基于双向耦合方法的汽车侧风稳定性研究

针对传统单向耦合方法对汽车瞬态侧风稳定性预测不足等问题,文章通过分析车身运动与流场的耦合作用,结合空气动力学与系统动力学,提出了一种双向耦合方法。基于考虑驾驶员模型的二自由度整车操稳模型,对某汽车模型进行了伪阶跃瞬态侧风工况条件下的双向耦合数值分析,并与传统的单向耦合数值计算进行了对比分析。对比结果表明:基于双向耦合计算得出的汽车侧向位移和横摆角变化更为显著,驾驶员控制模型有利于提高高速汽车侧风稳定性,双向耦合方法分析汽车侧风稳定性问题更符合实际。     

均值耦合多电机滑模速度同步控制

针对传统阿胶制粒机多电机速度同步控制精度低和控制系统响应速度慢的问题,提出了一种无速度传感器的多电机均值耦合非奇异全局快速Terminal滑模速度同步控制方法。首先,设计转速自适应磁链观测器,避免了加热筒体温度较高导致电机速度传感器检测精度不足的问题;然后,利用均值耦合策略对多电机转速进行耦合控制,实现系统误差全局补偿,保证多电机速度误差同步收敛;其次,通过设计具有非线性函数的非奇异全局快速Terminal滑模面,实现电机速度误差在有限时间内全局快速收敛,并消除了Terminal滑模的奇异问题,提高了单电机速度跟踪精度,降低了多电机间速度同步误差;最后,利用Lyapunov函数证明了观测器和控制器的稳定性及收敛性。仿真与实验结果表明：速度观测器能够在0.4 s内实现速度跟踪,当系统存在负载扰动时,调节时间小于0.05 s,具有良好的跟踪性能和稳态精度;与均值耦合滑模多电机速度同步控制相比,本文控制方法能够在0.15 s内实现对期望转速的跟踪,各电机同步误差调节时间减少了1.2 s,响应速度快,能够有效抑制负载扰动,具有更好的动态调节能力、稳态精度和鲁棒性,可满足阿胶制粒工艺的要求。     

基于一种混合智能算法的有限元模型修正多解问题

为了使有限元模型修正结果更加符合结构实际情况,将传统的提供单一修正结果转变为提供多个修正结果,然后由决策者根据现场情况、类似工程经验等非参数信息来决定最终采用的修正模型;并且针对这一问题,将优化速度快的稳态遗传算法和优化精度高的梯度下降算法相结合,提出了一种混合智能算法.最后分别采用数值算例和ASCE-Benchmark模型修正过程验证了所提算法的寻找多解能力和优化精度.结果表明,本文所提算法可以寻找到定义域内的全部极值,且相比于稳态遗传算法具有更高的精度,ASCE-Benchmark算例中,两个修正后的有限元模型与实测结果之间的频率误差均有明显下降.     

一种空间全匹配型无限映射单元

根据有限元与无限元的耦合方法,提出了能与空间20节点有限单元相互匹配的三维单向、双向及三向映射无限元坐标函数．无需改变单元形状,采用规则单元划分即可解决三维空间无限域问题,概念上易于接受．对半无限弹性地基问题的沉降计算表明,本文无限元法结果与解析结果有一致的逼近,同等精度要求下较纯有限元法有更高的计算效率;在静态有限元分析中应用该法能以较小的计算区域单元数目满足较高的精度,故具有一定的理论分析和实用价值．     

连接图稳定性方法及其应用

运用连接图稳定性方法分析单向耦合结构与双向耦合结构的环状网络,在断开一条边从环状变为链状时同步能力的变化.从双向环状耦合结构到链状结构同步能力是减弱的,在N很大时同步能力约为原来的1/3.数值仿真定性地验证了上述结论.还发现该方法对于单向耦合结构网络有一定的局限性.     

燃烧室热-声-固耦合数值模拟研究

为减少NO_x等污染物的排放,现代燃气轮机多采用贫油预混燃烧技术,由此产生较为突出的燃烧振荡与燃烧室结构疲劳问题。应用有限元软件建立燃烧室数值模型优化燃烧室模型网格;对比分析进气速度対数值模拟结果的影响;运用单向耦合与双向耦合方法计算分析了燃烧室热-声-耦合特性。研究表明:网格质量在一定程度上影响计算精度,进气速度对数值模拟结果影响较大;相对于声压载荷,热载荷对结构固有频率和振型影响较大,特别是在高频段;双向耦合较单向耦合数值模拟结果与实际情况更为接近。热-声-固耦合分析方法对发动机燃烧震荡机理研究及其抗热-声-固耦合疲劳设计具有应用参考价值。     

利用岩电参数计算聚合物驱相对渗透率

常用的聚合物驱相渗曲线测试方法稳态法以及非稳态法都须精确确定聚合物黏度,而聚合物溶液具有明显的非牛顿流体特征,表现为其黏度随剪切速率变化而变化。针对现有的聚合物黏度修正模型计算结果差异较大、缺乏普适性的问题,提出一种从电阻率数据中计算聚合物驱相对渗透率的新方法,并通过相对渗透率-电阻率联测试验对该方法进行验证,与传统方法以及黏度修正法进行对比分析。结果表明,通过新方法计算得到的聚合物相相对渗透率数据较为准确、合理,可以解决传统方法计算得到的聚合物相相对渗透率值偏大的问题。     

用切比雪夫谱元方法求解均匀流场中的声传播问题

利用谱元方法中的无穷光滑插值函数的高阶精度特点,结合隐式时间推进算法的稳定性,推导并实现了低马赫数均匀流场中声波动方程的切比雪夫谱元解法,进而得到了流场影响下的声传播问题的数值解.该解法对均匀流场中的声传播问题在空间上进行谱元离散,在边界上引入Clay-ton-Engquist-Majda吸收边界条件,在时间上利用隐式Newmark积分方法推进求解.算例与解析解的对比验证表明:该解法在空间上可以实现高阶精度,在时间上达到2阶精度;使用的隐式New-mark时间积分方法稳定性好,计算工作量相对较小;当数值解达到稳态传播时和解析解吻合得非常好.随着计算条件的飞速发展,加密网格并采用更高阶的切比雪夫谱逼近可以进一步提高精度,以适应计算气动声学的精度要求,另外可尝试采用更高精度的吸收边界条件以改善边界反射对计算声场的干扰.     

网络拓扑结构对混沌同步能力的影响

本文考察了链状、环状和全局三种连接方式的双向耦合网络的拓扑结构对Arneodo混沌系统的同步能力的影响.基于线性稳定性理论,通过计算最大条件李雅普洛夫指数,得到了体系处于混沌同步时的耦合强度的最小临界值,发现三种不同拓扑结构的网络中,全局耦合的网络同步时耦合强度比其它两种都小,这表明全局耦合网络同步能力最强,链状网络同步能力最差.最后通过对连接图判据和数值计算结果的比较,验证了数值计算结果的可靠性.     

汽车侧风稳定性的双向耦合方法研究

基于汽车空气动力学与系统动力学双向耦合提出了一种Fluent与Matlab的在线耦合算法.并对侧风工况下某微型面包车的气动以及稳定性进行研究.汽车在9 m/s的稳定侧风环境下行驶1 s,双向耦合方法相对于传统的单向耦合方法计算得到的汽车侧向位移、侧向力、横摆力矩分别减小3.3%,4.8%,17.8%,相应的汽车侧向速度、横摆角速度等的差距都超过了6.0%.并且这种差距会随着作用时间的增加逐渐增大.结果表明:车辆运动状态受气动力的影响不能忽视;汽车的侧向力并不一定随着横摆角变大而增大,要综合考虑汽车的侧向速度与横摆角速度的影响;双向耦合方法建立了汽车空气动力学与系统动力学之间的紧密联系,得到的结果更加切合实际.      

两相流动直接模拟双向速度耦合模型的研究

提出了固粒对流场计算格点扰动速度变化率与流场的特性及固粒所在的位置有关的观点,并对双向耦合模型中的速度耦合模型作了修正,然后将此模型应用于气固两相混合层涡配对的研究中.结果说明,固粒抑制混合层流场的发展,减小了流场的Reynolds应力,小Stokes数的固粒随流体运动,较大Stokes数的固粒离开涡核,向涡边缘聚集,但与单向耦合模型比较,离心的趋势减慢.     

线性双向耦合的非扩散Lorenz系统的混沌同步

为进一步研究一类混沌系统的完全同步问题,针对非扩散Lorenz系统,以矩阵论和Lyapunov稳定性理论为基础,提出了一种线性双向耦合的全局混沌同步方案.通过选择适当的耦合参数,使得误差系统全局渐进稳定,即使得驱动系统和响应系统的状态达到同步.与传统的混沌同步方法相比,该方法结构简单,易于实现,其关键是耦合参数的选取.利用Mathematic软件进行数值仿真.理论分析和仿真结果都表明了该方法的可行性和有效性.     

基于双向耦合三种群食物链模型的同步

利用线性时变连续系统的稳定性理论及双向耦合方法研究了生物学中三种群食物链模型的同步化问题,获得2个食物链系统间的全局渐进同步.基于比较定理证明了三种群食物链系统及其耦合系统的有界性,采用2种不同的数值算法进行了数值仿真,其结果与理论计算一致,并就仿真结果阐明了生物学意义.     

基于压力修正方法的高温气冷堆模拟

高温气冷堆热工水力过程模拟是高温气冷堆模拟机开发的关键技术之一,采用流体网络建立流动过程计算模型,将压力修正方法应用到流体网络求解中,传热网络建立传热过程计算模型,并实现流体网络与传热网络的耦合计算,建立了适用于高温气冷堆模拟机的热工水力过程模拟方法,采用组件搭建的方式模拟热工水力过程。将模拟方法应用到带有分支汇合的管路和中间换热器的热工水力过程模拟中,结果表明:压力修正方法的应用使得流体网络具有良好的收敛性,稳态工况计算结果具有良好的稳态精度,动态过程计算能够正确响应热工水力过程的特点,模拟结果与理论分析一致。     

观测器补偿的永磁同步电机电流环多变量滑模控制

针对永磁同步电机电流环的强耦合特性问题,提出一种基于观测器补偿的多变量滑模电流环控制策略.该方法建立一个含有不确定量的电流环控制模型,通过多变量滑模控制实现永磁同步电机的d-q轴电流解耦控制,并获得很好的电流响应性能.针对电机系统的参数摄动、负载扰动等因素,设计一种降阶观测器实现速度扰动补偿方法.同时,构造李雅普诺夫函数从理论上分析了系统稳定性的条件.经过永磁同步电机实验平台验证,与常规PI控制策略相比,本方法可获得更快的电机调速能力,更高的调速稳态精度,同时d-q轴电流响应过渡过程更短且精度更高.     

一维管网与二维地表双向耦合的城市暴雨内涝模拟

为快速、准确模拟城市暴雨内涝演化过程,提出一种排水管网与上覆地表动态水力交互方法,构建了一维管网模型(SWMM)与二维水动力(LISFLOOD-FP)双向耦合的模型,解决了一维管网和二维地表的双向流量交换和时间同步难题。以上海外高桥地区为例,采用两次短历时降雨过程对耦合模型进行校准和验证,比较分析了单向、双向耦合的淹没范围与水深变化。结果表明:双向耦合模拟精度较高,在研究区具有良好的适用性;对于占比80%以上的轻度(<0.2m)积水区,单向、双向耦合的模拟积水面积比为1.21;对于中等(0.2～0.3 m)和重度(>0.3 m)积水区,单向耦合模拟结果趋于严重,该比值分别增至1.88和2.1。所构建的双向耦合模型能够揭示城区内涝积水、扩散及消退的全过程,可用于城市暴雨内涝推演,为内涝治理和灾害防御提供科学依据。     

准Λ-型原子系统中通过原子相干所实现的光学双稳态和多稳态

在单向循环腔中,研究了一个被耦合场和探测场来驱动的准Λ型原子系统的光学双稳态和多稳态行为.考察了耦合场强和频率失谐量对光学双稳态和多稳态行为的影响.发现光学双稳态到多稳态的转换或逆转换可以通过改变耦合场的强度或改变耦合场的频率就可以实现.原子合作参数对光学多稳态的影响也得到了讨论.     

对微扰论波函数的非正交修正

不含时微扰论对非简并能级的修正是相当精确的,然而对波函数的修正精度却不能令人满意.经过审视微扰论的推导过程,可以发现,造成这一精度差异的原因或许就是"正交性假设"."正交性假设",即零阶以上的任意阶修正波函数与零阶波函数都正交,是建立微扰论的过程中习惯上使用的一个附加条件.详细探讨了"正交性假设",并利用波函数的归一化属性得到了关于高阶修正波函数的一个约束条件,而这个条件暗示了在二阶及以上精度不适合继续使用"正交性假设".可以证明,在不引入"正交性假设"的情况下,能级修正的结果和正交情况是完全一致的,但是修正波函数的结果与正交情况却出现了不容忽视的差异.这个现象可以合理解释之前的精度问题.作为一个具体示例,计算了匀强电场中一维带电谐振子系统的前三阶非正交修正波函数.对比此系统的解析解,可以发现波函数的非正交修正比正交修正确实具有更高的精度.简单探讨了推广到简并微扰论的情况,结合近期Stark问题的进展,给出了检验非正交微扰修正的思路.     

基于轨道时滞的全局混沌同步

考虑到接收系统存在时滞的混沌同步问题，文章提出了一种切实可行的方案.从带有时滞的单向耦合线性误差反馈方法中，针对全局混沌同步提出了一种新的同步方案，并以WINDMI系统为例验证了其方法的有效性.在确定耦合参数情况下，实现了时滞耦合系统的全局混沌同步.     

柱下矩形扩展基础底板弯矩简易算法

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011中采用的柱下矩形单向偏心扩展基础底板弯矩的计算方法是一种相对精确的方法,同时也是一种繁琐的方法.本文提出了一种不需要计算基底反力而直接利用柱脚内力计算基础底板弯矩的计算方法,该方法适用于中心受压、单向偏心受压及双向偏心受压等所有受力情况.通过算例比较,其计算结果与规范算法差别极小.