锆板轧制模拟的显式动力与隐式静力有限元法比较

针对用作核燃料元件金属包壳的锆合金板建立三维有限元模型,分别运用显式动力与隐式静力有限元法实现了轧制加工的数值模拟.对两种模拟方法下轧制后工件的几何尺寸、接触面上的轧制压力分布等计算结果进行了分析与比较.研究结果表明:通过选取合理的质量放大因子,显式算法的计算效率远高于隐式算法;而隐式静力方法的计算结果比显式动力方法更加平滑;在轧板中部和远离接触表面处,两种方法所得轧制后工件的尺寸吻合得很好;并且两种方法所得稳定轧制阶段的工件表面接触压力分布总体上较为吻合.所做工作可为核燃料元件轧制数值模拟方法的合理选取提供参考.     

面向高性能计算平台的脑科学仿真技术研究

近年来,脑科学研究成为了热点研究领域,欧盟"人脑计划"、美国"尖端创新神经技术脑研究计划"、日本脑计划的相继提出标志着脑科学研究进入了研究高峰期.高性能计算机经过数十年的发展,计算性能的提升日新月异,应用的范围越来越广.本文结合当下脑科学研究热点生物神经网络以及高性能计算平台TH-1A(天河一号)的计算优势,在TH-1A上部署了神经网络模拟软件NEST,对用NEST构建的神经网络进行了内存占用和可扩展性分析,测试了单计算节点最大仿真规模,发现了NEST软件自身的一些瓶颈,并提出了改进的想法,进而实现了对大规模生物神经网络面向高性能计算平台的仿真研究工作.     

Helmholtz方程的指数函数法多波解

在线性近似下,Helmholtz方程能够描述小尺度大气声波波动.因此分析小规模大气声波波动特性,必须对Helmholtz方程进行求解.大多数求解Helmholtz方程的方法是在某些边界条件和初始条件下进行的,而边界条件和初始条件本身就是在假设、近似的基础上得到的,且会使得计算过程复杂和计算量变大.指数函数法具有多个自由参数是求解非线性问题精确解的一种十分有效、直接的工具,且在求解时不要考虑边界条件和初始条件,对函数进行指数和双曲正切变换的共同作用可近似为线性变换.基于上述思想,本文首先对Helmholtz方程进行反正切变换,将其转化为非线性方程,其次进行单波解、双波解和三波解的假设并对其进行了求解,最后,利用次声波和可听声波对单波,双波和三波解进行了3维空间和2维平面的数值模拟.结果表明,求解方法简单、直观,且在线性近似下,不同频率的声波具有不同的传播特性,双波、三波沿着各自的方向传播,互不干扰.     

基于离散元法的输送机优化设计软件研制

通过基于离散元法研制了输送机工作过程及其性能分析软件.该软件可在输送机的设计阶段,由输送机的CAD模型(CAD软件设计图)进行输送机工作过程的动态仿真,分析输送机的工作过程及性能.通过改变输送机的CAD模型,分析评价不同结构及尺寸输送机的性能,实现输送机结构及尺寸参数的优化,为输送机的研究和设计提供一种新方法和新手段.     

下凹型内孤立波沿台阶地形演化特征试验

通过大型分层流水槽中下凹型内孤立波沿台阶地形演化的试验模拟,认识我国南海东北部内孤立波沿海底突变地形传播的规律。利用分层染色标识法显示内孤立波与台阶地形作用过程中的特征变化,采用多点组合探头阵技术对其结构进行定量测量。研究表明:突变地形作用导致内孤立波波幅在台阶附近显著增加,使内孤立波波形变陡并出现尾部波列和极性转换等现象。     

长江河口盐度监测布局研究

长江河口盐度监测是管理河口淡水资源与保障城市用水安全的重要基础工作之一,观测资料为水库取水调度、沿岸涉水工程的规划等提供依据.架设于河口区域的水文监测站及浮标是长江河口长时间序列盐度资料的主要来源,对研究长江河口整体上的盐度分布和输运过程、指导水库安全调度等具有重要的科学意义和应用价值.通过数值模拟结果和观测资料,分析了长江河口盐度分布的时空变化规律,并结合长江口盐度站网功能需求分析与监测要素,提出长江河口盐度监测站点布局的思路,对河口盐度监测的整体性、空间均衡性和对重点研究区域的站点架设进行科学合理的规划.     

赤泥使用石灰窑尾气脱碱的模拟实验

通过对山西某铝厂赤泥的基础特性分析,提出用含CO2为20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱模拟实验。热力学分析表明利用石灰窑尾气脱碱是可行的,而实际影响脱碱的主要为动力学因素。实验以脱碱率为指标,分析液固比、CO2体积分数、CO2摩尔比、搅拌速度和反应温度5个因素对赤泥脱碱率的影响。研究结果表明,合理的脱碱工艺参数为:液固比8mL/g、CO2体积分数20%、CO2摩尔比40、搅拌速度400r/min和反应温度60℃,该工艺条件下的脱碱率为31.10%。实验结果表明,可以利用含CO2为20%左右的石灰窑尾气对赤泥进行脱碱处理,该工艺能脱除赤泥中的可溶性碱,符合"以废治废"的循环经济理念。     

尾矿坝变形细观力学机理的颗粒流数值模拟

以新建四川省盐源县平川铁矿黄草坪尾矿库为工程背景,通过堆坝模型试验与室内土工试验,获得尾矿坝干滩面几何特征、颗粒分布规律及尾矿力学性质。基于离散元理论,采用PFC2D数值模拟软件进行双轴试验,与土工试验结果对比,得到尾矿细观力学参数,并分析尾矿坝颗粒接触力分布、颗粒位移与坝体结构变形特征。结果显示:1)初期坝中颗粒间接触力较大,形成的力链大致呈45°倾斜向上;坝体尾矿颗粒接触力随着埋深的增加而增大,在基岩凸起处接触力较大且集中。2)初期坝颗粒位移不明显,堆积坝少数尾矿颗粒沿坡面向下滚动,具有较大位移;尾矿堆积坝存在较为典型的滑移面,滑移面上部区域颗粒位移较大。3)初期坝结构变化不明显,尾矿堆积坝中靠近初期坝内坡面附近结构变形显著。     

基于大规模实验的低压脱扣器电压暂降脱扣特性研究

结合国标GB/T17626.11—2008和国内外相关研究成果,设计了低压脱扣器电压暂降脱扣特性的实验方案,搭建了相应的实验平台,对当前市场上主流的10种型号低压脱扣器进行大规模实验,测试了低压脱扣器在不同电压暂降幅值、持续时间、相位等特征量组合作用下的脱扣特性,发现电压暂降幅值、持续时间及相位共同决定低压脱扣器的电压暂降脱扣特性.通过对实验结果进行极值化处理,采用曲线拟合方法,分别从相位、幅值维度上形成幅值与持续时间、相位与持续时间之间的函数关系,建立了低压脱扣器的电压暂降脱扣特性模型.     

发动机用平板型空滤器流动阻力特性分析和改进

为减小平板型空滤器流动阻力以增大进气量,对平板型空滤器流动阻力特性开展了实验研究,获得了空滤器流动阻力随流量变化的规律和阻力构成成分。阻力随流量的增大而加速增大,滤芯阻力约占整个空滤器阻力的一半,入口流量为120m3/h时,总阻力为915.3Pa,滤芯阻力为426.4Pa。在实验获得滤芯阻力参数的基础上,提出采用多孔介质跃升模型对平板型空滤器内部流场开展三维数值仿真分析,结果表明,仿真结果与实验结果比较吻合,最大误差为5.67%。滤芯阻力同样约占整个阻力的一半,另一半阻力主要为出口处阻力,其余壁面阻力约占15%。最后,在实验和仿真分析的基础上,提出了改进模型并进行了仿真分析。结果表明,改进模型阻力有较大程度的下降,入口流量为120m3/h时,总阻力为588.2Pa,较原始模型下降了32.2%;增大空滤器流通横截面积是减小阻力以增大进气量的有效手段,改进空滤器壁面的平滑性是补充措施。