动态起伏海面上低飞目标电磁散射Doppler频谱的有限元-区域分解法数值模拟

提出了基于有限元-区域分解法(FEM-DDM)的双级准静态方法, 数值模拟分析了二维风驱动态海面上低飞目标的Doppler (DP) 频谱. 快速运动目标的DP模拟需要在极小的时间尺度上进行, 巨大的运算量要求很高的单位时间步长运算速度. 利用频域的FEM-DDM, 海面低飞目标的有限元计算只需在其所属的DDM子区域进行, 而目标与其他子区域海面的相互作用通过DDM耦合矩阵精确描述. 缓变的动态海面则在大的时间尺度上进行模拟, 此时有限元计算遍历所有DDM子区域, 提取海杂波谱. 数值结果首先同前后向迭代法以及现有文献中的海杂波谱做了一致性验证. 接着模拟并分析了不同海况、有无舰船目标的情况下海面上低空飞行目标的时域回波、Doppler频谱及其与目标飞行高度、观测角等特征参数的关系.     

大范围粗糙海面上舰船与低空目标电磁散射的区域分解计算

提出了电磁波低掠角入射大范围二维粗糙海面上舰船与低空目标双站电磁散射的有限元区域分解方法. 建立了含共形匹配层吸收边界的区域分解法耦合边界条件,用内视法导出了相应的耦合矩阵. 在PC机上未知数求解能力达到百万数量级,对粗糙海面与目标的散射模拟规模远大于已知的快速数值方法. 该方法不仅大幅度节约内存,在运算速度上亦优于未分区的有限元方法. 数值计算同现有的前后向迭代法、广义前后向迭代法作了一致性验证,实现了大范围粗糙海面上舰船与低空目标的双站散射与海况和目标特征参数关系的数值模拟.     

超电大尺寸目标的电磁散射预报技术

面向舰船等武器平台的电磁隐身设计与预报,近年来,深入开展超电大尺寸目标的电磁散射预报关键技术研究,综合运用计算电磁学、电磁散射理论和相关波动理论,开展超电大尺寸目标电磁散射仿真与测试等相关技术研究,技术成果成功应用于多项工程的电磁散射预报与设计。     

电大三维非均匀介质体散射特性的快速分析

在体积分方程矩量法(VIE-MoM)中,采用多层快速多极子技术(MLFMA)并结合近场预条件技术,快速分析电大尺寸三维非均匀介质目标的电磁散射特性.在实施MLFMA加速技术的基础上,选取系数矩阵中近场耦合元素构造出具有近似对角特征的稀疏化矩阵,对其求逆快速构造预条件因子,用以加快GMRES迭代收敛速度.通过电大尺寸介质平板算例验证了MLFMA计算程序的正确性及其在节省计算时间和内存需求方面的明显效果.对非均匀半球壳介质体和三层非均匀介质平板的RCS进行了计算,采用上述预条件技术,收敛计算效率分别提高了87%和42%.数值结果表明,采用MLFMA结合预条件技术的VIE-MoM,是解决快速分析电大尺寸非均匀介质体散射问题的有效途径.     

非均匀介质的三维渗流有限元模型

为检验地下止水设施的止水效果，推导了不均匀介质中各向异性三维渗流方程，将饱和流动与非饱和流动的控制方程写成统一的形式，实现了三维空间问题的渗出面的迭代求解法，对通过任意断面的渗透流量的求法提出了新的见解，推导出有限元数值离散格式。对得到的非线性离散方程，用隐式和二阶精度的时间积分法进行计算。采用向量化的共轭梯度法求解大型稀疏线形方程组，具有计算速度快、占用机器内存少之优点。对复杂三维渗透流问题的实际计算，表明本研究可为江河堤防的防水施工和安全检测提供一个科学的工具     

广义粘性非粘性耦合方程的一种区域分解法

考虑粘性和非粘性Ｓｔｏｋｅｓ方程的一种耦合方式，给出正确的交面转换条件．并引进一种区域迭代方法，证明其收敛性．     

基于Robin界面条件的非重叠区域分解法

描述了一个Neumann模型问题,分析其基于Robin边界条件的非重叠型加性区域分解法.在使用可变参数循环的情况下,给出了算法的微分和有限元离散两种形式及其收敛性质.数值结果表明,适当选取Robin参数,可大大加快算法的收敛速度.     

均匀介质体散射的不同面积分方程组合形式的精度和效率研究

针对不同组合系数对最终离散方程的计算精度和效率的影响这一研究缺失,系统分析和数值研究了不同组合系数对最终组合离散方程的计算精度和效率的影响.提出了组合系数选择的一般原则,给出了近来公认较好的积分方程组合形式JMCFIE的更优组合系数.数值实验表明,优化组合系数后的JMCFIE在保持高精度的同时,比以往通常JMCFIE具有更快的收敛速度.     

利用有限元法进行电力变压器绕组电动力的分析计算

利用有限元算法分析了三相电力变压器绕组各线匝在不同运行模式下电磁力的振动 ,并用电路参数的不同取值对应变压器的不同运行模式—空载、常态和短路 .分析结果表明 :内绕组在径向受到压力 ,外绕组在径向受到张力 ,内、外绕组轴向电磁力比径向力小很多 ,而相邻线饼或线匝间由于电磁力的原因存在相互挤压 .尤其在短路条件下 ,巨大的电动力将使变压器线圈产生变形 ,其局部或整体受到破坏 ,最后导致变压器发生故障     

接地系统电感的三维有限元计算

从磁场能量的角度出发，采用电磁场有限元的计算方法，给出了接地系统电感的更为有效的计算方法，该方法克服了用计算导体在空气中的电感方法求接地系统电感的不足，不仅考虑了接地导体中电流分布对电感的影响，同时还考虑了土壤中的扩散电流分布对接地系统电感的影响，分析了注入电流的频率对接地系统的电感影响，计算结果表明，频率的变化对接地系统电感的影响小于对空气中导体电感的影响。     

应用有限元法预计泵壳铸件的缩孔缩松和热裂

应用有限元法对核电站主循环泵壳铸钢件进行了二维温度场及应力场数值模拟,预计了铸件中的缩孔缩松和热裂。实际浇铸试析的解剖结果与数值模拟结果基本相符。同时对拟定的泵壳铸件工艺方案进行了评价。     

用修正塑性节点法进行弹塑性有限元分析

提出了修正塑性节点法,即把在单元域内满足的塑性流动法则放松为仅在单元节点上成立,采用节点处的塑性参数△λ来构造出单元内部的塑性应变场,通过变分原理推导了非线性有限元公式.该方法既保留原方法计算效率较高的特点,又考虑了原被忽略的单元内部塑性变形的影响,使有限元模型更符合实际情况.实例计算与实验结果及文献符合很好.     

模拟夹层的大变形有限元等厚节理单元模型

利用大变形有限元基本理论,提出了模拟夹层的大变形有限元等厚节理单元模型,并推导了其相关的大变形有限元计算公式,解决了夹层的大变形有限元模拟计算问题.     

三维纤维梁单元增量非线性有限元分析

以三维连续体介质力学和虚位移原理为基础,推导了增量更新拉格朗日(UL)列式,此列式中保留了大位移增量刚度矩阵项,并对此刚度矩阵进行修正使其成为对称矩阵.根据增量UL列式,推导出小应变、大位移、大转动三维纤维梁刚度矩阵.该梁单元的刚度矩阵考虑了复合材料非线性、大位移、大转动高度几何非线性.该单元采用平截面假定,忽略剪切变形的影响,以轴线节点的位移表示截面上任意一点位移.根据以上理论编制了分析程序,通过对几个算例分析,证明该方法的精确性、通用性.     

用FD—TD法计算吸波涂层的电磁波散射

建立了适合于复合材料吸波涂层的时域有限差分方法。通过计算吸波涂层的电磁波散射问题算例,并将计算所得数值解与解析解进行比较,论证了该算法的正确性。     

三维复杂目标近区散射场的计算

针对复杂目标近场电磁散射特性问题,应用有限元全波数值方法计算复杂目标在赫兹偶极子辐射球面波照射下的散射特性. 由于有限元方法所计算的区域有限,为精确获得目标近区散射场,通过已得输出面上电流源和磁流源,推导得出空间中任意位置处的散射电场严格表达式,并将其用于计算复杂目标的近区广义雷达散射截面. 通过数值试验验证该严格计算公式的正确性,展示该方法对复杂目标近场电磁散射特性问题的有效性.      

RIC工法的大变形有限元数值分析

 快速冲去夯实RIC工法是一种填土压实施工新方法,用数值方法进行模拟和分析对工程实践有着重要的指导意义。考虑到RIC工法夯实土体过程中实际土体的变形基本属于大变形,故采用大变形几何非线性有限元法对该工法进行分析。通过应用相应的大变形动力有限元程序,对该工法加固土体的过程进行数值分析与计算,并结合一个工程实例,与实测数据进行对比,从而验证了数值分析的正确性,得出了RIC工法的影响深度和有效加固深度,最后给出了确定最佳夯击次数的方法。     

有限元-边界元耦合法计算任意截面形状二维介质柱雷达散射截面

应用有限元 边界元耦合法计算任意截面形状二维介质柱的雷达散射截面.对介质柱内、外区域分别应用有限元和边界元法进行分析,然后通过场的连续性进行耦合,形成待求矩阵方程,最后应用内观法结合多波前法求解该方程.作为算例,分别计算了几种柱体的雷达散射截面.数值结果表明,由于使用了内观法结合多波前法解非对称稀疏矩阵,大大减少了计算时间.