基于电阻层析成象技术的两相流检测的仿真

利用作者建立的电阻层析成象(ERT)仿真软件,对ERT应用于两相流检测进行了仿真研究·求出ERT敏感场的数值解,分析了敏感场灵敏度特性,最后得到仿真结果重建图象·仿真计算结果与理论解析解均方根误差低于1%,表明仿真过程是可信的·通过实际设定的5种典型两相流流型与重建出的图象比较,浅析了ERT应用于两相流检测的主要问题和努力方向·     

电阻层析成像场域的三维仿真

为了进一步认识电阻层析成像(ERT)系统中敏感场的分布特性,通过采用有限元数值仿真(FEA)的方法建立三维模型并求解,得到了ERT传感器敏感场的三维空间分布,分析了场域分布的不均匀性。并在此基础上,研究了电极构造、空间排列、激励模式等对所建立的场域带来的影响,结果显示,电极长度增加可以改善激励场域,而且相对激励模式所产生的场域要优于相邻激励模式。这些结论为改进敏感场电极阵列的设计,降低反成像算法带来的误差以及还原图像的解释等提供了便利与依据。     

ERT／ECT双模态敏感阵列电极优化设计

在过程层析成像系统中,传感器电极阵列的设计直接影响到整个系统．为了使系统获得更高的图像分辨率,通过电磁场有限元仿真软件COMSOL分析,构建ERT／ECT双模态敏感阵列电极三维模型．基于敏感场分布的均匀性、相关系数及空间分辨率等优化指标,进行了ERT／ECT双模态敏感阵列电极优化设计．实验表明,三维ERT电极选圆形电极,且其电极直径为0．3s;而三维ECT阵列电极选矩形电极,其宽为0．65s,高为1．8R（s为2πR／16;R为管道半径）为佳．优化设计的敏感阵列电极可获得较均匀的灵敏场分布及较高图像质量．     

各向异性媒质中三维涡流场的等效源法

提出计算各向异性媒质中三维涡流场的等效源法。该法是将各向异性媒质中涡流场问题转化为附加等效源的各向同性媒质中涡流场问题。还提出实现等效源法的迭代算法，该算法是用通常的求解各向同性媒质中涡流场的方法（如有限元法、边界元法、模拟源法等）迭代计算附加等效源的各向同性媒质中涡流场。文中还给出了等效源迭代算法的收敛条件。由于每次迭代都可以利用计算各向同性场的中间结果，所以迭代计算所需的机时不多。文中给出了计算实例。     

三维各向异性非线性位场边值问题的单媒质有限元分析

研究各向异性非线性媒质中三维位场边值问题有限元分析的标量位和矢量位通用分析模型．基于变分有限元法，导出了单元分析的实用分析格式和非线性迭代求解的ＮｅＷｔｏｎ－Ｒａｐｈ８０ｎ迭代格式．讨论结合八节点六面体单媒质等参单元进行，所得结果适合于各类位场边值问题，如电场、磁场、温度场等的有限元分析与计算。     

类透镜媒质中高斯时间和空间脉冲的色散

我们曾经分析过 Gambling 等人关于类透镜媒质中轴对称模问题的错误(SBOFC'86,P385),并从正确的场方程出发求得与他们不同的零级和一级摄动解。在此基础上,本文讨论类透镜媒质中高斯时间和空间脉冲的色散问题,理论分析和数值分析结果都表明,本文与 Gambling 的论文之间存在显著差异,仅在特定参数的狭窄范围内两文结果才比较接近。     

三维各向异性非线性位场边值问题的单媒质有限元分析

研究各向异性非线性媒质中三维位场边值问题有限元标量位和矢量位通用分析模型。基于变分有限元法，导出了单元分析的实用分析格式和非线性迭代求解的ＮｅｗｔｏｎＲＡＰＨＳＯＮ迭代格式。讨论结合八节点六面体单媒质等参单元进行，所得结果于各类位场边值问题，如电场，磁场，温度场等的有限元分析与计算。     

有限元网格剖分尺度对波导模场影响的研究

有限元法是求解电磁场问题的一种有效方法。本文以矩形波导为实例，分析研究线性有限元法中场空间网格剖分尺度对波导模场分布的影响，获得用有限元法求解波导模场分布问题的最优网格剖分参数，为用有限元法求解波导模场问题提供参考数据。     

数字化ECT成像系统

基于电容敏感原理设计的数字化电容层析成像系统,利用有限元法,分析了阵列电极结构对敏感场分布的影响,通过优化设计和仿真试验,改善了敏感场分布的均匀性;构建了以DSP为核心、FPGA协同工作的12电极的数字化ECT系统,提出了由离线预迭代和在线一步成像所构成的新的图像重建算法——预迭代法,其成像速度及精度均明显提高．     

基于三维模型的改进正则化ERT成像算法

电阻层析成像（ERT）通过对被测场边界注入电流,测量被测场电压变化,重建物场内电导率．针对ERT成像分辨率低,提出一种基于三维模型的改进Tikhonov迭代电阻成像算法．针对Tikhonov正则化参数选择问题,提出基于同伦映射的方法,并利用非线性函数Sigmoid调节正则化参数,以获得的图像灰度值作为Tikhonov迭代法的初始值进行迭代,重建敏感场图像．仿真及实验结果表明,该方法有效地改进了ERT图像质量．     

ERT/ECT技术电学特性与激励频率研究

电学层析成像技术包括ERT、ECT和EMT,但其对应系统的适用被测对象不同。为使电学层析成像技术更好地适用于多相流测量问题,采用数值仿真的方法,研究了多相流介质的电导率和介电常数对电学敏感场分布的影响,并且比较了不同电学特性参数介质场的频率特性。结果表明,电学层析成像系统的类型和激励频率可根据被测对象的电学特性参数决定。电导率较大(10~(-3)S/m)时采用电阻抗实部成像,选用ERT系统;电导率极低(10~(-5)S/m)且介质间介电常数相差较大时采用电阻抗虚部成像,选用ECT系统;且系统激励频率可选范围随电导率的增加而增大。最后将仿真结果与4种不同电导率被测场的实际测量数据进行对比验证,验证了仿真结果的正确性。     

电阻层析成像有限元模型优化

为了提高电阻层析成像正问题计算精度,以有限元模型次最外层半径为变量,以敏感场均匀分布时模型均方根值的倒数为适应度函数,利用求解低维多峰值函数优化问题的改进遗传算法,优化模拟敏感场内电流线分布密度与分布形式的新型拓扑结构有限元模型,最后以各峰值点对应的中心流模型均方根值为误差函数,选择新型拓扑结构有限元模型次最外层半径的最优值.仿真实验结果表明,相同实验条件下,相比优化前新型拓扑结构有限元模型、传统按等间隔原理剖分的有限元模型及其改进模型,优化后有限元模型在敏感场均匀分布时模型均方根值分别降低了32.002 5%、83.395 8%和44.760 5%,有效提高了电阻层析成像正问题计算精度与图像重建质量.     

湿式换挡离合器温度场和应力场影响因素分析

针对液力机械传动装置中的湿式换挡离合器,研究结合过程中影响摩擦副温度场和应力场分布的因素.运用大型有限元软件ABAQUS建立湿式换挡离合器摩擦副三维有限元模型,建模过程充分考虑了摩擦副之间的摩擦接触、相对旋转运动和热机耦合等因素,并分析了摩擦副相对转速差、对偶钢片厚度和工作油压对于对偶钢片温度场和应力场分布的影响.结果表明,高转速差使接触面中部区域的温度和应力都增加,加大盘面上的径向应力梯度.在一定厚度范围内,增加钢片厚度会加大接触面温度场和应力场分布的不均匀性.较高和较低的工作油压均会改善盘面温度和应力分布,但都会对车辆性能带来不利影响.     

变压器漏磁场及其对绕组涡流损耗影响的研究

利用有限元分析软件OPERA对电力变压器漏磁场进行了分析,并着重论述了横向漏磁场对变压器绕组涡流损耗所造成的影响,确定了一种使其所产生的绕组漏磁场分布合理和涡流损耗较小的线圈安匝布置方案。     

多孔介质反应器的数值模拟

利用专业的多物理场耦合软件(COSMOL Multiphysics)对多孔介质反应器模型内的不可压缩流场进行了仿真模拟,计算过程中采用软件中的自由和多孔介质流动和稀物质的传递内置模块,得到了多孔介质反应器内中各组分的浓度场﹑速度场及压力场分布。该模型验证了自由和多孔介质流体在固定床反应器中的耦合。利用后处理软件对计算结果进行分析,为其后期的工业开发提供了理论依据。     

活齿减速器波形轮应力场的研究

本文对外波式活齿减速器波形轮应力场进行了研究。在SUN工作站上，应用I-DEAS软件，对波形轮进行了有限元分析，得出了波形轮工作状态的应力分布规律，为活齿减速器的应用和推广提供了理论根据。