加权约束最小二乘法计算等效静力风荷载

基于平均风压与脉动风压根方差相组合的分布模式,利用加权约束最小二乘优化方法计算等效静力风荷载,在计算时通过约束条件来限制等效荷载的大小,并通过引入权值因子确保等效荷载作用下典型响应的正确性.算例分析结果表明,该方法可用于计算大跨结构的多个目标峰值响应,克服了传统方法仅能等效单个响应的缺陷,对绝对值较大的目标响应等效精度较高,并且典型响应的等效精度要大于一般响应;同时可以有效控制等效荷载的大小,计算得到的等效荷载变化比较均匀,没有出现风压大小及方向剧烈变化的情况.     

微/纳尺度高功率电子器件产热与传热特性

传统的宏观传热理论难以准确表征几何结构尺度小于或接近声子平均自由程的高功率电子器件的产热与传热过程,此时器件中能量激发的时间尺度与声子的特征时间尺度相当,甚至小于声子的特征时间尺度,不能满足传统传热理论的假设.本文针对微/纳尺度场效应晶体管的工作过程,建立描述其内部产热及传热特性的多尺度格子-Boltzmann介观模型,通过在模型中引入源项去描述器件内部电子和声子的相互作用,分析计算不同工作状态下晶体管单元的温度分布特征,研究热管理方式对晶体管温度分布的影响,从微/纳尺度揭示了场效应晶体管的产热机理及传热特性,为热设计工作者提供一定的理论依据.     

致密多孔介质中气体非达西现象的LBM模拟

针对气体在致密多孔介质中低速渗流时,其渗流规律在渗流曲线的低压段表现出对达西定律线性关系的偏离,存在着非达西现象。采用格子Boltzmann方法,研究气体和多孔介质的特性对气体渗流Klinkenberg效应的影响因素。结果表明:在气体渗流曲线的低压力梯度段,随着气体黏度系数、净围压、渗透率和孔隙率的变小,渗流曲线的非线性临界点向压力梯度增大的方向移动,对达西定律线性关系的偏离更明显。说明在低渗和低压情况下Klinkenberg效应不能被忽略,气体黏度系数和孔隙率对Klinkenberg效应作用有影响;当净围压或渗透率很大时,气体渗流流量和压力梯度符合达西定律线性关系。     

基于格子Boltzmann方法的两液滴相溶模拟

原多组分Shan-Chen模型在模拟气液流动时受到密度比的限制,经过测试,该模型在模拟气液流动时最大密度比为50左右。本文提出了利用改进后的多组分Shan-Chen模型模拟密度比为175的两液滴相溶,模拟结果与实验结果相符。     

纯电动汽车驱动电动机系统效率模型的试验

为了在工况变换控制过程中,实现基于电动机系统最佳效率的优化控制,构建了电动机系统效率与转速及转矩之间的关系式.由实车测得的数据,确定了研究工况的范围,在电动机加载试验台上对电动机系统效率特性进行了测试,结果显示被测驱动电动机系统效率η>80%的区域面积占整个测试区域范围的77.1%.基于最小二乘法,对电动机系统效率进行曲面拟合,综合考虑拟合结果的精度及运算工作量,确定采用4次函数构建电动机系统效率模型;利用驱动电动机外特性部分工况点测试结果对模型进行了验证.结果表明:模型计算值与实测值的最大相对误差为3.9%,建立的模型是有效的,该模型能够为在整车控制器中制定基于电动机系统最佳效率的优化控制策略提供依据.     

埋地输油管道两相泄漏过程的格子Boltzmann模型

埋地输油管道易发生腐蚀泄漏,同时伴随着巨大的能源损失,并且对管道周围环境造成污染。根据格子Boltzmann方法的并行运算能力强、算法简单、编程容易等特点,针对埋地输油管道两相泄漏过程中流体流动特征以及两相流体间的相互作用,建立埋地输油管道两相泄漏过程的格子Boltzmann模型,并进行格子Boltzmann算法数值计算前期准备工作,确定数值计算步骤及终止准则。     

支持向量机在矿渣-粉煤灰混凝土强度预测中的应用

为了更好地预测矿渣-粉煤灰混凝土强度,选择水胶比、取代率、灰渣比、减水剂、砂率和激发剂作为预测参数,建立了矿渣-粉煤灰混凝土强度预测的支持向量机模型。根据有限的学习样本,建立了各种影响因素和混凝土抗压强度之间的一种非线性映射,对矿渣-粉煤灰混凝土强度进行预测。以实际样本数据进行训练,并对测试样本进行了预测。预测结果表明,支持向量机方法有着良好的泛化能力,优于人工神经网络建模方法,为预测混凝土强度提供了一种新的方法。     

基于多松弛格子Boltzmann方法插值反弹运动边界研究

采用多松弛格子Boltzmann方法,结合曲边插值边界处理方法,在固定笛卡尔坐标系均匀网格下,模拟了运动圆柱绕流问题.结合非平衡外推思想,提出了一种新的预估格点分布函数的方法:通过"圆柱表面垂直方向附近的流场内格点的密度和圆柱的速度"构造平衡分布函数,并将其作为新生成格点的分布函数.利用对绝对误差的频谱分析技术,与现有两种方法(基于平均和预估思想)对比结果显示:新提出的方法在具有更高的精度的同时,可以保证仅需要流体域内较少的流动信息,从而为流体内的颗粒碰撞等问题提供了有利条件.通过误差频谱结果,进一步对相应方法中的误差根源进行了讨论,为进一步改进方法提供了依据.对相同雷诺数下加大一倍流场区域的计算结果表明,加大网格可以减小升阻力误差在低频时频谱幅值.     

正交三维扫描测头标定的多区域变参数法研究

针对正交三维扫描测头的3个探测方向间存在着相互干涉,即耦合的问题,提出了一种基于多区域变参数系数矩阵的正交三维扫描测头标定方法.运用3×3系数矩阵对测头进行标定,该方法依据测头变形量的正负将标准球划分为4个基本区域,通过控制测头接触标准球上不同区域中的若干探测点,在每个探测点上向标准球球心方向连续步进测量,利用两者变化量之间的关系建立标定方程,运用最小二乘方法确定出4个标定矩阵,实现了正交三维扫描测头的高精度标定.采用2种方法对标定结果进行了实验验证,实验结果表明,多区域变参数系数矩阵的标定方法是可行的,具有标定快速、准确的优势,为正交三维扫描测头的高精度测量奠定了坚实的基础.     

基于格子Boltzmann方程的大涡模拟对湍流时空关联性的研究

将格子Boltzmann方程和大涡模拟(LBE-LES)相结合,提出适应于格子Boltzmann方法(LBM)的涡黏性亚格子尺度模型,开展均匀各向同性湍流时空关联性的研究.采用D3Q19格式计算湍流的三维能谱、湍动能耗散率和其它高阶统计量,与实验和直接数值模拟结果的比较表明,该模型比传统涡黏模型有明显改进.考察了不同亚格子模型预测湍流频率波数能量谱的能力,结果表明,尺度涡产生的横扫作用是造成小尺度涡时间去关联的主要因素,不同波数的频率能量谱之间有一定的相似性,横扫速度是描述湍流频率波数能量谱的特征量.