稳定点电流源场三维有限差分正演模拟

文章阐述了用有限差分模拟计算三维稳定点电场的原理,提出了可以节约内存,提高运算速度的剖分网格,差分格式和超松弛迭代数值解的计算方法。并采用解析法计算点电源在均匀大地条件下产生的正常电位场,用有限差分计算异常地电异常体引起的异常电位场,进而得到实际电位场,简化了三维地电场数值模拟的问题,并且有效地控制了模拟计算精度。     

并排方柱绕流的大涡数值模拟及显示

采用大涡模拟的方法对雷诺数为7.5×105并排双方柱绕流流场进行了数值模拟,并对所采用的模拟方法进行了实验验证.利用有限体积法和SIMPLE算法计算程式,对双方柱三维物理模型求解不可压缩的N-S方程.计算得到了方柱绕流的速度场和涡量场以及不同时刻的速度分量分布情况.对方柱后速度场、涡旋形成、脱落以及波动性等问题进行了分析,结果符合物理学规律.     

用有限体积法计算叶轮机械内三维粘性流动

用数值计算方法研究离心叶轮内流场的三维粘性流动.在流场计算中,利用有限体积法对三维N-S方程组进行差分离散,并应用SIMPLER算法来求解.在流场计算的基础上,应用速度矢量图等后处理方法来显示和研究湍流的存在与发展.并将数值模拟的结果与实验数据进行对比和分析.两者相符表明了该数值模拟的有效性.     

用模拟电荷-小波法计算含有电位悬浮导体的电场分布

提出了用模拟电荷－小波分析法计算含有电位悬浮导体的静电场边值问题,给出用模拟电荷－小波分析法计算这类边值问题的具体计算公式,理论分析和实例计算结果表明,用模拟电荷－小波分析法计算含有电位悬浮导体的静电场问题,既可以提高计算精度又可以节省时间,是一种非常有效的计算方法,可以很方便地应用于静电场工程问题的设计与计算。     

井地电法的三维正反演研究

通过简化井地电法模型为垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质模型,利用三维有限元法实现了垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质电场的正演计算。应用非线性阻尼最小二乘迭代算法实现了地表电位数据的地下目标层电阻率反演,通过简化模型对相应计算程序进行了检验,证实了程序的可靠性。用给定模型正演得到的地表“理论合成数据”来反演地下异常体,并对数据测量范围和干扰水平对反演的影响进行了讨论。该研究可为提高井地电法反演质量提供部分理论指导依据。     

井地电法的三维正反演研究

通过简化井地电法模型为垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质模型,利用三维有限元法实现了垂直有限长线电流源作用下的三维地下介质电场的正演计算。应用非线性阻尼最小二乘迭代算法实现了地表电位数据的地下目标层电阻率反演,通过简化模型对相应计算程序进行了检验,证实了程序的可靠性。用给定模型正演得到的地表"理论合成数据"来反演地下异常体,并对数据测量范围和干扰水平对反演的影响进行了讨论。该研究可为提高井地电法反演质量提供部分理论指导依据。     

低压铸造充型过程的数值模拟技术

论述了低压铸造充型模拟的数学模型,由于低压铸造充填速度较慢、充型平稳,因此充型计算采用层流模型.采用SOLA-VOF算法对模型进行求解, 其中SOLA 法用于求解流体的速度场和压力场, VOF法用于处理自由表面.采用UG软件进行铸件三维造型,采用ProCAST软件进行网格划分,对叶轮的充型过程进行了模拟,并通过对叶轮的浇注试验,验证了低压铸造充型的数学模型及算法在保证模拟精度、提高计算效率上的有效性.     

基于APDL的隧道直流聚焦电场仿真

结合隧道直流聚焦地质超前预报电法技术,选取掘进机数个刀头作为主电极,通过刀盘的旋转进行扫描模式的地质超前探测,预测掘进掌子面前方潜在灾害体.采用ANSYS参数化设计语言(APDL)进行二次开发,对聚焦电场进行有限元仿真,求解不同地电条件下的三维电阻率模拟的异常特征,同时观察稳定电流场的变化.结果表明:该方法能实时、直观、准确反映出隧道掘进掌子面前方异常地质体的位置,有效减少旁侧干扰物对探测结果的影响.     

关于“电动势”的教学

<正> 电动势是“电磁学”教学中的一个难点.如何解决这个难点,我在这里谈点看法,不当之处,请指正.一、非静电力稳定电流场和静电场都是稳定电场,都有势存在,性质十分相似,但也有差别、根本的区别在于:要维持稳定电流场,必须有能量的连续损耗和补充;而在静电场中,任何能量的转换都不会发生,因为在静电场中,电场力沿闭合回路移动电荷所做的功为零.     

均匀大块导电介质的电阻计算

利用稳恒电流场与静电场的对偶性，通过几个例子，求解均匀大块导电介质的电阻计算问题，探讨了建立物理模型应该注意的问题。     

同轴矩形电位分布的数值模拟方法

在用高斯定理计算电磁场时,往往只有当电荷(或电场)对称分布时,才有解析解,但在实际应用中,绝大多数的问题不能满足这一条件。为此,以同轴矩形槽电位分布为例,将数值计算的方法应用于不能直接用高斯定理解决的问题中,通过模拟仿真,获得了满意的结果。     

电阻层析成像(ERT)敏感场的仿真计算

采用有限元法对电阻层析成像(ERT)敏感场进行了分析,并与两种简单媒质分布情况时正问题的理论解作了对比,仿真计算结果与理论解吻合较好,节点电压均方根误差为319%和039%.结果表明,有限元法能更好地模拟ERT电极尺寸和敏感场,解决了用解数学物理方程法难以求解复杂媒质分布的ERT敏感场的问题,为研究ERT敏感场特性和成像算法等提供可靠的分析工具·     

采用相对电参量计算铝电解槽的电流场

本文提出一种采用相对电参量计算铝电解槽电流场的方法,将铝电解槽中电解液电流场的计算归结为给定总电流的位场边值问题,铝液电流场归结为第二类边值问题.文中引用相对电压和电位以及相对电导的概念,无需精确地测定电解槽边界电压和电解液、铝液的电导率,即可求解这两类问题,并可提高计算的精度.     

稳态不可压流计算方法在稳恒电磁场中的应用

从流体力学和电磁学的相似性出发,揭示了稳态不可压缩流体流动方程、稳恒电场方程和稳恒磁场方程在数学表达上具有相似性,均可用对流项,扩散项和源项来表达.而且在数值求解中也存在类似规律,可利用计算流体力学中对对流项和扩散项的处理方法来处理电磁场方程中的对流项和扩散项.通过分析上(下)风格式与向前(后)差分格式的数学意义和物理意义,提出采用上风格式和下风格式能求解电荷运动问题,而上风格式能求解流体力学问题.     

静电场中导体电荷分布分析

解决导体在静电场中的问题,必须清楚因静电感应引起的电荷、静电场的分布情况,其电荷、静电场的分布可根据静电平衡的性质,电场线的性质以及高斯定理讨论分析及推导,从而解决实际问题.     

应用边界元法计算真空中7针状电极系的场分布

根据7针状电极系上的电势,利用边界元积分方程建立以针状电极系线电荷密度为未知量的离散方程,通过求解线性方程组计算针状电极系上线电荷的不均匀分布.由针状电极系上的不均匀线电荷分布计算真空状态下空间任意一点的电势分布,实现了由边界元法对7针状电极系场分布的数值计算.     

地下电波法在深层地下物探中的应用研究

采用矩量法研究了有耗媒质中有限长圆柱对称天线的辐射特性及三维金属地质目标散射特性.首先推导了有耗媒质中圆柱对称天线的海伦积分方程;然后利用等效原理建立导体表面的电流积分方程,并采用伽略金方法将积分方程组转化为矩阵方程组,求解出散射体表面的等效电流分布,计算出其散射场;最后以典型散射体为例,进行了仿真计算分析.数值计算结果表明,采用矩量法所得的数值计算结果与Ansoft HFSS仿真的结果具有良好的一致性,验证了理论分析的正确性与程序编制的可靠性.因此该方法在深层地下物探研究中有一定的理论和应用价值.     

钻孔地质雷达天线收发信号数值模拟

为了解决钻孔地质雷达数值模拟中天线长度的影响,通过理论推导和数值计算研究天线中电流于电压的相互转换。对于发射的信号,首先根据激发的电压与的卷积得到天线中电流的分布,从而得到计算区域的电场;对于接收信号接收天线处的电场与卷积得到该无限小的天线电流强度,然后根据天线长度对其进行积分得到天线总电流的大小,与接收天线的负载电阻相乘即可得到该时刻接收到的电压大小。结果表明:接收信号波形与发射信号波形基本相同。证明了在考虑天线长度的前提下,根据文中算法得到的收发信号表达式是准确的。     

电接触合金材料导电率的三维有限元分析

提出了一种计算多相合金电导率的数值模拟方法，采用有限元技术模拟电流流过导体时具有分布特征的电流场，各单元的组分随机产生以模拟实现的合金，通过计算全部单元中的总损耗来确定合金材料的等效电导率，在建立标量电位分析三维电流场有限元分析模型的基础上，以CuCr和AgW等合金为例计算了不同组分时电接触合金材料的电导率，并探讨了气孔率对电导率的影响，给出了不同组分时的电流场分布，计算结果与标准值的比较证明了模型的有效性。     

激波诱导圆柱运动数值模拟

该文采用基于含有运动边界自适应非结构网格点的显式有限体积方法求解Euler方程，提出了一种运动边界的数值处理方法，对激波诱导的圆柱运动进行了数值模拟。由于物体的运动，物体边界附近的网格将发生变形。对运动边界附近严重变形的网格采用局部网格重新生成的方法进行处理。采用HLLC方法来处理运动边界问题，计算并比较了气流流过静止圆柱和圆柱在静止流场中运动2种情形。结果表明，应用HLLC方法处理运动边界是可行的。