三维漂移轨道设计模型的求解方法

三维漂移轨道设计中考虑自然曲线模型最为适宜,但是由于其计算公式比较复杂,自然曲线模型导出的井眼轨道约束方程组是非线性的,利用迭代法求解时往往会遇到不收敛的情况,给求解带来了困难。本文采用合理的求解过程和改进后的迭代计算格式保证了迭代的收敛。并通过实例验证了它的合理性和正确性。     

分段迭代B-snake模型

传统B-snake模型以整体迭代为基础,已经逼近到目标的轮廓曲线仍要参加迭代计算,影响轮廓曲线的收敛速度。提出了一种改进的B-snake模型——分段迭代B-snake模型,它以分段迭代为基础,在迭代过程中只计算尚未逼近的轮廓曲线,直至所有的轮廓曲线均逼近目标轮廓。实验证明,与传统B-snake模型相比,分段迭代B-snake模型可以快速收敛到目标轮廓。     

1.5维刚塑性有限元快速求解板带轧制过程

为提高有限元计算效率,实现其在线应用,从减少未知数和自由度个数出发,推导了1.5维有限元的形函数、B矩阵和Hessian矩阵,建立了板带轧制过程1.5维刚塑性有限元快速求解模型,并利用FORTRAN语言开发求解程序RF-1.5D.针对某钢厂典型精轧过程,对轧制力、计算迭代次数和计算时间进行了求解分析.结果显示:轧制力计算值与实测值吻合良好,计算误差小于10%,计算精度令人满意;1.5维有限元求解单道次轧制过程迭代步数少于35次,计算时间少于100 ms,相比2维单元,每迭代步耗费的计算时间明显减少,提高了计算效率.可见,1.5维有限元的计算精度和计算时间满足在线应用的初步要求.     

多尺度动态边界逼近分析方法研究及试验验证

基于动力平衡方程和有限元思想,提出求解局部振动问题的多尺度动态边界逼近分析方法:首先建立较大尺度整体有限元模型并计算,进而针对所关注区域进行细化处理,利用目标区域在较大尺度模型中的动力响应作为边界条件,通过精度递进和反复迭代,最终完成精细模型的动力响应求解.在阐明分析流程和理论推导的基础上,以简支钢梁为例,对所提方法的有效性进行了模型试验验证,并探讨了细化过程中合理单元尺寸比的选取范围.研究表明,该方法精细化计算结果与试验测试结果相吻合,多次逼近分析迭代后结果稳定性较好.在计算成本较小的递进分析中,所提方法可应用于大跨度铁路钢桥整体节点和正交异性钢箱梁等复杂结构体系的局部振动问题.     

自适应松弛对湍流k-ε模型方程加速求解作用

提出了湍流k-ε模型方程迭代求解中自适应松弛方法。该方法能根据迭代求解过程得到一系列最优松弛因子,从而提高收敛求解速度与性能。计算结果表明自适应松弛方法是相当有效的,使湍流求解收敛速度提高了2.5倍。     

校正双重介质模拟模型中迭代解的新方法

由于用双重介质模型对裂缝水窜等强非线性渗流问题进行数值模拟时 ,迭代求解往往难以收敛 ,这种不收敛性使得物质平衡误差偏大 ,有时甚至会使模拟失败 .针对这种模拟求解过程中物质平衡误差偏大问题 ,提出了迭代解的物质平衡校正方法 .实际应用表明 ,此方法可以大大降低双重介质模拟模型的物质平衡误差 ,同时还能提高油藏模拟过程中迭代求解的收敛速度     

自适应松驰对湍流κ—ε模型方程加速求解作用

提出了湍流κ－ε模型方程迭代求解中自适应松驰方法。该方法能根据迭代求解过程得到一系列最优松驰因子,从而提高收敛求解速度与性能。计算结果表明自适应松驰方法是相当有效的,使湍流求解收敛速度提高了２．５倍。     

改进的基于模态参数的结构计算模型修正算法

对基于模态参数的结构计算模型修正算法而言，实验振型扩充是一个必要环节，由于修正问题需要迭代求解，所以以往算法用于振型扩充的系统矩阵一般都来自于上一迭代过程，导致系统矩阵误差传递给用作修正参考值的的充实验模型，滞缓了迭代收敛速度，针对这一问题，提出一种改进算法，通过给扩充后的振型矩阵添加一个修正项来减小因系统矩阵不精确而导致的的充振型误差，振型修正项与待修正参数之间的相关关系由求解一个最小化系统特征方程和振型误差的优化问题获得，算例研究表明，改进的算法可以提高修正的收敛速度，且迭代收敛曲线更趋平滑。     

自然对流对螺旋管内湍流对流换热影响

采用控制容积有限元法对有自然对流影响的螺旋管内三维湍流对流换热问题进行了数值分析研究.螺旋管内湍流对流换热利用RNGκ-ε湍流模型进行模拟,近壁处湍流利用非平衡壁面函数法处理.数值迭代计算过程中,利用SIMPLEC算法求解速度与压力的耦合.数值计算详细揭示了螺旋管进口段内湍流混合对流换热的发展过程以及自然对流对传热努塞尔数的影响.     

旋转声源延迟时间方程求解的数值研究

为提高气动噪声时域数值算法的计算速度,针对亚音速匀速圆周运动的点声源,将延迟时间方程的求解问题转化为求抛物线与余弦曲线的交点,转化后的方程形式简洁并且数值计算效率更高.使用分段二次函数对延迟时间方程中的余弦函数进行替换,得到一种新的高精度迭代初值计算方法,并分别采用Newton迭代和Halley迭代算法求解延迟时间方程.研究表明:相对于通常的固定初值给定法,所提出的分段二次近似迭代初值计算方法可以减少约20％的计算时间,且Halley迭代算法具有较好的计算效率和收敛特性.     

基于FLAC~(3D)的强度折减法程序改进研究

传统的FLAC~(3D)自编强度折减法程序基于抗剪强度折减技术和二分法来计算边坡安全系数。但每次重复迭代过程(折减强度)程序都需对模型初始应力重新计算。迭代过程重复越多,无谓的耗时越多且初始应力值在第一次迭代后产生变化。针对不足,在介绍了常见边坡稳定性分析方法和关于强度折减法背景知识后,用内嵌于FLAC~(3D)的编程语言FISH语言对其改进。主要过程为:用FISH语言的函数将算得初始应力写入文件;通过函数和赋值功能将文件中初始应力依次赋值给模型分块;用上面语句代替FLAC~(3D)自编强度折减法程序中初始应力计算部分。改进FLAC~(3D)自编强度折减法程序省去每次迭代中重新计算初始应力且保证初始应力在整个迭代运算中一致。对比三种常见的用FLAC~(3D)求解安全系数方法,改进FLAC~(3D)自编强度折减法程序耗时最短,计算结果精确。对于模型和初始应力条件复杂的边坡用改进自编强度折减法程序求解边坡安全系数可节省大量时步和真实运算时间。     

PN结泊松方程的一种改进算法及其Matlab验证

针对在PN结泊松方程求解过程中几种常用方法存在的不足,提出一种改进算法.该算法结合求解非线性方程组的Newton迭代法与SOR(逐次超松弛迭代)法,即用松弛因子对Newton迭代过程的前、后2项进行加权平均,组成新的迭代公式.为进一步完善算法,在迭代公式中修改松弛因子,采用最佳松弛因子形式.根据改进算法的计算思路,运用Matlab7.0编程,对算法进行仿真与模拟.结果表明:算法真实可行,既保持计算的高精度,也明显地减少计算的迭代次数,提高求解过程的收敛速度,且仿真图像与文献图像较吻合.     

多层级装备备件订购策略的分层分组优化方法

为了减少求解备件订购策略过程中使用边际效应的计算迭代次数,改进备件订购策略的优化过程,提出了分层、分组优化的方法.分层优化是指先计算不可再分部件的费效曲线,在此基础上计算其上级部件的费效曲线,直至获得整个装备的费效曲线.分组优化是指把装备分解结构中属于同一个分支的所有部件划分为一组,先计算该组的费效曲线,再将所有不同组...     

校正双重介质模拟模型中迭代解的新方法

由于用双重介质模型对裂缝水窜等强非线性渗流问题进行数值模拟时，迭代求解往往难以收敛，这种不收敛性使得物质平衡误差偏大，有时甚至全地使模拟失败，针对这种模拟求解过程中物质平衡误差偏大问题，提出了迭代解的物质平衡校正方法。实际应用表明，此方法可以大大降低双重介质模拟模型的物质平衡误差，同时还能提高油藏模拟过程中迭代求解的收敛速度。     

新型压水堆自然循环特性计算分析

针对新型压水堆的结构特点，在一维质量、动量和能量守恒方程的基础上，建立了描述其稳态自然循环特性的数学模型．模型对新型压水堆在稳态自然循环过程中可能出现的流动形式和换热状态进行了充分考虑．通过数值迭代求解该模型，对新型压水堆的自然循环特性进行了理论分析．计算结果表明：反应堆自然循环流量随堆芯功率的增加而增加，并且是堆芯功率的指数函数；在不同蒸汽压力下，反应堆的自然循环流量不同，且随蒸汽压力的增加而增加．冷热芯位差越大，反应堆自然循环能力越大．该研究对我国新型压水堆的概念设计提供了重要的理论依据．     

基于非线性方程组和优化建模的实验数据重构方法

针对离散测量γ射线计数过程中的实验数据重构问题,本文首先通过建立正向计算的矩阵模型将其转化为求解不定的非线性方程组的数学问题,然后分别基于优化目标函数和Lagrange乘子法建立了两种重构模型,求解符合实际应用需求的最优解.数值实验表明,这两种重构模型都能获得比探测值更接近真实值的重构结果, 第二种模型的重构结果比第一种更加精确,且具有可以直接把探测值作为迭代初值的优点.     

采用MEA-AdaBoost-BP模型的工程结构可靠性分析方法

针对工程结构可靠性设计中算法和计算存在的问题,提出基于MEA-AdaBoost-BP神经网络算法模型的可靠性求解方法. 运用思维进化算法(MEA)求解训练集权值和阈值优化的BP神经网络,并构造为弱预测器函数.然后,运用AdaBoost算法将多个优化后的BP神经网络弱预测器函数迭代训练,形成MEA-AdaBoost-BP神经网络算法模型强预测器函数. 最后,利用逼近隐性功能函数求解可靠性指标,并将其与AdaBoost-BP算法和Monte-Carlo算法进行比较.研究结果表明:所提算法在计算中与Monte-Carlo算法相比,其迭代次数分别仅为16次和46次,效率高,计算精度与Monte-Carlo法接近;而和AdaBoost-BP法相比,其可靠性指标误差分别仅为1.59%和1.88%,计算结果更精确.     

三维边界元寄生参数提取中的有效预条件方法

为研究集成电路中金属互连线的寄生效应对电路性能产生的影响,分析了三维边界元计算的预条件迭代求解问题,针对寄生参数提取中涉及的复杂多区域边界元计算,提出两种基于MN (mesh neighbor)方法的有效GMRES (generalized minimal residual)预条件.对大量来自实际版图提取实例的计算表明 该预条件方法使方程求解过程迅速收敛,迭代次数与求解时间比对角线逆预条件减少约30%或更多.     

重力异常稳健迭代密度界面反演研究

重力异常界面反演是重力勘探中的一个重要研究课题,它是一个求解第一类Fredholm非线性积分方程问题,目前情况下直接求解比较困难,只能采用拟合法或逐步线性化办法实现反演计算.在计算过程中,由于反演的不适定性,往往不能很好地获得反演解.我们从二度体重力异常正演公式出发,导出地下界面迭代反演的计算公式;然后利用广义似然函数对模型参数进行优化选择,从而获得模型参数修正量迭代计算方法,实现二度体单一密度界面的稳健迭代(最小二乘加权迭代)反演.模型计算表明方法可以很好地反演出地下界面.     

复杂边界下同位网格和交错网格水流模型收敛性

为提高计算精度,研究简单和复杂边界情况下交错网格和同位网格平面二维水流模型的收敛性。采用有限体积法离散正交曲线坐标下的控制方程,使用S IM PLEC方法求解水位。比较水流动能、最大水位修正和剩余质量源随迭代的变化过程。结果表明:1)在简单边界条件下,交错网格模型收敛性较好;2)在复杂边界条件下,两套网格模型收敛性基本相同。在恒定流计算过程中采用动能标准比最大水位修正和剩余质量标准更能有效地判别模型的稳定性。