一种新型TEM Cell特性阻抗的解析计算方法

在微波化学动力学研究中，需要电磁场分布均匀的实验装置.本文设计了一种用于微波化学实验的新型横电磁传输室(TEM Cell)，这种TEM Cell的形状不同于已有的TEM Cell，它有更高的截止频率以及更大的电磁场分布均匀区域.本文中应用了保角变换的解析方法计算出了该新型TEM Cell的特性阻抗，并用有限元的数值方法进行了验证.     

混凝土坝浇筑过程三维动态可视化仿真

通过集成化方法来研究混凝土坝浇筑过程三维动态可视化仿真,讨论了仿真计算系统与三维动态可视化系统(GIS系统)的建模及系统可视化问题,设计了仿真系统与可视化系统的集成模式,实现了系统的界面可视化、过程与结果的可视化和真三维地形环境的大坝三维动态可视化,并具体介绍了仿真系统及三维动态可视化的实现过程.最后给出了一个混凝土坝仿真研究的成功实例.     

锂离子动力电池成组设计及其优化分析

工作温度是影响电动汽车动力电池工作效率和安全性能的主要因素之一,对动力电池进行结构成组设计并将其工作温度控制在一定范围,是电池组热管理的核心任务。文章提出了一种新型内部气流双向循环交错排列的动力电池成组结构,设计了多种电池排列方案,并综合运用一维流体系统计算方法和三维计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真方法,确定了电池组最佳排列方案、合适的加热与冷却功率以及风扇正反转工作周期。计算结果表明,该方案能够满足不同工况下动力电池的工作温度范围要求,并能将单体电池最大温差控制在9℃以内。     

SBF3-2型测波浮标载体结构设计

采用316不锈钢设计了一种新型的测波浮标载体,并对舱盖结构和电池舱的布局进行了全新的设计。对浮标体进行计算机仿真后,对其三维模型进行了静水力特性和稳性的仿真计算,仿真结果表明,该浮标的吃水高度为0.43 m,稳性衡准数为1.21,均满足要求。海试及实际应用结果表明,标体安全可靠,密封性能良好,安装和运输简便。     

基于SolidWorks Simulation的小型载重仓储机器人车架静力学分析

利用SolidWorks(一款三维设计软件)建立小型载重仓储机器人三维设计模型,简化待分析模型的结构,通过SolidWorks中的Simulation(仿真)插件模块分析计算小型载重仓储机器人车架。结果证明:该方法有效避免了其它三维设计软件与有限分析计算软件之间来回转换操作以及期间可能会出现的数据缺失等问题,对机械设计相关工程技术人员具有一定的参考价值。     

双转子环形绕组感应电动机设计

针对环形绕组感应电动机绕组材料利用率低导致电动机的效率和功率因数偏低的问题,提出了一种双转子环形绕组感应电动机(DRRWIM)的设计.首先分析了DRRWIM的结构、磁路和电路特点,根据分析结果提出一种电动机设计方法.通过该设计方法确定了电动机的基本尺寸,再利用三维有限元仿真分析方法对电动机的电磁性能进行仿真计算.最后根据得到的性能数据与同功率同极数的Y型传统感应电动机进行对比.结果表明,仿真计算验证了DRRWIM设计方法的准确性,电动机的对比证明DRRWIM更加高效节能.     

三维地学实体多粒度栅格剖分与布尔运算的并行算法

 三维栅格是空间单元属性插值与实体内部特征精细表达的理想模型,但海量栅格单元的快速剖分与数据压缩成为其应用瓶颈。本文分析了三维地学实体模型三维栅格剖分的研究现状,针对矢栅转换与数据存储的时间效率及空间节约问题,面向多核CPU与计算集群新型硬件架构,采用MPI并行技术,设计了一种基于八叉树的地矿实体多粒度并行三重轴向扫描剖分算法(P-TAS)。并面向矿山及地下工程开挖模拟与动态仿真需求,设计并实现了基于多粒度栅格的三维模型布尔运算算法。测试表明,该剖分算法的并行效率达50%—60%,数据压缩率达80%以上,具有推广和应用价值。     

基于IBM Q平台的量子图像算法研究

为使量子图像处理算法在量子计算机上得到验证与发展,结合IBM量子实验平台(IBM Q)上量子计算操作与量子图像处理理论的研究,设计了一种基于IBM Q平台的量子图像分割方法.提出了一种基于新型强化量子图像表达式(NEQR)的改进型强化量子图像表达式(IEQR),并根据IEQR表达式初始化量子图像分割电路.该电路由量子比较器(QBSC)和受控旋转门(Cswap)构成.最终在IBM Q和本地经典计算机仿真两种平台下实现了2×2和4×4大小的量子图像分割,实验结果表明了该算法的可行性和有效性,并验证了量子计算机的优越性.     

预焙铝电解槽三维槽帮形状的模拟计算

应用APDL语言设计一种新型的三维槽帮形状计算算法,通过循环调用前处理、求解和后处理模块,自动调整三维槽帮表面节点坐标,实现铝电解槽三维槽帮形状的计算.选择成熟的180 kA铝电解槽作为研究算例,在有限元软件ANSYS的平台上建立四分之一槽电热模型,并引入热接触来描述熔体与槽帮、阳极和阴极等之间的对流传热,进行三维槽帮的数值仿真研究.采用这种三维计算方法可以更加真实的考虑铝电解槽的结构和工艺参数情况,电热耦合计算又将电场对热场的影响考虑在内,更加符合实际情况.研究结果表明:该算法得到的槽帮形状与实测结果基本一致,同时验证铝电解槽槽帮在小面厚度大于大面厚度,而在角部处槽帮最厚的规律.该方法可为新型铝电解槽设计提供技术支撑.     

四桥臂逆变器的快速三维SVPWM算法

提出了四桥臂电压型逆变器的一种新型三维空间电压矢量脉冲宽度调制(SVPWM)快速算法, 该算法仅利用三相参考电压和简单的运算即可直接判断出矢量所处的四面体并计算合成矢量的作用时间, 克服了常规算法中坐标变换导致的计算复杂、耗时长的缺点. 分析了所提三维SVPWM算法与逆变器时域控制方程解、四桥臂正弦脉冲宽度调制、四桥臂二维SVPWM三种调制方法间的关系, 指出这四种方法具有统一的矢量作用时间模型. 文中还分析了采用三维SVPWM时逆变器的电压利用率,给出了基于所提算法和其它3种调制方法的四桥臂逆变器仿真结果.该结果显示了算法的正确性和有效性, 证明了几种调制方法是完全等效的.     

6-(P-2P-S)并联宏动平台的轨迹跟踪控制

提出了一种新型6-(P-2P-S)并联宏动平台,应用凯恩方法建立了该机构的刚体动力学模型.采用分散控制策略对各分支独立控制,建立了单通道驱动关节空间的CARIMA模型,并针对广义预测控制(GPC)计算量大的缺陷,提出了一种模糊自适应直接广义预测控制(FDGPC)方法,该方法利用模糊逻辑系统直接设计预测控制器,并基于广义误差估计值对控制器参数θu和广义误差估计值中的未知向量θe进行自适应调整,轨迹跟踪控制仿真结果验证了该方法具有很强的鲁棒性,可实现并联宏动平台的高速高精度定位.     

一种新型液体动压轴承动态特性的分析计算

在研究产品设计的三维实体造型理论及有限元仿真技术的基础上,应用ＳＵＮ工作站上的Ｉ－ＤＥＡＳ软件完成了一种新型的液体动压轴承的三维变量化造型设计及有限元仿真,对动压轴承进行了静态、动态力学性能的分析,计算出油膜的八个动态特性系数,并与其它同类轴承进行了比较,进而分析了本次所设计的轴承的特点。     

基于建筑信息模型技术的展览建筑过渡空间三维仿真系统设计

传统三维仿真系统不适于展览建筑,实用性差,三维仿真结果光照和色彩效果不佳。为此,设计了一种新的基于建筑信息模型(building information modeling,BIM)技术的展览建筑过渡空间三维仿真系统。分析了BIM计算在三维设计应用中的技术路线,给出三维仿真平台CATIA设计过程。通过COM规则编写展览建筑过渡空间结构构件,给出COM总体结构。对拓扑约束进行分析,帮助系统更加准确地模拟各种几何关系。自动生成过渡空间结构构件。选择合理的模板,依据均值与方差统计结果,通过Wallis滤波器对目标灰度线性分布进行修正,进行匀光匀色处理,解决仿真结果出现光照分布差异大、色彩差异大的问题。实验结果表明,所设计系统能够通过调整参数自适应调整过渡空间三维仿真结果,光照和色彩均匀,调查问卷结果更优。     

220 kV变电站的智能汇控小室优化安装方案

针对新疆地区智能汇控小室损坏率高,使用寿命短和存在拒动、误动的问题,提出220 kV汇控小室优化研究方案.利用建模软件构建了新疆某地区220 kV变电站的三维模型,基于有限元方法进行变电站稳态电磁场分布研究,仿真数据与现场试验数据比较结果验证了该电学模型的准确性,对该模型采用空间寻优法获得智能汇控小室的最优安装位置方案.228个测点的工频电磁场仿真、试验对比数据平均误差为5.3％,满足变电站电压允许波动7％的要求;在平行进出线(X)、垂直母线(Y)以及安装高度(Z)方向上工频电磁场衰减速度的正交试验表明,Y方向衰减速度最为显著,220/110 kV侧分别在(2,10,2)m和(1.5,6,2)m处获得最佳安装位置方案.研究结果为进一步研究工频电磁场的变化特性和变电站二次设备安装路径优化提供一定的理论参考.     

基于分级目标传递的流体和结构多学科设计集成优化方法

以小水线面双体船(SWATH)的设计为载体,讨论多学科优化设计在其油耗问题中的应用.利用三维造型软件Solidworks对SWATH进行三维建模,对其中结构的部分运用有限元软件Hyper Works进行结构仿真分析,运用流体计算仿真软件FLUENT进行流体仿真分析.结合分级目标传递(Analytical Target Cascading,ATC)方法,借助Isight平台实现该问题多学科设计优化问题的求解,获得了良好的优化结果,实现了减小SWATH油耗量的目标.     

欠驱动AUV自适应神经网络反步滑模跟踪控制

针对存在参数不确定性和外界未知干扰的欠驱动自主水下航行器(AUV)三维路径跟踪问题,提出一种基于神经网络的反步滑模控制策略.首先,利用虚拟向导的方法建立了欠驱动AUV三维路径跟踪误差模型;其次,基于李雅普诺夫稳定性理论,利用反步法和滑模控制方法设计一种自适应鲁棒控制器,并设计一种在线调节增益切换函数以降低系统抖振,同时采用径向基函数(RBF)神经网络控制技术对AUV系统中不确定参数以及外界非线性干扰进行自适应补偿估计,而后利用李雅普诺夫稳定性理论证明了整个闭环系统的稳定性;最后,针对一种新型飞翼式欠驱动AUV进行数值仿真实验,结果表明所设计控制器可以实现对三维路径的精确跟踪,并对外界非线性干扰具有良好的鲁棒性.     

基于DEM-CFD耦合的新型CAE软件系统设计

基于离散元法和计算流体动力学方法, 设计一种流固耦合及流动过程分析软件, 实现了与三维计算机辅助设计软件的集成, 从而开发出一种集设计与性能分析评价为一体的新型计算机辅助工程软件--AgriDEM, 并通过实例验证了该软件的可行性和有效性.     

一种新的三维MDCT的快速算法

提出了计算三维改进的离散余弦变换(MDCT)的一种快速方法,可以有效减小数据量,提高计算机存储和运算的效率.首先将序列长度为N1×N2×N3的三维MDCT转化为(N1/2)×(N2/2)×(N3/2)的三维离散余弦变换Ⅳ型(DCT-Ⅳ)(N1=2m1,N2=2m2,N3=2m3),然后将后者转化为8个长度为(N1/4)×(N2/4)×(N3/4)的三维离散余弦变换Ⅱ型(DCT-Ⅱ),最后再通过变量代换和加法运算实现整个快速计算过程.同时,通过编写程序验证算法的正确性,并分析该算法的计算复杂度.结果表明:较之传统的行列方法,所提出的算法能够有效使计算复杂度降低75%左右,实现了计算机在三维信号处理领域的运行速率的提高.     

三维MIMO信道物理模型的统计特征

提出以散射矩阵来概括并简化电波传播过程中散射体对电磁波的影响,并对传统的距离分集和极化分集多入多出(MIMO)信道模型进行扩展,建立了一种可以应用于各种分集情况的三维通用MIMO物理信道模型.再以此模型为基础,对三维环境中的MIMO信道统计特征进行了研究,推导出任意情况下交叉极化鉴别度(XPD)和子信道间相关性的计算方法,并进行了仿真验证.仿真结果表明从文中所提出信道模型提取得到的统计特征与理论分析的结果是相符的.     

基于虚拟样机的电动六自由度并联机器人结构参数设计

针对并联机器人在设计过程中的约束变量多、干涉情况复杂和设计周期长等问题,进行电动六自由度并联机器人结构参数设计与仿真的研究.以Stewart并联机器人为例,对并联机器人工作空间的两种求解方法进行了分析.首先利用几何法求解出其工作空间,然后提出一种基于虚拟样机技术求解其工作空间与承载能力的方法.这种方法利用Pro/E软件进行三维设计,将三维造型导入Adams软件中进行动态仿真.仿真结果表明,该方法在保证仿真结果可靠性的前提下,可避免烦琐的计算,缩短设计周期.