大坝面板脱空地质雷达波场数值模拟与瞬时属性分析

针对不同类型大坝面板存在的脱空问题,依据实际面板组成结构与物性参数,采用时间域有限差分法,对无钢筋、单层与双层钢筋面板脱空模型进行雷达波场数值模拟与瞬时属性提取,分析不同脱空情况下雷达波场响应特征.研究结果表明:当面板出现脱空隐患时,脱空区域出现能量较强的反射波,脱空反射波相位与面板底部反射波相位相反,脱空反射同相轴出...     

泡沫混凝土路基病害地质雷达正演模拟研究

尝试将地质雷达运用于浙江某大桥工程泡沫混凝土路基质量测试,获得了泡沫混凝土雷达图像信号,并对其信号特征进行了分析,得到了泡沫混凝土路基结构情况;建立了理想条件下泡沫混凝土路基结构模型,采用基于时域有限差分法(FDTD)的GPRMax程序,通过MATLAB编程对泡沫混凝土路基疏松、脱空、分层等病害进行地质雷达正演模拟,得出路基病害在雷达图像上的典型特征信号;同时分析病害形状、大小对信号的影响以及之间的定量关系.本研究成果有助于对泡沫混凝土实测雷达图像的解读,为地质雷达在泡沫混凝土路基病害测试应用提供参考.     

有限积分法与有限差分法在弹性波数值模拟中的对比分析

弹性动力学有限积分法被认为对非均匀介质具有较好的适应性,从而应用于混凝土等不均匀介质的弹性波数值模拟。有限差分法作为目前常用的弹性波数值模拟方法,在计算精度和计算效率方面具有独特优势。对比分析2种不同的数值方法在弹性波数值模拟中的异同点,为数值模拟方法的选取提供参考。从理论上对方法原理进行了对比分析,并设计2种非均匀层状介质模型,对比了其数值模拟结果。结果显示:弹性动力学有限积分法离散公式等价于空间二阶精度的有限差分法;在物性参数不同的弹性介质的分界面上,弹性动力学有限积分法与二阶空间精度的有限差分法数值模拟结果相同;在自由界面上,有限差分法使用声学-弹性介质近似自由地表,比弹性动力学有限积分法更加精确。     

隧道衬砌不密实的探地雷达数值模拟

隧道二次衬砌混凝土不密实容易导致应力集中、积水受冻融影响加大以及衬砌开裂等问题.然而,相对于隧道衬砌中其他缺陷而言,不密实属于渐变的、较隐晦的缺陷,后续处理人员难以准确判断.时间域有限差分法是探地雷达数值模拟中较为常用且成熟的方法,利用时间域有限差分探地雷达数值模拟方法,建立不密实衬砌的理论电磁场分布,总结出不密实衬砌在探地雷达探测结果中的反射特征以及判别方法,可为隧道检测人员提供借鉴.     

煤田陷落柱波场模拟与分析

以常见的煤田陷落柱为基础,建构陷落柱模型,采用声波方程及相应的边界条件对陷落柱的地震纵波响应进行模拟。并对模拟地震记录进行了详细分析,绘制了陷落柱时距曲线。在此基础上,指出了陷落柱柱壁绕射是陷落柱地震响应的重要特征;陷落柱底面强干涉波是其底面的重要标识;并对地震观测系统的选择提出了建议。     

伊犁河谷平原灌区地下水流数值模拟研究

本论文运用有限差分法,结合研究区域地下水含水介质系统,采用二维非稳定流数学模型对地下水系统进行了数值模拟,对研究区地下水动态变化进行了评价,为今后的地下水资源评价与管理提供了一种有效的分析方法,为相同条件下的其它区域地下水资源的管理提供了科学依据。利用较为成熟的三维可视化地下水分析计算软件GMS的Modnow模块建立研究区地下水系统的数学摸型,分析预测了研究区在现状条件下的地下水运移规律。并据此提出了研究区的盐碱地治理措施和建议以及水资源利用和生态环境保护措施。     

改进的聚合物结晶相场模型及数值模拟

聚合物结晶已有的相场模型中包含了许多缺乏实际物理意义的参数,通过调整参数的取值虽然可以得到与实验相一致的结果,但与实验结果的条件无法对应。建立了新的相场模型,不需要调整界面厚度、噪声、模型等缺乏物理意义的参数取值,仅通过调整潜热就可以模拟出等规聚苯乙烯结晶的各种形态,如：枝晶、球晶、片晶等。使用有限差分法对该模型进行了求解,再使用Tecplot软件对数据可视化,得到了与实验相一致的结果。     

液态金属充型过程三维流动场数值模拟

基于有限差分法建立液态金属充型过程流动计算的数学模型,使用SOLA-VOF数值模拟技术开发液态金属充型过程三维流动场数值模拟分析软件.然后,利用该软件计算标准实验铸件充型过程的三维流动场,结果与经典算例近似,表明该软件关于流场的计算精度较高.     

含相变沥青加热问题的数值模拟

采用有限差分法数值求解了强非线性二维相变传热三区问题－－沥青加热熔化问题,模拟计算中考虑了沥青的变物性及液相区的自然对流,对Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的解采用了ω－ψ法,计算结果为筑路沥青热加工技术方法的改进提供了一定的理论依据。     

基于有限差分方法的水中爆炸三维数值模拟

针对水中爆炸的三维数值模拟问题,采用基于有限差分的拉格朗日与欧拉相结合的方法,在矩形网格上离散差分基本方程组;在欧拉步中引入模糊方法处理界面,计算各输运量;编写了数值模拟程序,进行了炸药在水中爆炸的三维数值模拟.爆炸场中考虑了有刚性障碍物及有反射有限边界计算域.结果表明,模拟结果与实际情况基本吻合,特别是冲击波在水中传播的模拟效果较好,证明所采用的三维数值模拟方法是有效和可行的.     

2维地震波场的精确解及其无网格数值模拟

从波动理论出发,该文采用升降法推导出2维地震波场的精确解.在此基础上,采用近年来出现的无网格方法对2维地震波场进行了数值模拟,并对模拟的结果与传统的有限差分法进行了比较.数值算例表明：相比于传统的网格类方法,无网格方法的数值精度更高、稳定性更好、使用更灵活.     

双相组分孔隙介质波场数值模拟

孔隙介质理论的研究以往常用试验分析方法,本文详细介绍了双相组分孔隙介质理论,基于宏观上等效的一系列体积分数加权平均组分分量方程,得到双相组分孔隙介质整体弹性矩阵与所有组分弹性矩阵之间的体积分数及耦合系数加权关系,得出各弹性参数的表达式;结合弹性波动力学中的Cauchy、Navier和本构三个方程,得到弹性波在等效后的组分孔隙介质中传播满足的波动方程,应用交错网格有限差分法求解该波动方程;采用不同孔隙度双相组分孔隙介质模型波场数值模拟,精确得到了混合波场;总结了双相组分型弹性孔隙流体介质中地震波传播的特点和规律。     

空间分辨率对上行先导起始过程数值模拟的影响

建筑物上能否触发上行先导是判断其能否被闪电击中的一个重要标准.利用三维变网格有限差分法,建立了三维电场计算模型和上行先导始发模型,讨论了网格大小(即空间分辨率粗细)对电场计算的影响.进而研究了在上行先导始发过程数值模拟中,常用的4种先导始发判据在不同空间分辨率下的适用性.结果表明:使用介质击穿模型和临界半径准则判定先导...     

含斜坡软弱夹层的路堤填筑过程数值模拟

基于拉格朗日差分方法,并结合现场类似地形的实测数据,研究了含斜坡软弱夹层的地基在路堤分层填筑的过程竖向及水平向位移的规律.分析表明,倾斜地基的水平向位移沿倾斜方向发展,变形明显,影响区域很广,地基的不均匀沉降情况严重,影响了路堤稳定性.由于表层硬壳层的作用,有效地限制了位移的发展,使得整体情况相对改善很多.数值模拟结果与现场实测数据吻合,为进一步研究该类软土地形提供有力的理论依据.     

气体绝缘开关直线和T型结构中电磁波传播特性的仿真

采用有限时域差分法(FDTD)对由局部放电产生的电磁波在GIS典型结构(直线和T型结构)中的传播特性进行了仿真研免通过设置不同的电磁波激发方向、对比不同测量角度的信号时域和频域特征、以及比较两种结构的仿真结果,获得了TEM模波和TE模波在直线和T型结构中的传播特性,以及T型结构产生的反射波特征等.仿真结果表明:电磁波信号在GIS典型腔体中传播时,信号峰峰值和能量受模波速度色散效应的影响,在离激励源较近时衰减较大,远离激励源时衰减较小;T型结构会发生模式转变效应,将在反射和前行电磁波中产生新的模波分量;TEM模波无截止频率,其传播不受结构的影响,在GIS同轴腔体中传播衰减较小.     

基于动力有限元的路基动力响应数值模拟分析

为了研究路基动力响应特性,本文基于动力有限元原理,采用考虑Rayleigh阻尼的空间三维非均质线弹性体系作为结构模型,通过Newmark法求解在FWD脉冲荷载作用下结构的动力响应,并用Fortran90语言编制了相应的正演计算程序,并与实测数据及大型有限元程序计算结果进行了对比与分析,结果表明:该程序计算结果与实际结果...     

季节性冰冻地区路基内温度场、湿度场耦合计算

根据傅里叶定律和水分传导定律导出了路面结构体系温度场和湿度场耦合作用的二维计算模型，采用有限差分法进行求解。通过计算结果和试验结果的对比，证明计算模型是可行的，可应用于道路冻深和横向不均匀冻胀的确定。     

单极手机与分层人头模型作用系统的数值模拟

采用三层球形人头模型，在900MHz的频率下应用时域有限差分(FDTD)法模拟计算了单极天线手机作用下人头内的比吸收率分布、通过与实验结果的对比，验证了计算方法的有效性．计算结果表明：天线越短，比吸收率(SAR)和功率吸收比越大，人头吸收手机辐射能量越多，吸收可达一半以上；未成年人人头模型的SAR峰值及其平均值均大于成人人头模型，λ／4天线长度下未成年人平均SAR(0．112W／kg)超出IEEC95．1—1991规定的安全限量(0．08w／kg)，可见手机辐射对青少年用户造成的危害更大．     

波浪绕射问题的无限相似单元数值模拟

采用无限相似单元方法与有限元法（Garlerkin）相结合对波浪绕射进行了数值模拟，求得任意截面柱状物体上的波浪荷载．模型中，对内外域交界面的选择并无限制，极大减少了内域单元的个数；外域组合刚度矩阵的阶数仅与内外域交界面上的结点个数有关，较大程度上减少了内外域拼接后总刚度矩阵的阶数．数值模拟结果和解析解吻合较好，且该方法简单快捷、收敛性好．     

铸件凝固过程数值模拟后处理的研究

针对采用有限差分法实施凝固过程数值模拟时数据结构的特点，提出了采用背面消除和画家方法进行消隐以生成三维图形的方法．为了提高绘图的速度，提出了替代视向变换矩阵运算的一种简便算法．根据由数值计算得到的铸件凝固时间，提出了在二维剖面上显示凝固动态过程的方法．经过实践证明，提出的方法可以快速地完成上千万网格单元数据的后处理．