Pseudo—particle simulation of multi—scale heterogeneity in fluidization

Fluidization is a process of wide application,but its dynamic behavior is not well understood because of its multi-scale heterogeneity and regime multiplicity which are difficult to simulate in traditional numerical methods.By discretizing the fluid phase into a large number of interactive simple particles,which can incorporate many-body moving boundaries easily,pseudo-particle modeling(PPM) has re-produced reasonable radial and axial heterogeneity on macro-scale as well as solids clustering and fluid flows on meso-and micro-scales.The simulation suggestes a consistent evolution of the complexity across different scales with itself scrving as an ideal exploring tool.     

顾及语义的地上下无缝集成多尺度建模方法

在分析地学数据的多尺度性基础上,提出顾及语义对地学数据进行多尺度划分,进而给出了顾及语义差异的多尺度模型序列;将无缝集成建模原理与多尺度建模机理进行耦合,提出了一种基于6层LOD的地上下无缝集成多尺度建模的体系结构,并在Geos3D V1.0平台中软件实现.应用试验表明,提出的顾及语义的地上下无缝集成多尺度建模方法,能够较为充分地利用有关地学数据对地上、地表和地下对象进行集成建模,为地学领域多尺度集成建模提供了一种新的方法和技术方案.     

虚拟阻抗法在水电工程仿真自动建模中的应用

在大型水利水电工程中 ,管道系统结构复杂 ,而且包含各种非管道元件 ,在该类系统的仿真中初值计算通用性很差 ,影响了系统仿真的自动建模。该文基于管网的恒定流计算方法 ,同时考虑各种非管道元件的特性 ,提出一种新的包括各种非管道元件在内的管网计算方法——虚拟阻抗法 ,解决了初值计算通用性差的困难。该方法适合各种复杂的管道系统布置 ,计算结果合理 ,使大型水利水电系统仿真的自动建模得以真正实现     

结构损伤一致多尺度模拟和分析方法

以一个重要的大跨桥梁为工程背景,基于非线性有限元分析软件ABAQUS,研究了大跨结构以损伤分析和状态评估为目标的结构多尺度模拟中的一系列关键理论和技术问题,包括多尺度建模方法和策略、基于子结构方法和基于多点约束衔接方法的多尺度建模过程,结构一致多尺度模型的修正和验证,以及应用多尺度模型进行结构损伤分析的方法与策略.研究结果表明,应用所提出的大跨结构一致多尺度建模方法和策略,能够有效地建立适用于实际大跨桥梁结构损伤分析的多尺度有限元模型,满足不同尺度下结构特性分析和局部损伤演化过程仿真计算的需要.而基于多尺度模型进行的局部疲劳损伤累积的仿真分析结果表明,发生于局部焊接细节的疲劳损伤与结构的局部应力响应之间有较大的耦合作用,在结构的多尺度损伤分析过程中应予考虑才能得到比较准确的寿命评估结果.     

并行工程环境下过程建模的多视图方法研究

提出了多社图建模方法,且与信息结构方法作了对比,二者都应用于过程管理的信息流建建模,通过对比,分析了多视图建模方法的优点和缺点,说明根据需求而同时采用不同的建模的思想及如何建模,作为实例,给出某典型机械产品开发中设计部分的过程建模的结果。     

低渗透油藏储层多尺度裂缝的建模方法研究

低渗透油藏储层中流体的流动是一个横跨致密基质、天然裂缝、水压裂缝、井筒的典型多尺度力学行为。明确油藏储层中裂缝的尺度分级,建立精确的低渗透储层多尺度裂缝模型,探究多尺度之间的级联耦合作用过程和内在联系,是低渗透油藏渗流研究的关键,也是实现超低渗透油藏有效开发的重要理论基础。根据复杂学科的多尺度关联方法及油藏多尺度裂缝建模的相关文献资料,明确提出了油藏中多尺度裂缝的尺度分级标准,总结归纳了多尺度关联方法和低渗透油藏储层多尺度裂缝模型,分析了按连续介质思想和离散介质思想构建的几种代表模型的优劣。在此基础上,提出了储层裂缝多尺度建模的建议,并指出了低渗透油藏多尺度裂缝建模研究的趋势。     

面向结构安全评估的大跨斜拉桥基准有限元模型

探讨了以结构安全评估为目标的大跨斜拉桥基准有限元模型建立与修正的策略与方法.采用基于灵敏度分析的模型参数修正方法建立并修正了润扬大桥斜拉桥的整体动力分析模型.在此基础上建立了扁平钢箱梁的局部应力分析模型,并采用子模型方法进行钢箱梁整体尺度与局部尺度之间的跨尺度衔接.分析结果表明,润扬大桥斜拉桥多尺度有限元模型的计算结果与实桥测试结果吻合良好,说明该多尺度模型能够较好地满足桥梁结构损伤诊断与状态评估的技术要求,可以作为该桥结构安全评估的基准有限元模型.     

基于语义的矿山多模型建模方法

矿山三维模型的构建方法复杂且多样,其应用范围也因需求的不同而具备多层次性的特点,以矿山地质过程和矿山三维建模算法为基础,提出了矿山建模的语义三维尺度概念,对语义环境下矿山空间多模型建模理论进行了探讨,以矿体品位模型为例,描述了基于语义的矿山多模型建模过程和方法.     

少自由度并联机构研究进展

各种新型少自由度并联机构的理论和实验研究是近年来国内外机器人领域中十分重要的研究方向和前沿技术。与6自由度并联机构相比,其本质差异在于少自由度并联机构存在结构约束,使并联机构的分支中出现了约束力/矩。当机构运动受到约束,其末端运动呈现耦合。由于结构约束形式各异,使得少自由度并联机构在运动中表现出不同的运动特性。本文综合评述了少自由度并联机构机型、运动学、机构奇异、动力学、刚度研究进展,旨在为各种新型少自由度并联机构研究和相应理论体系的发展提供具有重要价值的信息。     

地下矿复合场的一体化构模及三维可视化

从矿山工程数字化及可视化的角度,将地下矿山看作是一包含多种几何量、属性量、参数量和状态量的动态量场,称之为地下矿复合场.通过分析各类空间场量的几何特性、分布特性、矢量特性和时空顺序特性,给出了各类空间场量及其相互关系的表征方法,进而提出了基于体素的一体化数字模型.经空间场量体素化、定量化、场量化及一体化处理,形成了地下矿复合场的一体化模型构建技术.以国内某典型矿山的实际数据为例,实现了地表地形、断层和井巷工程等几何特性、矿石品位的空间分布特性、井下通风系统的矢量特性的三维可视化仿真及火灾蔓延的动态仿真,进而验证了地下矿复合场一体化模型的可行性与有效性.     

Pseudo-particle modeling for gas flow in microchannels

The velocity profiles and temperature distributions of gas flow in microchannels, for Knudsen numbers ranging from 0.01 to 0.20, are investigated with pseudo-particle modeling (PPM). It has been found that the velocity profiles are mainly affected by Knudsen number and the external force fields applied. When Knudsen number was increased, the slip velocities on the walls increased at the beginning, and then decreased. The temperature distributions were also significantly affected by the external force. The Darcy friction factor increased with increasing Knudsen number, and its variation with Mach number under increased Knudsen number was similar to the so-called premature laminar-turbulent transition observed in experiments.     

Scheme construction with numerical flux residual correction (NFRC) and group velocity control (GVC)

For simulating multi-scale complex flow fields like turbulent flows, the high order accurate schemes are preferred. In this paper, a scheme construction with numerical flux residual correction (NFRC) is presented. Any order accurate difference approximation can be obtained with the NFRC. To improve the resolution of the shock, the constructed schemes are modified with group velocity control (GVC) and weighted group velocity control (WGVC). The method of scheme construction is simple, and it is used to solve practical problems.     

水下图像的多尺度分数列维稳定运动模型

针对水下散射图像,首先分析了其增量分布及其自相似特性,指出了传统FBM模型的不足。接着讨论了一类重要的自相似稳定过程FLSM模型,将纹理表面的自相似指数看作依度量尺度范围而变化的变量H△(s) ,提出了一种新的模型——多尺度分数列维稳定模型（Multi-scale Fractional Lévy Stable Motion, MFLSM）。将MFLSM扩展至二维,用于对该类图像的仿真,仿真结果表明该模型具有对纹理多尺度自相似性以及散斑纹理的表征能力。     

流体机械整机混合设计开发及误差分析

流体机械复杂曲面较多且影响产品的性能,因此设计周期长,校核判断复杂.结合正向设计和逆向设计优势,提出基于特征约束的零件正逆向混合建模技术和整机混合设计思想.运用该设计思想对某风机进行了整机设计开发,通过对各特征零部件的结构构形和分类,采用不同的建模手段建立了精确的整机CAD模型,利用混合建模技术对该通风机叶轮的曲面重构做了重点阐述和分析;并在原有产品基础上进行参数化的二次开发,提高了设计效率和产品设计品质.     

Macro-scale pseudo-particle modeling for particle-fluid systems

Pseudo-particle modeling (PPM) is a particle method (PM) proposed in 1996. Though it is effective for the simulation of microscopic particle-fluid systems, its application to practical systems is still limited by computational cost. In this note, we speed up the computation by using a combination of weighted averaging with finite difference techniques to upgrade the particle interactions to a fluid element level, which conforms to the Navier-Stokes equation. The approach, abbreviated to MaPPM, is then applied to the problem of one-dimensional Poiseuille flow with a quantitative comparison to the results of another related PM—smoothed particle hydrodynamics (SPH), where the accuracy and efficiency of MaPPM is found to be much better than that of SPH. Flows around a cylinder and multiple freely moving particles are also simulated with the new model, resulting in reasonable flow pattern and drag coefficient. The convergence and robustness of the algorithm prove promising.     

集成物流、能流和流分析的造纸过程通用建模

针对目前造纸过程用能分析和仿真中未能有效集成物流、能流和流分析的缺点,采用物流、能流和流衡算方法,给出了造纸过程的通用建模方法和基本模型,建立了造纸过程物流、能流和流各自的基本抽象单元模型,给出了多物料通用能量和量计算的数学模型以及单元分析参数集,建立了水和水蒸气、干空气等的相关物性数据库,构建了集成物流、能流和分析的造纸过程通用的基本功能模块——混合模块和分离模块,为实现造纸企业全厂能量系统基于能流和物流的集成建模提供了技术和实现基础.     

基于粒子群算法的多尺度反卷积特征融合的道路提取

研究基于传统FCN算法下的不同比例的多尺度特征融合对于复杂场景下道路提取准确度的提高.针对复杂的航拍道路场景,设计了针对于农田环境下的FROBIT农田道路数据集,并使用全卷积神经网络（FCN）对FROBIT农田道路数据集和Massachusetts城市道路数据集进行道路提取工作.本文基于传统的FCN的网络,对其反卷积方式进行改进,采用粒子群算法（PSO）设计了不同比例的多尺度特征融合.通过将本文提出的Multi-Scale FCN网络与传统的FCN神经网络在FROBIT数据集和Massachusetts道路数据集上进行对比实验,结果表明Multi-Scale FCN网络相比于传统的FCN神经网络在提取精度上得到了提高.      

迫击炮火力分配建模研究

高寒山地地形复杂、机动困难,迫击炮群将是未来高寒山地战场的重要火力。参战的迫击炮单位和类型比较复杂,不同的迫击炮群具有不同的毁伤效果。如何用最小的代价获得最佳的毁伤效果,是一种火力分配的优化问题。通过仿真迫击炮火力分配模型,模拟指挥员进行射击决策,为作战指挥理论提供了一种新的数学模型。     

General approach for discrete simulation of complex systems

By applying a general algorithm to differentparticle models, i.e. molecular dynamic (MD) and macro-scale pseudo-particle models (MaPPM), two physical phe-nomena of distinct nature and scale differences, i.e. the mu-tual diffusion of two gases and the instability on the interfacebetween two fluids, are simulated successfully. It demon-strates the possibility that the general algorithms of goodparallelism and software of modular architecture can beestablished for complex physical systems based on the parti-cle methods (PMs), which will thereby develop into a main-stream approach as finite element (FE) and finite difference(FD) approaches.     

岩溶相控多尺度碳酸盐岩缝洞储集体二步法建模新技术

 以塔河碳酸盐岩缝洞型油藏为原型,研究并形成了岩溶相控多尺度缝洞储集体二步法建模新技术,即在古岩溶发育模式控制下,采用二步法建模:第1步建立4个单一类型储集体离散分布模型,利用地震识别的大型溶洞和大尺度裂缝,通过确定性建模方法,建立离散大型溶洞模型和离散大尺度裂缝模型;在岩溶相控约束下,基于溶洞发育概率体和井间裂缝发育概率体,采用随机模拟多属性协同模拟方法,建立溶蚀孔洞模型和小尺度离散裂缝模型;第2步采用同位条件赋值算法,将4个单一类型模型融合成多尺度离散缝洞储集体三维分布模型。该模型在三维空间定量表征了缝洞储集体的展布特征,为油田开发奠定了坚实的地质基础。