集中涌出瓦斯在通风网络中运移的三维LBM仿真

为了研究瓦斯在巷道某处集中涌出后的运移规律，提出集中涌出瓦斯在通风网络中运移的三维LBM仿真方法。应用速度、浓度双分布格子Boltzmann方法（LBM），分别建立了瓦斯运移速度和浓度三维LBM模型。由于逆风网络复杂，力加侠运行速度，计算过程采用三维分头耦合算法。该算法将每个巷道看成一含独立的块，各巷道分别独立并行她计算，只在巷道壁面处交换数据，从而提高运算速度。模拟实例表明，用该仿真方法可得到集中涌出瓦斯在通风网络中蔓延的直观信息和速度、浓度等大量数据；可以得到每条巷道瓦斯浓度峰值个数、瓦斯浓度峰值大小、位置和到达的时间，从而提供有效避开瓦斯浓度峰值的方案。     

基于格子Boltzmann方法的建筑自然通风仿真

为了研究建筑内自然通风条件下的气流流动规律和预测气流分布状况,在建筑流场低速不可压假设下,构建建筑自然通风的格子Boltzmann二维仿真计算模型,把整个建筑流场分为室内区域和室外区域;对于低雷诺数情况,提出了基于D2G9的建筑流场LBM仿真模型;对于高雷诺数建筑流场,提出了建筑流场LBM-LES仿真模型;对建筑平直墙壁用反弹格式,而对于弯曲墙壁采用曲边界格式。最后使用该方法分别计算雷诺数Re=500和Re=5000自然通风建筑流场的气流分布,并把该模拟结果和Fluent 6.1软件模拟结果进行了对比分析,证明该方法是一种行之有效的建筑流场仿真方法。     

基于元胞自动机的地下矿火灾蔓延仿真方法

提出了基于元胞自动机模型的地下矿火灾发生时火灾在巷道网络系统中蔓延的可视化仿真方法。在该方法中,用元胞自动机模型描述地下矿巷道网络系统,用元胞来描述火焰蔓延能量单元,该单元用火焰温度、蔓延速度、烟雾浓度和有毒气体浓度等状态参数来描述。在仿真过程中,可以获得大量关于火灾蔓延、灾害动态、灾害严重程度及其可行的调控方法。该方法将时间、空间和系统行为有机地结合起来,在形象、直观、真实的条件下完成火灾在巷道系统中蔓延的仿真。     

一种三维地形与疏浚绞刀虚拟生成方法

介绍了自主研发的三维地形与疏浚绞刀仿真系统.系统用数据分块与四边形网格表示三维地形,并建立了疏浚绞刀的三维模型及其隐式曲面方程,然后用绞刀包围盒求得碰撞的四边形网格和精确的碰撞点.仿真结构表明,该方法能够满足疏浚地形的实时性要求和符合绞吸土壤产量的计算精度要求,系统计算量小,速度较快.     

高超声速飞行器并行仿真方法研究

高超声速飞行器的系统仿真是一个多物理场高度耦合的过程,仿真过程中,需要完成大规模数据的迭代计算.目前大多采用分布式仿真的方法,但这种方法对于计算效率的提高不明显.为了有效提高计算效率,基于高性能计算机集群系统,分别对网格并行方法和模型并行算法进行了研究,提出了气动流场高效并行仿真解算方法、分区边界数据交换方法以及并行负载均衡技术,并在高超飞行器的系统仿真中进行了验证,验证结果表明,计算精度满足要求,求解方程的速度较快,工程应用效果较好.     

地下煤矿瓦斯渗出、运移与积聚过程仿真方法

提出了基于元胞自动机模型的地下煤矿生产过程中瓦斯渗出后在巷道网络系统中运移和积聚的可视化仿真方法。在该方法中,用元胞自动机模型描述地下矿巷道网络系统,用瓦斯元胞来描述从工作面煤壁、采落的煤堆、围岩和采空区渗出的瓦斯能量单元;用格子元胞描述巷道格子及其状态,这些格子元胞均用瓦斯运移速度和瓦斯含量等状态参数来描述。在仿真过程中,可以获得大量关于瓦斯渗出、运移、稀释、积聚和排放等动态信息以及瓦斯积聚区域形成及其严重程度的量化指标及其可行的调控方法。该方法将时间、空间和系统行为有机地结合起来,在形象、直观、真实的条件下完成积聚在巷道系统中渗出、运移和积聚的仿真。     

飞行视景仿真中三维大地形的生成

如何既逼真的实现三维大地形的可视化,又消耗尽量少的系统硬件资源,是飞行视景仿真必须克服的问题.从飞行仿真中三维地形显示的特点出发,以我国东南部某地区的DEM(数字高程模型)数据块及其航拍照片作为原始数据,采用先生成测试地形,再实现全部大地形的方法,通过设置3个级别的LOD和采用地形转换、网格简化及地形分块技术,采用三维建模软件Creator生成了一块400×400km2的大地形,满足了飞行仿真的需求.     

阶背车尾流结构的数值模拟分析

尾流结构对高速行驶车辆的经济性、操纵稳定性和安全性存在直接影响.建立典型阶背车仿真模型,在计算区域内进行网格划分,为提高分析精度对模型尾部进行网格加密.采用计算精度和稳定性较高k-ε标准双方程模型,对流项采用三阶迎风格式离散,压力速度耦合采用SIMPLE方法.对相同尺寸的实体缩尺模型进行风洞试验研究,结果表明:经过模型上表面气流在后视窗前缘发生分离,部分气流在后视窗与行李厢盖板之间的区域内形成回流,部分气流在行李厢盖上再附着并分离脱落;在压差作用下分离流与来自模型两侧的气流共同形成旋向相反的尾部涡流,随着距离的增加旋度逐渐减小,并在距模型尾部三倍车身长度附近涡流基本消失.     

基于滞后补偿的磨煤机出口温度仿真模型的研究

钢球磨煤机中储式制粉系统具有多变量、强耦合、强非线性、工况变化大等综合复杂性,建立其仿真模型是进行先进控制方法和策略的基础.目前的磨煤机机理模型由于使用简化的磨煤机平均温度代替出口温度,因此该模型动态特性与实际过程相差较大.针对上述问题,提出一种新型的磨煤机出口温度的仿真模型结构,通过纯滞后补偿环节将磨煤机温度传递过程中的时滞特性纳入机理模型,并采用相关分析方法,确定滞后时间常数.采用现场实际数据建立上述模型,实验结果表明该仿真模型显著提高了磨煤机出口温度的精度.     

基于传热增广模型的轨迹优化与防热结构分析

在考虑飞行器结构温度约束的轨迹设计问题中,采用一般约束热流密度的轨迹优化模型存在反复迭代、不能考虑轨迹、传热之间耦合关系等缺点.针对这些问题,提出一种传热增广的轨迹优化模型.利用空间差分将传热方程转化为一阶微分方程组,与运动方程组成传热增广的系统状态方程,从而能在轨迹优化中对结构温度直接进行约束.算例仿真说明了基于增广...     

矿井巷道的MIMO无线信道建模与性能仿真

矿井巷道电波传播环境非常复杂,建立MIMO无线信道模型有助于将无线通信技术应用到煤矿井下。针对矿井巷道中MIMO无线传输环境,提出一种随机独立的MIMO信道,然后根据矿井巷道的富散射环境,对该信道矩阵进行修正,建立了两种空间相关的MIMO信道模型。文章对包含完全独立路径的瑞利信道模型的奇异值和信道容量进行了分析比较,并对不同信道模型下的系统性能进行了仿真。仿真结果与文献的实测结果对比说明建立的模型不失一般性。

Abstract：

The radio propagation situation is very complex in mine laneway,so it is important to establish an efficient MIMO channel model for applying wireless communication technology to coal underground.A stochastic MIMO channel model was proposed firstly based on wireless propagation environment in mine tunnel,and then two spatial correlative channel models were established through correcting channel matrices based on abundant scatter environment.The singular values and the channel capacity obtained with a Rayleigh channel model were compared,and system performance of different channel models were simulated.The simulation results indicate that the established channel models are feasible by comparing with measurements results.     

井下机车运输调度的资源分配模型及无死锁优化调度

对井下机车运输系统进行无死锁调度和性能优化, 首先, 建立三种不同调度策略下的资源分配Petri网模型, 设计对应调度策略下无死锁标识的最大边界设置算法, 证明了调度策略在最大标识边界设置下的无死锁性. 然后, 以最小化时耗和能耗为优化目标, 利用遗传算法, 采用变迁标号的自然编码方式, 通过检查变迁的引发条件检测染色体的可行性, 修复不可行的染色体使其对应的调度满足资源约束, 从而保证了算法所利用的所有染色体均可对应系统的可行调度, 最后进行实例仿真. 设计的无死锁调度的最大标识边界设置算法和遗传算法为井下机车的运输调度提供了可靠的理论基础.     

基于CA的可降解药物控释系统建模与仿真

建立了基于元胞自动机（CA）的生物可降解材料药物控释系统的释药模型，并对基于表面降解材料的基质型以及多控体微型生物可隆解材料药物控释系统分别进行了释药过程的计算机仿真，解决了目前存在的药物释放数学模型只能处理边界条件相对简单的几何结构的问题。结果表明，该模型实现了对上述两种类型药物控释系统的瞬时释药特性的描述，为药物控释系统的优化设计提供了一种新的途径。     

基于频散特性的杆中超声波传播仿真

针对超声实时在线检测中缓冲杆应用的局限性,以无限长杆的频散特性为理论基础,利用有限长杆的端面边界条件,分别以应力关系和应变关系为系统函数,建立了超声波在有限长杆中传播的系统模型。通过在杆端面施加激励,借助系统传输模型,获取回波信号,并与实验进行对比,验证该方法的正确性。同时得出了超声波在有限长杆中传播产生的多次回波的重复周期与杆半径之间成正比的关系。     

考虑模糊不确定的地铁货运系统成网布局规划

为解决不确定条件下依托地铁开展城市地下物流的网络设计与优化问题,提出双层地铁-货运系统(metro-based underground logistics system,M-ULS)设施构成,建立地下货运环境效益期望下的M-ULS网络流量配置模型,以综合成本和系统利用率为目标,构建M-ULS网络选址-分配-路径模糊随机规划模型并提出其线性精确化方法,设计离散二进制混沌遗传粒子群算法和精确算法进行组合寻优。结果表明：与确定性情景相比,模糊随机情景下的M-ULS最佳布局方案更加保守,地下物流的环境外部效益可以抵消10%～12%的网络建设运营成本。     

基于三维地质模型的TBM施工动态可视化仿真

针对TBM施工涉及因素众多、地质条件复杂的特点,提出将三维地质建模技术引入施工仿真,对基于三维地质模型的长隧洞TBM施工进行动态可视化仿真研究.构建了TBM施工区域三维地质模型;全面考虑地质因素的影响,按照不同岩性条件选取参数并建立仿真模型,进行隧洞TBM施工过程仿真分析;根据仿真成果将施工信息与三维动态面貌进行耦合,实现基于三维地质模型的TBM施工过程动态可视化.实例分析表明,该方法改变了仿真结果传统的表现模式,为全面地掌握长隧洞TBM施工过程提供一种新的分析工具.     

基于地面反射特性的微光视景生成技术研究

研究了光照条件、气象条件和ICCD相机特性等因素对微光成像的影响,建立了微光视景生成的数学模型,包括:地面反射特性模型、大气传输模型、ICCD相机特性模型和噪声模型,针对地面光谱反射特性对微光图像对比度的影响,提出了基于地面反射特性的微光图像仿真方案,并在此基础上研制了一个完整的蕴含LOWTRAN7计算内核和ICCD后段仿真的微光视景生成系统。仿真实验结果说明了该方案的有效性。