP与DORT耦合计算方法研究

 基于蒙特卡罗方法的MCNP程序和离散纵标法的DORT程序, 在解决辐射屏蔽设计过程中确定屏蔽方案时, 单独使用MCNP或DORT计算屏蔽效果的两个粒子输运程序各自存在某方面缺陷的问题.通过研究MCNP与DORT两个程序的功能与特点, 编写接口程序, 实现了MCNP与DORT的耦合计算, 弥补各自运算中的缺陷, 扩展了程序的适用范围.通过验证, 表明自主开发的接口程序能够完成两个程序输入输出文件的相互转化, 耦合计算精度满足要求, 且对各类问题有较好的处理能力, 该耦合接口程序已初步应用于工程计算.     

母线设备的电-磁-流-热多物理场耦合分析

利用MpCCI耦合接口软件实现了母线电磁场-流场-温度场的耦合分析.利用Ansys软件对母线进行电磁分析,Fluent软件对母线及周边流场进行分析,二者基于MpCCI耦合平台进行交换数据与协同计算迭代求解.分析了不同工作电流对母线及周边流场电-磁-流-热的各参数影响,考虑了热损耗对流场的作用与对流散热对母线材料的影响.模拟结果表明,磁感应强度、焦耳热损耗、温度、空气流速均会随工作电流增大而增大.该方法分析结果与实际相符且具有良好的收敛性,同时也为电磁设备的多物理场耦合分析提供了新思路.     

混合编程与FORTRAN计算程序图形界面的实现

针对FORTRAN语言计算效率高而图形功能弱,VisualBasic(VB)计算效率低而图形功能强的特点,采用VB和FORTRAN2种语言混合编程,充分利用各自的优点,实现FORTRAN计算程序资源的再利用．此外,探讨了2种实现FORTRAN计算程序可视化的方法一是通过磁盘文件在VB程序和FORTRAN程序间交换数据,并借助WindowsAPI(应用程序编程接口)函数实现FORTRAN外壳程序在VB中同步运行,使FORTRAN外壳程序的计算结果在VB图形界面上显示;二是将FORTRAN程序转化为动态链接库函数,通过函数参数传递使VB程序和FORTRAN动态链接库函数之间交换数据,将FORTRAN的计算结果在VB窗体上显示并进行作图处理,从而实现了FORTRAN计算程序的图形界面及计算结果的可视化     

基于Kriging模型的数据拟合及多场耦合动力学特性分析

航空发动机日益向高负荷、高效率和高可靠性的趋势发展,使得多物理场耦合问题越来越受到重视.以某型航空发动机压气机的叶盘系统为研究对象,采用循环对称分析法,建立了其单扇区三维流场和结构模型.考虑前一级静叶尾迹的影响,模拟了压气机内部的三维流场.基于Kriging模型实现了流场气动、温度载荷向结构场的传递,并讨论了气动、温度、离心力的耦合作用对压气机叶盘系统的疲劳寿命的影响.结果表明:利用Kriging模型进行多场耦合界面载荷数据的传递可以满足多场耦合动力学的计算要求.在低压压气机中,离心力载荷对叶盘系统的变形、应力起到主要作用,气动压强、温度载荷引起的弯曲应力可以抵消一部分离心力载荷引起的弯曲应力,但温度载荷会使得叶盘系统的最大变形增加.     

基于多物理场耦合的混凝土湿热变形数值模拟

为研究混凝土湿热耦合变形,基于混凝土微观组成结构特点,根据多物理场耦合作用和多孔介质湿热传输原理,建立了混凝土湿-热-力多物理场模型.并利用COMSOL数值仿真软件和提出的混凝土湿膨胀系数,在人机交互环境下,实现湿-热-力耦合数值求解.首先以Hundt试验为算例,验证了耦合模型和求解方法的可行性,然后利用该方法对某隧道混凝土湿热耦合变形进行了模拟计算.将多物理场耦合数值模拟结果与解析-有限元结合解法计算结果和现场光纤光栅监测结果对比表明,基于多物理场耦合的混凝土湿热耦合变形数值模拟更接近监测结果,更能反映实际物理过程且具备更好的通用性.     

基于FLUENT 的UDS和UDF功能的中子扩散耦合计算研究与快堆应用分析

随着计算机性能的不断提高,用CFD与中子学相结合的方法分析复杂的流动与传热现象引起了人们的广泛关注. 本文基于FLUENT的UDF(User Defined function)和UDS(User Defined Scalar)功能对中子扩散方程进行定义,利用FLUENT内基于有限容积法的求解器对中子扩散方程进行迭代求解,同时耦合质量,动量,能量方程的迭代求解,在每次迭代计算时,将中子扩散方程迭代计算得到的功率分布（中子通量分布）传递给热工水力计算作为热源项,同时将热工水力计算得到的温度分布传递给中子扩散计算,修正材料的宏观反应截面,实现中子扩散和热工水力在同一求解器和同一套网格下的耦合计算. 通过对5×5压水堆组件模型进行建模和计算,将计算结果与其他程序计算结果进行对比,验证该耦合计算方法的可行性和数据传递的正确性. 然后将该耦合方法应用到模块化铅冷快堆(M2LFR-1000)热组件计算中,证明热工水力学参数(燃料最高温度,包壳外表面最高温度)在设计限值范围内.     

基于APDL的大规模多物理场间接耦合批处理程序开发

在大规模多物理场间接耦合分析时,求解和后处理流程复杂,批处理命令流编写十分困难。针对这一情况,使用APDL和联合二次开发应用程序可以高效地扩充ANSYS批处理功能。文中提出一种APDL语言和联合开发方法,并设计开发一套大规模多物理场间接耦合批处理程序,用以提高ANSYS批量计算、结果提取和统计的效率,将APDL语言脚本"胶着"特性与强类型语言规范性融合,充分利用APDL二次开发工具和的MFC平台开发程序,更加灵活地控制ANSYS分析流程、数据提取和数据管理,从而提高大规模多物理场间接耦合分析效率。通过300t钢水罐罐壁热-应力间接耦合分析实例验证了所开发的批处理程序的可靠性和高效性。     

多场耦合作用下氯离子分布场的数值模型

为了研究温度场、湿度场和CO2分布场对氯离子分布场的影响,基于Fick扩散定律和质量守恒定律,主要考虑氯离子扩散系数、湿度以及氯离子结合和释放4个敏感参数,推导了混凝土中氯离子三维分布场控制方程,给出了初始条件和边界条件.利用ANSYS内部集成的参数化程序设计语言APDL建立了数值分析框架.结合试验参数,进行了湿度场作用下混凝土中氯离子分布场的数值计算,并进行了模型参数敏感性分析.结果表明:该模型可以实现不同边界条件下二维和三维多场耦合的数值计算.湿度扩散系数、氯离子扩散系数、边界氯离子浓度以及氯离子结合等温线的取值对氯离子浓度分布影响显著.数值计算结果与实验结果吻合良好,数值模型具有足够的可靠性.     

基于FEM及KIVA的内燃机耦合部件传热建模

为了更为准确地对内燃机耦合部件三维燃烧过程进行模拟,开发了一种内燃机燃烧室耦合部件三维传热有限元法（FEM）计算程序.建立了内燃机气-固传热模型;通过将该模型应用于KIVA程序,可获取用于有限元计算的燃烧室壁面的三维瞬态燃气温度分布及对流换热系数分布.以汽油机LJ377MV为例,计算了内燃机耦合部件的稳态温度场及瞬态温度场,结果表明：壁面附近瞬态温度边界条件的不均匀性对内燃机耦合部件稳态温度分布及瞬态温度波动有着重要影响.     

基于Android的二维码食品药品回溯系统

为便于消费者查询所需食品和药品的详细信息,提出了基于Android的二维码食品药品回溯系统。采用快速响应(QR: Quick Response)矩阵码, 对信息中汉字进行准确编码, 基于Android 4.0.3嵌入式硬件开发平台, 实现识别界面和显示界面等功能界面的设计。通过无线网络与MySQL(My Structured Query Language)数据库进行数据传输, 实现信息查询、 录入等操作。测试结果表明, 在二维码扫描过程中该系统具有良好的抗干扰性, 在以最大旋转角45°对二维码进行扫描时, 仍可对信息进行有效识别。同时依托Android系统较强的移动性, 该系统可得到更广泛的应用。     

基于CUDA架构并行算法的带地形AMT二维反演实现与应用

并行计算是提高音频大地电磁（audio-frequency magnetotelluric method,AMT）数据反演效率的有效途径。本文在统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA) 下开展带地形的AMT数据二维反演并行算法研究,旨在利用GPU强大的计算能力及并行计算技术实现高精度、快速度的AMT数据二维反演。首先利用有限元和自适应正则化反演算法实现AMT数据二维反演的串行化计算;然后在PGI Visual Fortran+ CUDA5.5环境下编写基于CPU+GPU的CUDA并行代码,将正演中的频率循环、反演中的模型灵敏度矩阵计算和反演方程正则化求解部分进行并行化处理;通过不同复杂程度的理论模型正反演模拟验证了该并行算法的有效性和准确性。不同模型和不同模式下的数值模拟结果对比表明,基于CPU+GPU的CUDA并行算法相较于传统的CPU串行算法,在灵敏度矩阵计算和反演方程正则化方面耗时更少,加速比最高可达10倍以上。最后将该并行算法应用于某矿区实测AMT数据的二维反演中,取得了较好的应用效果。     

液态金属充型过程流动与传热数值模拟

根据有限差分法原理,对液态金属充型过程中同时发生的流动与传热过程,用在微小时间段内独立的流动与传热过程近似表示.结合温场数值模拟与流场数值模拟技术,开发铸件成形过程流动场与温度场耦合的数值模拟软件,并利用该软件对标准实验铸件充型过程进行耦合分析.研究结果表明:该方法不需要求解用能量平衡法建立的,考虑了流动对传热影响的复杂方程,有利于提高流动与传热耦合数值模拟的计算速度;自主开发的金属液态成形工艺分析系统的"耦合"计算功能是有效的,且计算精度较高.     

核燃料循环系统临界事故源项计算程序GETAC-2.0开发

针对核燃料循环系统中不同物理形态的核燃料,建立相应的中子动力学—热工水力耦合模型,开发了用于固体、溶液、粉末、核燃料系统临界事故源项计算的程序GETAC-2.0.利用国际上公开的基准实验数据对程序进行了验证,程序对功率(裂变率)峰值的计算结果与基准实验数据的相对误差在12%以内,验证了GETAC-2.0程序的准确性.     

基于多重角度离散的排气系统红外辐射特性数值模拟

为解决有限体积法耦合求解排气系统红外辐射特性时角度离散数目不足的问题,提出多重角度离散方法,并计算了某轴对称排气系统的空腔-喷流组合红外辐射特性。用较粗的离散角度耦合计算每个喷管空腔微元面的辐射亮度,用较细的离散角度对空腔-喷流组合辐射的每个控制角进行独立计算,求解红外辐射强度。结果表明,多重角度离散方法可以使排气系统红外辐射程序在保证计算精度的同时,探测方向更加灵活,克服了有限体积法求解喷管空腔-喷流组合辐射强度分布时角度离散数目不足的问题。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统线圈结构参数优化方法

谐振线圈是磁耦合谐振式无线电能传输(magnetic coupling resonance wireless power transfer, MCR-WPT)系统的核心部分,线圈参数决定了系统电路的谐振参数,进而决定系统的能量传输效率。现有研究只考虑了近距离四线圈及以下MCR-WPT系统建模及其线圈参数优化。为了实现中远距离高效无线传能,构建了一种六线圈MCR-WPT系统模型,并以线圈结构参数为优化变量,通过分析限制交叉耦合与频率分裂的条件建立优化变量约束函数,以线圈互感与线圈内阻之比为目标函数,设计了一种基于灰狼算法的定线圈间距六级MCR-WPT系统参数优化方法,并通过仿真进行了验证,结果表明,其最优传能效率达93%,所构建的六级MCR-WPT及其参数优化方法有效。     

基于AVR实现RS码的时域译码及其加速算法

RS码通常的译码方法是频域译码。文中介绍和分析了基于时域的RS码译码算法和它的一种加速算法,并结合AVR单片机的高速计算性能对这两种算法进行了仿真实验,根据实验结果对两种算法的性能进行了比较,实验表明,加速算法的效率明显高于前者。     

热油管道非稳态工况传热与流动的耦合计算模型

在进行热油管道工艺计算和运行工况分析时,通常将热力非稳态工况近似按稳态处理,这使得计算结果与实际情况偏差很大,不能客观地反映实际工况。在充分考虑管内油流热力、水力耦合以及管内油流与管外介质耦合的基础上,提出了一个比较完整的非稳态工况传热与流动双层耦合模型。采用双特征线法求解管内油流参数,用有限单元法求解管外土壤温度场,并编制了相应的计算程序。利用该模型和英国ESI公司的管道模拟软件TLNET分别对所建立的几种热油管道非稳态工况进行了模拟计算。结果表明,该模型比较合理,可用于热油管道非稳态工况的计算。     

柴油机受热部件三维循环瞬态温度场数值仿真

文章利用有限元方法对柴油机受热零部件耦合系统进行了三维循环瞬态温度场的数值仿真.并结合4135柴油机进行模拟计算,得出了实机受热零部件耦合系统瞬态三维温度场,建立了描述该系统传热过程的数学模型.