高次有限元方程的一种并行预条件子

偏微分方程(PDEs)是大规模科学工程计算与数值仿真中的基本数学模型,有限元方法是数值求解偏微分方程的一类重要的离散化方法,高次有限元又是其中的一类常用有限元。针对一类基本的PDE模型(Poission方程)的高次有限元方程,设计了一种基于辅助变分问题的并行预条件子,并从理论上严格证明了该预条件子的条件数的一致有界性,数值实验验证了理论结果的正确性及相应预条件共轭梯度(PCG)法的高效性和鲁棒性。     

CICC导体数值仿真设计研究

管内电缆导体(Cable-in-Conduit Conductor,简称CICC)是大型低温超导磁体的首选导体,在大电流和快速变化磁场环境中,CICC导体的合理设计是其能否稳定运行的关键。而工程上CICC导体的设计是一个多次尝试和优化的烦琐过程,为此,提出了基于稳定性裕度、温度裕度的导体设计思想,推导了关于CICC导体结构矩阵参数的算法,建立了导体数值模拟的基本设计模型,同时进行了仿真设计,并将数值模拟设计情况与工程设计值进行了比较和分析,结果证明二者吻合的较好。数值仿真设计使工程的工作量相应的减轻,周期缩短。     

基于集总电感传输线建模的控制系统数字仿真

应用集总电感元件的传输线建模方法(TLM)构造了一种基于数值求解微分方程的数字仿真算法。通过把状态变量对应于电感中的电流，利用电感元件的传输线模型得到状态方程的仿真模型来实现控制系统的数字仿真计算。由于TLM方法是以传输线的等效无源线性网络作为建模基础，从而使算法具有无条件的数值稳定性。     

多链MDP的鲁棒控制策略求解

马尔可夫决策过程(MDP)的许多优化算法一般依赖系统的转移速率,而系统参数的不确定性使得MDP的转移速率往往很难精确得知。针对一类不确定多链MDP模型,基于性能势对参数不相关和相关两种情况下的鲁棒控制问题进行了探讨,并分别给出求解系统最优鲁棒性能的策略迭代和并行遗传算法。最后,通过一个数值例子分析相关算法的有效性。     

FEM/SPH耦合算法的射弹冲击起爆仿真

为了说明有限元与耦合算法的优越性,利用多种算法对高速射弹撞击屏蔽炸药起爆问题进行了数值仿真,对各种算法的优劣性进行讨论及对比研究.利用升降法得到了不同算法的临界起爆速度,结果表明有限元与SPH耦合算法得到的结果与文献实验值最为接近,可以很好地模拟冲击起爆问题.并且给出了冲击起爆数值计算的网格粒子)划分原则选取建议.最后对起爆过程进行了描述,讨论了相同质量射弹不同长径比对起爆速度阀值的影响.     

基于粒子系统和GPU加速的喷泉实时仿真

使用粒子系统实现的喷泉效果能够有效的增强三维场景的真实感,但传统的粒子系统在实时仿真中,粒子总数最多只能达到一万个左右,限制了喷泉规模和模拟效果.针对上述问题,提出了基于GPU加速的粒子系统喷泉模型,该方法将所有计算全部放在GPU中进行并行加速处理,提高了算法的运算速度,能够对100万数量级的喷泉粒子进行实时绘制,同时还模拟了水滴运动的视觉图像残留效应,有效地提高了喷泉的真实感.     

蠕变本构模型在时效成形仿真中的应用研究

为了在时效成形有限元模拟仿真的过程中得到更为精确的数值解,采用以经典塑性理论(CPT)为基础的蠕变本构方程,在蠕变试验的基础上,拟合了蠕变本构模型的参数B、m、n的值,并将该模型应用于T型试件的时效成形有限元模拟.通过与T型试件的热压罐时效成形的数据相比较,在模具曲率半径R≥2000的情况下,数值模拟仿真的数据与试验数据的差异较大.因此根据试验数据对蠕变本构模型中的参数B、m、n的值进行了修正.应用修正后的本构方程进行模拟,最后得到的数值模拟的结果与时效成形的试验结果相比较,最大曲率半径偏差小于0.8mm,满足工程应用要求.     

网络交通分布式模拟乐观同步算法研究

基于分布式网络环境，运用并行模拟领域的最新研究成果，对路网交通流分面式并行模拟中如何实现处理内部的时钟同步问题进行深入研究，提了了定时段扫描的乐观同步算法，以确保模拟中事件逻辑关系的一致性。最后以含9个节点的路网为例，运用该同步算法进行模拟应用，对路网串行、并行模拟的效率和效益进行了对比分析，从根本上体现了路网颁式模拟研究的意义。     

人-任务互动的并行集成模拟

管理者与任务的人-任务互动问题源于管理者自我效能感演化和任务进程间的相互作用.在讨论了Visual Basic.net和Arena间基于消息通信实现并行集成的基础上,分别针对管理者行为过程和任务处理过程建立基于改进QSIM算法的定性模拟模型和基于事件驱动的离散事件模拟模型,提出并实现了人-任务互动的并行集成模拟方法,开发了PSMS-SMMPT并行集成模拟系统原型. 最后通过一个示例,确认了该方法及系统可用来分析复杂管理系统-任务互动规律.     

基于CUDA的图形处理器FDTD算法仿真研究

由于数值色散及时域迭代的特点,利用时域有限差分（FDTD）进行电磁仿真往往是十分耗时的,通用图形处理器（GPGPU）技术为其提供了解决方案。通过分析FDTD算法及其数值稳定条件,阐明其天然并行优势。基于计算统一设备架构（CUDA）模型,提出了利用图形处理器并行FDTD仿真的实现方法,并与传统CPU计算相比较,验证了并行结果的精确性,分析了各种尺度网格下速度提升情况,通过进一步优化并行方法,计算速度与单CPU相比可提升数十倍。     

电涡流缓速器的三维数值仿真

为三维电涡流缓速器的仿真提供了一个完全的有限元表达式,这个表达式通过运用A,Φ-A公式结合库仑定律得以实现.为了考虑电涡流缓速器不规则的几何形状,采用了四面体单元对网格进行划分,并用有限元程序仿真电涡流缓速器在500rpm的磁通密度分布.电涡流缓速器在不同转速下用有限元程序计算的制动力矩与测量值进行了比较,测量值和仿真教据近似一致,有限元程序可用于工程计算和仿真.     

铜基复合型四极轨道电磁特性仿真分析

四轨电磁发射器在工作过程中, 电流集中引起的热效应会影响发射精度和轨道寿命。为缓解大电流带来的轨道热损伤及机械磨损问题, 提出铜基复合型四轨电磁发射器模型并对其电磁特性进行了研究。采用有限元方法, 对复合型和普通型四轨电磁发射器的电流密度和磁场分布进行了仿真对比; 分析了复合层参数对电流密度、磁场强度和电枢受力三方面的影响。仿真结果表明，复合型四轨电磁发射器能够降低电枢和轨道接触面的电流密度, 改善接触面的电流分布状况; 复合型四轨电磁发射器在特定位置处具有更大的磁场屏蔽范围, 能为智能弹药提供良好的磁场环境; 电流密度、磁场强度和电枢推力均随着铜-钢厚度比的增加而增大。     

求解非均匀介质问题的双共轭梯度方法

分析非均匀介质条件下的电成像问题 ,在说明电成像仪的测量环境和测量原理之后 ,对这种复杂条件的电磁场问题 ,采用三维有限元方法进行分析。为了保证计算精度 ,在分析过程中 ,需要划分较多的空间网格 ,从而生成大型的有限元矩阵方程。对此大型矩阵方程 ,采用计算效率较高的双共轭梯度方法求解 ,给出了双共轭梯度方法的算法和利用该算法求解有限元矩阵方程时的收敛速度曲线 ,并对水平分层和倾斜分层两种典型情况下的非均匀介质成像问题进行分析 ,给出了模拟测量成像结果。     

平面柔性并联机器人系统建模与仿真研究

利用运动弹性动力学理论和有限元方法研究了平面柔性并联机器人的动力学建模方法。分析了各运动支链的弹性位移及其耦合关系,提出了柔性并联机器人系统的运动学约束条件和动力学约束条件,综合考虑了构件的分布质量、集中质量、集中转动惯量以及杆件的各种弹性变形的影响,建立了平面柔性并联机器人的动力学模型。以平面3-RRR柔性并联机器人为例,用MATLAB语言编程进行了仿真计算,并用SAMCEF软件的计算结果验证了模型的准确性。仿真结果表明该动力学模型能正确地反映柔性并联机器人的弹性振动特性,杆件的弹性变形对机器人动平台的位置误差和方向误差具有重要影响。     

A MUCLTI-PARAMETER SPLITTING EXTRAPOLATION AND A PARALLEL ALGORITHM

1.IntroductionConsidertheone-dimensionalDirichletproblemwherethecoefficientsoftheproblemaresmoothandsatisfyp(x)2c>0,q(x)30,xE(0,1).Let[0,1]bedividedintopsubintervalsT={(aj--1,aj):j=1,2,'',p},ac=0,ap--1.Oneach(aj--1)aj),auniformmeshrefinementwithsizehiisi…     

砂轮破裂后磨床工作机构动态过程的仿真分析

提出了一种用于砂轮破裂后高效磨床动态过程分析的仿真方法。采用显式时间积分格式，磨床安全防护罩采用法向方向５ 点积分的ＨｕｇｈｅｓＬｉｕ 壳单元，等向强化弹塑性材料模型。砂轮、法兰、主轴及支座则采用一点积分的８ 节点实体单元。利用快速可靠的接触搜寻法及零能模式控制技术，可以准确地模拟砂轮破裂后高效磨床的动态过程，利用间接方法验证了该方法的可靠性，并给出了一个应用实例     

基于有限元法的永磁磁场内套管缺陷仿真研究

漏磁法是在役油气套管缺陷检测的重要方法之一,对于确定套管内缺损的位置和评价其损伤程度,以及后续的修复处理工作都具有非常重大的意义。提出一种基于二维轴对称永磁磁场有限元分析的漏磁检测和处理方法。使用泛函分析和内插值方法在理论上证明永磁磁场有限元分析的可行性;利用有限元法分析套管饱和临界条件,借此确定实际检测装置的结构参数;模拟实际的工作环境,并在不同缺损尺寸和多个缺损的条件下进行仿真。实验结果验证了永磁磁场内有限元法的正确性及可靠性,为后续的套管漏磁检测装置设计提供了理论依据。     

基于AGIMM的临近空间机动目标跟踪滤波算法

由于临近空间高超声速目标的机动形式复杂,单一模型很难满足高精度跟踪的需要。因此需要使用基于多种模型进行交叉耦合的交互式多模型算法,这种算法特点与临近空间目标高速、高机动特性相适应。提出了一种自适应网格交互多模型跟踪算法用于临近空间高超声速机动目标的跟踪问题。所提方法能够处理自适应时变模型集合,随时调整当前时刻使用的模型数量,相比于固定结构交互式多模型算法极大减少了计算量,计算效率和跟踪精度更高,数值仿真结果验证了所提算法的有效性。     

磁感应成像中三维涡流前期模型仿真

磁感应成像(MIT)中正问题的仿真是影响MIT技术发展的关键性问题之一,而导体内部三维涡流问题又制约着MIT中的正问题的研究。基于正问题的数学模型,提出一种MIT三维测量模型,利用有限元方法进行求解,仿真获得导体中不同面的三维涡流的磁通密度分布并进行对比,得出受激励线圈影响导体内部三维涡流磁通密度的变化规律,为研究MIT中的正问题及图像重建提供重要依据。