一种协同仿真方法及其在SOFC数值模拟中的应用

针对当今复杂能源系统数值模拟的两大常用分析工具—Matlab和Fluent,提出了一种基于TCP/IP的协同仿真方法,并将其应用于SOFC的多尺度仿真。该方法以WinSock为框架,采用文件I/O函数访问共享数据的方式,完成两种工具之间的信息通讯。在SOFC多尺度仿真中,利用Fluent建立SOFC单体的宏观尺度模型,利用Matlab建立电化学反应扩散现象的介观尺度模型,通过二者的协同仿真实现两个尺度模型的耦合模拟。结果表明,该方法能有效地完成两种软件之间的协同仿真,且结果较真实地反映了对象的实际特性。     

虚拟数控铣削表面粗糙度预测技术研究

分析了影响数控铣削加工表面粗糙度的主要因素,利用多元回归分析建立了基于球头铣刀的表面粗糙度关于其影响因素的数学模型.经显著性检验,该模型预测精度高,泛化能力强.该模型为虚拟数控铣削表面粗糙度预测的建模提供了理论依据.开发了基于DELPHI的可视化交互式的仿真系统,实现了虚拟数控铣床的表面粗糙度的在线预测.有助于理解表面粗糙度随铣削参数改变的规律,也为铣削参数优化提供理论依据.     

面铣刀铣削表面微观几何形貌仿真

应用计算机仿真可以预测被加工表面微观几何形貌和表面粗糙度,为切削参数及刀具的合理选择提供依据.以面铣刀为研究对象,通过建立了面铣刀加工数学模型,给出了面铣刀铣削表面微观几何形貌仿真算法,并开发了相应的铣削表面形貌仿真系统.基于该仿真系统,研究了面铣刀铣削参数及刀具几何角度对被加工表面微观几何形貌及粗糙度的影响规律,得出了对一些对实际加工具有指导意义的结论.     

微尺度学在微型燃料电池数学模型中的应用

以微型质子交换膜燃料电池（μPEMFC）为研究对象，结合传统燃料电池的数学理论，运用微尺度流体学，建立了电池的数学模型。该模型根据动量守恒、质量守恒以及电化学、微／纳米尺度流体学，分析了微通道特性对电池性能的影响。通过仿真曲线与已公开的实验结果地比较，验证了模型的准确性。     

最简多磁偶极子等效建模方法

针对磁体模拟法等效磁偶极子个数过多、磁矩方向不明确造成等效方程求解困难的问题, 研究了利用多磁偶极子模型等效模拟磁异常目标空间磁场分布时, 在不同空间尺度条件下的多磁偶极子磁矩、空间分布对等效效果的影响即多磁偶极子等效规律。建立了不同空间尺度条件下的多磁偶极子最简等效模型。通过COMSOL Multiphysics仿真软件完成潜艇空间磁场分布的仿真求解, 并将最简等效模型在测平面上的磁场分布与仿真结果对比, 验证了最简等效模型的有效性。     

仿真模型可信度评估指标体系研究

分析仿真模型可信度评估指标体系确立的要求和原则,介绍两类基于不同原理的指标体系的建立方法及其步骤,特别阐述了基于校核与验证(Verification&Validation,V&V)的可信度评估指标体系的建立与建模全生命周期各个阶段V&V结果的对应关系;研究基于V&V的可信度评估指标尺度,以尺度为准则构建基于V&V的仿真模型可信度评估指标体系。     

基于多尺度分析的虚拟植物分枝结构三维重建

提出一种基于多尺度分析的虚拟植物分枝结构三维自动重建方法.首先建立控制分枝结构生长的二维层次自动机模型.对同种植物不同植株生长单元和叶元两级组织的形态和几何数据进行采样,用隐马尔可夫树分析生长单元的统计特征及转移关系,隐状态标记具有不同统计特征的各类生长单元,并采用半马尔可夫链描述产生各类生长单元的叶元序列.多尺度分析结果作为二维层次自动机模型的参数,自动控制三维重建过程.仿真实验表明本方法能够较真实地自动重建同种植物分枝结构的三维模型,能满足虚拟农业实验室的植物建模需求.     

复杂大气扰动下大型飞机飞行动力学建模研究

大型飞机的机体尺度与中小规模的风场尺度接近,为进行高逼真度的飞行仿真,需要建立含扰动风参数影响的动力学模型.推导了含三维扰动风参数的六自由度动力学方程,给出了扰动风参数的计算方法.基于B747-100飞机建模数据,结合四点模型,给出了扰动风场中气动模型修正的一般方法.改进Newton-Raphson算法,对动力学模型进行了无风状态下的配平,并结合典型飞行状态进行了模型初步验证.分别基于质点模型和四点模型,给出了B747飞机穿越三维大气紊流场的数值仿真实例.结果表明,应用四点模型的仿真结果更能表现出大型飞机对大气紊流响应的随机特性.建立的含扰动风影响的动力学模型以及改进的配平算法可用于飞行模拟器的飞行实时仿真.     

基于加工动力学模型的工艺可靠性仿真方法

大型数控装备具有单件加工周期长、加工成本高等特点,一旦其发生加工故障将会给企业带来巨大经济损失.为此,从数控装备加工过程动力学建模的角度出发研究了工艺可靠性仿真方法.首先建立了数控装备铣削加工过程的非线性动力学模型,以分析不同工艺条件下数控装备铣削加工性能. 在此基础上,采用支持向量回归机,建立了数控装备铣削加工性能映射模型及其工艺可靠性仿真模型. 最后,以数控七轴五联动车铣复合加工机床为对象开展了实例仿真分析.仿真结果表明该方法能够较好地识别数控装备加工过程中不同工艺参数的调整对其工艺可靠性的影响.     

重型汽车制动器虚拟样机的建模与应用

为准确计算重型汽车鼓式制动器的制动效能因数,采用三维CAD绘图软件Pro/ENGINEER、有限元软件ANSYS、多体动力学仿真软件MSC.ADAMS,通过开发柔性体摩擦片与刚体制动蹄连接模块、柔性体摩擦片与刚体制动鼓非线性接触模块,建立了鼓式制动器的虚拟样机模型。应用鼓式制动器虚拟样机模型,对北京首钢重型汽车制造厂32t重型汽车的鼓式制动器进行仿真计算,仿真得出的鼓式制动器的制动效能因数,与试验测试结果基本相符。     

混凝土坝浇筑过程建模及绘制方法

随着虚拟现实技术的发展,三维仿真系统作为一种全新角度的管理方法和技术手段在工程进度管理中起到越来越重要的作用。提出了一种对混凝土坝浇筑过程进行建模以及仿真的方法。对大坝整体模型进行三维裁剪来得到不同浇筑时期大坝的模型,不同于以往工程仿真中对不同时期分别进行建模的方法。并基于Shader Model 4.0构建了实时绘制框架,提高仿真效率。基于上述方法设计实现了一个混凝土坝浇筑过程仿真系统。仿真结果验证了提出的方法可以满足工程需要。     

基于外观保持的多分辨率模型生成算法

现代三维仿真系统中,大规模、精细模型的使用使得pc机难以进行实时渲染,因此该论文研究了一种模型简化算法,在同等分辨率条件下,最大程度的保留三维模型的外观特征。算法基于二次误差度量,引入了模型表面分类、顶点法向量偏移等约束条件。实验表明,该算法输出结果对模型外观保持程度较高。     

三维自适应有限时间超螺旋滑模制导律

针对导弹以固定终端攻击角拦截机动目标的制导问题,提出一种三维自适应有限时间超螺旋滑模制导律.首先,利用相对运动质点模型将三维制导问题转换为二阶视线角系统的控制问题.其次,构造一种多变量非奇异的快速终端滑模面,结合改进型超螺旋算法,设计了有限时间超螺旋滑模制导律.同时,通过参数自适应增益实时在线估计目标机动引起的外部扰动...     

水下滑翔机器人实时仿真平台研究与开发

为检验水下滑翔机器人系统的整体性能及载体在水下的运动学和动力学特性,提出了采用半物理仿真方式建立水下滑翔机器人实时仿真平台的设想.介绍了建立实时仿真平台的硬件结构,并对水下滑翔机器人实时仿真平台的搭建过程作了简要的说明.仿真平台系统包括虚拟水下滑翔机器人系统和虚拟显示系统两部分,其中虚拟显示系统包括:MultiGen Creator建立的三维载体模型和海底地形;Vega生成的实时视景程序;基于MFC的视景仿真程序.     

一个面向基坑工程领域的三维仿真模型构件库

基于构件的软件复用技术可以很好地支撑三维仿真系统开发,是解决基坑工程领域三维建模的有效工具。针对基坑工程仿真系统应用,分析了可复用的三维构件模型,重点讨论了该领域构件的表示和检索技术;创建了一个用于管理这些复用构件的构件库系统;最后给出了该构件库系统的一个应用实例。     

基于web的汽车弹簧三维模型的展示与交互

三维模型的展示和交互往往能给人一种逼真的效果,能够提高产品设计的效率。然而当产品的零部件个数很多时,模型文件将十分巨大,不便于网络共享与发布,而仅限于本地浏览。鉴于这种情况,提出基于网络的三维轻量化模型的展示与交互,岁产应用Mockup软件生成三雏轻量化JT仿真文件,这样便于工程师与客户的查看,同时能够根据客户的反馈,进行即时的更改,同时也扩展了产品的销售渠道。把这种技术应用于汽车弹簧,取得了预期的效果。     

一种多通道曲面投影系统的几何校正方法

几何失真校正技术是虚拟现实投影系统中的关键技术之一,文章针对曲面多通道大屏幕投影显示系统,提出了一种在极坐标系中基于纹理贴图的几何校正方法。该方法采用角等分原则将二维纹理网格化后在三维坐标系中进行贴图从而实现几何校正,可以适用于投影面为柱面、球面、极坐标参数曲面以及投影机非正投影等情况。试验结果表明该方法能够快速的完成几何畸变校正和通道间的拼接融合,具有良好的实际应用价值。     

基于扩张观测器的三维动态面导引律

为提高导弹拦截高速机动目标的精度,基于自抗扰控制理论的估计补偿思想,设计了考虑自动驾驶仪动态特性和目标机动的三维动态面导引律。首先,建立了考虑自动驾驶仪动态特性的三维耦合制导模型;其次,针对制导模型中所存在的目标机动和测量噪声的干扰,设计扩张观测器估计目标机动和视线角速率,并将其应用到导引律的设计中;再次,基于动态面控制方法设计了三维空间导引律,避免了传统反演控制方法中的“微分膨胀”问题;最后,在目标作不同机动情况下,所设计的导引律与比例导引律、动态面导引律进行比较,仿真结果表明所设计的导引律具有更好的制导性能。     

不均匀大气结构中的电磁环境仿真研究

采用三维矢量抛物方程方法建立了电磁环境仿真模型,提出了基于旋转波阵面处理不规则地表边界条件的算法,简化了边界处理过程;为了计算脉冲电波传播场,采用傅里叶变换方法用脉冲包络代替单频电波,提出了近似系数求解多频点反复计算的方法;通过Kriging算法对地形高程进行插值,分析了脉冲电波在不均匀大气结构中的传播特征;最后通过数值仿真说明了模型的正确性。