对称分割法(网络拓扑法单元等效参数的计算)

对称分割法是网络拓扑法中推导单元等效参数的一种比较理想的方法。它采用作枝的垂直平分面的方法,把求解场分割为以节点为中心的节点元素。然后根据节点元素之间的关系,运用场的积分形式的基本方程来推导出枝的等效参数。用这种方法已推出各种形状的平面场和空间场中单元的等效参数、边界条件和内部源的计算式。并且某些计算式的精度高于有限元法。 本文介绍了场的基本方程的微分和积分形式及其相互关系,指出对称分割法是直接应用积分形式来解离散化场的一种有效方法;介绍了对称分割法的基本原理,推导出几种常用单元的等效参数的计算式,以及平面场和轴对称场边界条件与内部源的计算式。文章还举例说明了用有限元法处理内部源时的误差。     

应用网络拓扑法计算低惯量稀土永磁伺服电动机的磁场

通过理论分析，首次将网络拓扑法的应用范围从无旋场扩大到有旋场的计算中，从而进一步发展和完善了这一数值计算方法。本文从麦克斯韦方程出发，通过对比热传导问题的约束方程，导出了网络拓扑法用于有旋电磁场计算的离散化格式。继而通过与相应的有限单元法的比较，说明了网络拓扑法的一系列优点。同时，本文还分析建立了适合有旋场计算的永磁体等效电流模型。作为实例，本文最后给出了一台低惯量稀土永磁伺服电动机的求解方程，并计算了空载磁场及电枢反应磁场分布，由此得到的电机电磁参数，不仅为伺服电动机本身而且为整个伺服控制系统的设计提供了依据。     

四分量紧凑格式频域有限差分法对多层镀膜矩形波导传播特性的分析

在紧凑格式频域有限差分法分析有耗规则导波结构时,传统方法需要6个场分量来描述良导体的表面阻抗边界条件,导致边界上场分量的关系复杂,且也不适用于多层镀膜边界问题.为此利用四分量紧凑格式频域有限差分法,结合等效表面阻抗边界条件可以方便地描述切向场在多层镀膜边界上的关系,不但适用于有耗边界,也适用多层镀膜边界.经过填充系数矩阵得到切向场分量的本征方程,即可计算出特定频率下的传播常数.在相同配置和精度要求下,其结果与高频电磁场仿真软件吻合良好.     

对偶网络拓扑法在场问题计算中的应用

网络拓扑法已被实践证明为一种有效实用的数值计算方法。它以数学分析简单、物理概念明确、单元剖分灵活、适用性强等优点,已被越来越多的场计算专家所采用,成为一种较优秀的数值分析方法。本文在普通网络拓扑法的基础上,以温度场计算为例,通过建立其能量泛函并求其极值,导出一种高精度的网络拓扑法——对偶网络拓扑法。在给定的求解精度条件下,由于两组网络计算时产生误差之间的补偿作用,使用该方法能有效地减少计算存贮空间、缩短计算用时。这对用微机求解复杂场问题是很有意义的。本文最后的实例虽然是针对温度场分析的,但对其他场问题完全适用,故具有普遍性。     

网络拓扑法在瞬态温度场计算中的应用

本文通过理论分析,阐述了利用网络拓扑法计算瞬态温度场的可行性以及具体实现方法,发展了网络拓扑法的应用。本文还通过比较网络拓扑法和有限单元法在计算瞬态温度场时的计算格式,证明网络拓扑法具有一系列优点,是一种值得推广的好方法。     

褶皱结构成形时的形状偏差计算

解决了褶皱结构成形时相邻的平行四边形平面元素之间连接区棱的修圆半径值预测问题。把毛坯模拟成薄板，定义了平行四边形平面元素的边界条件，采用能量法导出挠度和力函数的非线性微分方程组，利用积分－差分法实现其数值解，并提供计算结果和分析应力－应变场。采用的计算方法可用于研究毛坯的刚度参数和工艺参数对褶皱结构的形状影响。     

气动补偿空速管的设计、计算和实验

本文叙述了气动补偿空速管的原理和目前常用的前体补偿空速管、后体补偿空速管及加补偿环的空速管的特点,给出了设计气动补偿空速管的步骤,介绍了计算飞机机头前正压场和补偿管静压分布的三种方法,即细长旋成体线化理论、亚音速有限基本解法和小扰动势流差分法的特点。最后介绍了与空速管实验有关的一些问题。     

基于PIV技术的压力场重构算法实现与研究

介绍了有限容积法、直接积分法和Poisson方程法3种基于PIV瞬时速度场重构压力场的基本原理以及相应的计算方法，选取管流突扩流场和偏置方块绕流流场两个不可压缩流场的瞬时速度场数据，采用上述3种压力场重构算法，分别研究了图像噪声、速度场精度、插值算法以及边界条件的类型与精度对重构压力场的影响。最后针对管流突扩过程第20ms的流场，给出了3种重构算法下的压力场云图以及对应的CFD模拟结果。研究表明，有限容积法和直接积分法容易受到噪声的影响而产生剧烈震荡，但是可以在较大的速度场误差范围内保持较高的精度，通过采用双线性插值可以获得更高精度的重构压力场；Poisson方程法不易受到噪声的影响而产生震荡，同时在高精度PIV速度场下的优势较为突出，通过采用双三次差值可以获得更高精度的重构压力场；混合边界条件仅仅测定边界上有限个点的压力值，就获得了接近狄利克雷边界条件下重构压力场的精度，远高于诺依曼边界条件；边界条件的误差严重降低重构压力场的精度，其影响程度比速度场误差还要大。     

一种新型的直角网格生成方法及应用研究

提出了一种基于背景网格的直角网格新型生成方法。背景网格是用来提供网格加密的信息．通过网格尺度与所得计算参数的比较，定量判断确定网格是否需要加密；而在求解Euler方程计算中，采用的是Jameson的有限体积法，它可以适合任意形状的网格单元，以及四步Runge—Kutta时间推进。本文对NACA0012翼型和复杂多段翼型等问题进行了数值实验。结果表明，这种网格生成方法易于推广到三维情况中去，具有网格生成时间短．收敛速度快，易于处理复杂边界的优点。     

用有限单元法计算涡轮盘的温度场和热应力

本文叙述了用有限单元法计算涡轮盘稳定温度场和热应力的计算方法,涡轮盘温度场边界条件的确定和计算框图,最后附有实例及讨论。     

变刚度矩形薄板的弯曲和稳定计算

本文研究两对边简支,其它两边任意支承,板的刚度沿简支边方向按任意规律变化的矩形板。采用文[1]提出的有限板条元素法求解。其特点,与习用的有限单元法或有限条法不同,不是先建立单元或单条的刚度矩阵,然后拼装总体刚度矩阵再求解,而是确立各个板条元素的变位和内力的传播关系。计算实例表明该方法简便有效。     

火箭贮箱液体晃动等效模型参数的数值仿真方法

基于有限体积VOF方法以及势流体有限单元优势,提出了一种火箭贮箱液体晃动等效模型参数快速而精确的数值计算方法,并用具有解析解的圆柱贮箱模型对该方法的准确性进行了全面的验证。由于该方法不受贮箱外形和内部装置的限制,可用于任意贮箱液体晃动的研究。     

多孔介质传热传湿过程多层不连续问题的数值分析

提出了一种基于有限体积法预测非线性边界条件下多层多孔介质内的传热传湿过程的数值分析方法。求解过程中考虑了瞬态边界条件，从而避免了通常处理中边界条件设定为常数而给计算带来的误差，对于多层多孔介质每一层物性参数的非连续性，采用了有效的有限差分逼近处理。利用该处理对典型的三层墙体层与层界面处相对湿度的瞬态值进行了预测，计算结果与Liesen R J等的传递函数求解方法符合很好。     

关于应用网络拓扑法于无旋场的计算(单元等效电路的证明和分析)

本文从无旋场的基本方程出发,为网络扑拓法计算场的单元等效电路补充了一套理论证明,修正了原来实际存在的某些假设条件,补充了一组柱座标单元和球座标单元的导参数计算公式。     

基于嵌套网格和计入尾迹影响的旋翼流场数值模拟

给出了三维Euler方程数值模拟悬停状态旋翼流场的方法和模型。为充分考虑旋翼尾迹对流场的影响,采用了由动量理论导出的远场边界条件和由尾迹诱导速度代入滑移条件而构造的新翼面边界条件。为减少尾迹数值耗散和便于添加上述边界条件,采用了嵌套网格方法。针对嵌套网格中关键的贡献单元搜寻问题,本文采用一种伪贡献单元搜寻法。应用上述方法进行了算例计算,给出了有无尾迹修正时的旋翼桨叶表面压力分布和沿展向升力分布的计算结果,并与可得到的实验数据进行了对比。此外,从计算的等涡量线图上分析了旋翼尾迹流场畸变的发展趋势,表明了Euler方程法在旋翼涡尾迹捕捉方面的能力。     

基于时域有限差分法平面光波的一维吸收边界条件

吸收边界条件的选取在使用时域有限差分法分析设计衍射光学元件的过程中有着举足轻重的作用。文章从麦克斯韦方程组出发,推导出了一维吸收边界条件的解析解及该吸收边界对TEM波的反射系数,用数值模拟验证了在激励源分别处于讨论区域右边、中间,且在TEM波传播的同时一直存在的情况下,一维Mur一阶吸收边界条件和波延迟法的优质吸收效果。对两种边界条件的计算误差进行了对比和分析,结果表明Neum ann边界条件波形稳定早,数值精度高,Mur一阶边界条件波形稳定稍迟,有一定误差,但吸收效果很好。     

基于双层集总参数模型的卫星热控系统仿真方法

在实现各种功能的卫星研制和应用中,热控制技术是重要的系统组成部分,目前星上热控分系统工程中普遍应用的热分析方法是以热网络方程和专业软件为主.但这种方法计算量大、软件难以离线使用,不适于卫星总体实时仿真平台,因此提出了一种基于设备等效动态特性的双层集总参数模型的应用方法.该方法将卫星解耦成内层环节和外层环节共计5个参数环节以模拟整星温度场,并可与总体仿真平台集成进行温度预测.最后对等效动态特性模型进行了实例说明和结果分析,并提出了这种方法的适用范围.     

短粗梁的固有振动计算

用有限单元法计算,选取总线位移、弯曲转角和剪切转角为节点自由度,舍弃常剪力假设,总线位移取三次函数,剪切转角为线性函数,满足几何边界条件。由简支梁、悬臂梁和自由梁的计算结果表明,精度是比较高的。     

圆转方非轴对称喷管无粘流动的多层网格法求解

本文利用多层网格法求解三维无粘亚音和跨音速圆转方非轴对称喷管的流动,基本格式是把Ni[1]的二维有限体积积分格式推广到三维流场。边界条件采用文[2]中的“预测一修正”处理方法。为了进一步提高格式稳定性,在计算流动变量的一阶时间变化量时,采用单元体积平均法而不是文[1]中的算术平均法。引入当地时间步及多层网格方法,以加快格式的收敛速度。文中还对多层网格构造形式及其收敛效果作了讨论。通过对两种喷管模型流动的计算和与试验数据的对比,验证了该算法的精度。     

高温压力传感器冷却套温度场的有限元法计算

介绍一种高温压力传感器冷却套的结构，并用有限元法计算冷却套的温度场分布，将轴对称的冷却套半边划分为许多三角形单元，将单元内的温度离散到单元三个节点上，应用传热学理论计算出三类边界条件的参数，应用有限元法计算出各节点的温度，经过计算机数据处理，得到冷却套温度场的分布，最后，对冷却套温度进行实测，测试结果与理论计算较为接近，表明冷却套结构设计是合理的，并且用有限元法计算冷却套温度场分布是行之有效的。