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微细光缆水下回收过程动力学建模与仿真分析
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作者 吴昊 唐元贵 +1 位作者 梁全 陈汐 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第19期120-126,共7页
本文对恒张力条件下微细光缆的水下回收动态过程进行建模与仿真研究。面向自主遥控水下机器人微细光缆的回收难题,提出一种基于集中质量法的微细光缆离散化建模方法,并给出其回收阶段初始状态的力学方程以及计算方法;鉴于回收过程中节... 本文对恒张力条件下微细光缆的水下回收动态过程进行建模与仿真研究。面向自主遥控水下机器人微细光缆的回收难题,提出一种基于集中质量法的微细光缆离散化建模方法,并给出其回收阶段初始状态的力学方程以及计算方法;鉴于回收过程中节点数目的动态变化,提出了基于微细光缆张力变化的节点控制策略,构建了长距离微细光缆回收过程的动力学模型;采用四阶龙格-库塔法对微细光缆的回收过程进行动力学仿真,揭示了微细光缆在回收过程中速度以及张力分布的动态变化规律。结果表明,本文针对微细光缆回收过程动力学特性的研究方法可以有效反映长距离微细光缆的动态变化过程,从而为微细光缆回收装置的研发提供理论参考和设计依据。 展开更多
关键词 微细光缆 恒张力 集中质量法 离散化模型 动态仿真
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考虑时变啮合刚度的行星滚柱丝杠动力学建模与振动特性分析
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作者 卢夏沁 陈换过 +2 位作者 吴建伟 彭雨浩 汤佳辉 《振动与冲击》 北大核心 2025年第11期119-128,138,共11页
针对行星滚柱丝杠(planetary roller screw mechanism,PRSM)动态特性研究中的不足,特别是对传动副啮合刚度时变特性和非线性因数考虑不充分的问题,提出了一种考虑间隙、摩擦阻尼和时变啮合刚度的PRSM“扭转-平移-轴向”动力学建模方法... 针对行星滚柱丝杠(planetary roller screw mechanism,PRSM)动态特性研究中的不足,特别是对传动副啮合刚度时变特性和非线性因数考虑不充分的问题,提出了一种考虑间隙、摩擦阻尼和时变啮合刚度的PRSM“扭转-平移-轴向”动力学建模方法。通过集中质量法构建动力学模型,基于达朗贝尔原理推导出运动微分方程;根据机构传动副特点,构建了齿轮副悬臂梁模型与螺纹副轴向刚度模型,结合势能法、直接刚度法和赫兹接触理论提取出啮合刚度参数。最后,采用Runge-Kutta数值积分法求解系统微分方程,通过与刚体动力学模型对比验证模型准确性,并获取了PRSM的振动特性。研究成果为PRSM的故障特性分析和智能诊断奠定了理论基础。 展开更多
关键词 行星滚柱丝杠(PRSM) 集中质量动力学建模 时变啮合刚度 动态特性分析
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湾外底层延绳式养鲍系统水动力特性
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作者 康慧楠 蔡卓君 +2 位作者 扈喆 张晓莹 郭军 《渔业现代化》 CSCD 北大核心 2024年第5期38-47,共10页
湾外底层延绳式养鲍系统是一种新型养殖设施,利用波浪在水下的衰减效应,实现较好的抗风浪性能,为了确保养鲍系统的存活率和结构安全性,研究延绳式养鲍系统的动力特性具有重要意义。基于相似准则,在波流水槽实验室开展了模型试验;基于集... 湾外底层延绳式养鲍系统是一种新型养殖设施,利用波浪在水下的衰减效应,实现较好的抗风浪性能,为了确保养鲍系统的存活率和结构安全性,研究延绳式养鲍系统的动力特性具有重要意义。基于相似准则,在波流水槽实验室开展了模型试验;基于集中质量模型,建立了底层延绳式养鲍系统动力响应数值模拟方法,验证了数值模拟方法的准确性;针对福建省罗源湾外实际海况,在不同的波浪及海流作用下,对底层延绳式养鲍系统的动力特性进行数值模拟,分析了波高、流速及流向对养鲍系统受力情况及运动轨迹的影响。结果显示:梗绳和锚绳的受力分布存在明显差异,最大受力段不在锚绳上,而是位于梗绳中部区域;波高与系统最大受力和鲍鱼笼的运动幅值近似呈线性关系;当流速增大时,迎流侧锚绳的张力出现非线性陡增,背流侧锚绳的张力明显减小;当流向角度增大时,系统前部梗绳的张力减小,支绳张力基本保持相对稳定。该研究结果可为类似底层延绳式养鲍系统的结构设计提供参考。 展开更多
关键词 底层延绳式养鲍系统 集中质量法 数值模拟 模型试验 水动力特性
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桥梁桩土相互作用的集中质量模型及参数确定 被引量:95
4
作者 孙利民 张晨南 +1 位作者 潘龙 范立础 《同济大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期409-415,共7页
桩土相互作用是桥梁抗震研究中的难点 ,计算模型的选用和参数确定直接影响计算结果的精度 .为此 ,提出一种改进Penzien模型及其参数的确定方法 ,并以此模型采用动力反应时程方法对国外某桥进行了实例计算分析 。
关键词 桥梁 桩土相互作用 动力分析 集中质量模型 参数确定 抗震分析
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受电弓等效模型参数识别及动态性能测试 被引量:32
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作者 周宁 张卫华 王冬 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期398-403,共6页
为了得到合理的受电弓等效模型和参数,将受电弓结构等效为2质量块和3质量块模型,通过实验方法,对其质量、刚度和阻尼进行识别,得到了不同等效模型的力学参数.基于测得的等效参数建立受电弓数学模型,进行弓网动力学仿真计算,并将计算得... 为了得到合理的受电弓等效模型和参数,将受电弓结构等效为2质量块和3质量块模型,通过实验方法,对其质量、刚度和阻尼进行识别,得到了不同等效模型的力学参数.基于测得的等效参数建立受电弓数学模型,进行弓网动力学仿真计算,并将计算得到的接触力结果与利用弓网混合模拟试验台测得的实验数据进行对比.结果表明:对于2质量块和3质量块模型,最大和最小接触力的最大偏差分别为36.95、20.84 N和23.97、12.02 N,该测试方法可以用于受电弓等效模型参数的辨识. 展开更多
关键词 受电弓 等效模型 参数识别 动态性能
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岩体渗流场与应力场耦合的集中参数型数学模型研究 被引量:13
6
作者 仵彦卿 张倬元 +1 位作者 王士天 黄润秋 《工程地质学报》 CSCD 1994年第1期9-14,共6页
本文在分析岩体的地质特征、参流特征的基础上,提出了岩体渗流场与应力场耦合的集中参数型数学模型,给出了耦合集中参数型数学模型辨识的递推公式,讨论了该模型的应用前景。
关键词 岩体 渗流场 应力场 耦合数学模型
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大型中层拖网网具系统的仿真研究 被引量:11
7
作者 陈英龙 赵勇刚 +1 位作者 周华 黄洪亮 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期625-632,共8页
为了分析大型中层拖网网具系统的水动力学性能,基于集中质量法建立该系统的数学模型.将网具系统的各个节点简化为在其形心的质量单元,各质量单元通过无质量弹簧相连,网具节点受到的水动力、重力、浮力及弹性力都集中在质量单元上,分别... 为了分析大型中层拖网网具系统的水动力学性能,基于集中质量法建立该系统的数学模型.将网具系统的各个节点简化为在其形心的质量单元,各质量单元通过无质量弹簧相连,网具节点受到的水动力、重力、浮力及弹性力都集中在质量单元上,分别建立各质量单元的动力学方程.在建模中考虑了拖网网板及升力帆布,联立所有的质量单元方程可以获得整个网具系统的仿真模型.通过对拖网网具系统的仿真分析,研究拖网网线的受力分布、拖曳速度、曳纲长度对拖网网位及网口扩张的影响.通过海上试验验证了所建立的大型中层拖网网具系统数学模型的准确性. 展开更多
关键词 拖网网具系统建模 集中质量法 中层拖网 柔性系统
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埋入式压电陶瓷传感器力学模型及试验验证 被引量:5
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作者 阎石 梁丽娉 +2 位作者 王秋婧 蒙彦宇 赵乃志 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2012年第1期79-87,共9页
目的验证采用集总质量法建立PZT晶体简化传感模型并进行数值模拟的正确性.方法以压电陶瓷晶体为研究对象,以压电本构方程为出发点,推导出PZT传感器正压电效应的电荷表达式,进行简谐荷载激励下传感效应数值分析及试验验证.结果根据压电... 目的验证采用集总质量法建立PZT晶体简化传感模型并进行数值模拟的正确性.方法以压电陶瓷晶体为研究对象,以压电本构方程为出发点,推导出PZT传感器正压电效应的电荷表达式,进行简谐荷载激励下传感效应数值分析及试验验证.结果根据压电方程和振动方程建立的智能骨料的传感力学模型与试验误差为12.18%,在工程应用中是可行的.PZT片在混凝土包围下作用力越大,传感信号也越大.PZT主要沿轴向振动,在径向受力较小基本忽略,骨料的径向尺寸对PZT信号影响不大证明了运用所建立的传感模型能够有效地模拟检测PZT的正压电规律,同时PZT片的电压输出特性与作用力的大小、PZT尺寸以及边界条件有关.结论在PZT传感模型中,由压电方程和振动方程的联合求解,可以快速得到PZT的传感信号,通过试验对比证明了力学模型的正确性. 展开更多
关键词 压电陶瓷 传感模型 集总质量法 压电效应 试验验证
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渔船模拟器中中层拖网的建模与仿真 被引量:8
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作者 孙霄峰 高帅 +2 位作者 尹勇 刘秀文 杨京华 《大连海洋大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期284-288,共5页
为了在渔船模拟器中进行中层拖网的动态仿真,首先利用等效网面方法对中层拖网进行简化,然后根据集中质量法建立了中层拖网的水动力模型,并开发了中层拖网的三维可视化程序。利用三次B样条插值曲线绘制中层拖网,并采用纹理映射技术提高... 为了在渔船模拟器中进行中层拖网的动态仿真,首先利用等效网面方法对中层拖网进行简化,然后根据集中质量法建立了中层拖网的水动力模型,并开发了中层拖网的三维可视化程序。利用三次B样条插值曲线绘制中层拖网,并采用纹理映射技术提高中层拖网三维可视化的效果。对一中层拖网进行了仿真研究,结果表明:仿真结果同其水槽试验结果相近,最大误差在20%以内,验证了该模型的合理性。最后,文中还给出了中层拖网的三维可视化效果图。 展开更多
关键词 渔船模拟器 中层拖网 集中质量法 三次B样条插值 可视化
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水下拖曳系统运动姿态仿真研究 被引量:15
10
作者 冯甦 朱克强 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2005年第4期56-63,共8页
采用凝集参数法建立了水下拖曳系统的三维离散模型,该模型由一系列的质量点和不计重量的弹簧组成。采用数学模型编程对NCEL浮球实验和四个典型拖曳系统进行了仿真计算。计算结果表明此数学模型具有一定的理论意义和工程实用价值。
关键词 水下拖曳系统 拖缆 凝集参数法 动力学模型
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30m望远镜三镜系统刚度分配与分析 被引量:13
11
作者 杨飞 刘国军 +1 位作者 赵宏超 张景旭 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期152-159,共8页
为满足30m望远镜(TMT)三镜系统(M3S)对质量和刚度的要求,研究了合理分配该系统各部分刚度的方法。针对M3S的第一阶谐振频率不小于15Hz的要求,本文基于M3S的结构组成对模型进行适当地简化,然后使用前期设计数据建立了四质量点弹簧-质点... 为满足30m望远镜(TMT)三镜系统(M3S)对质量和刚度的要求,研究了合理分配该系统各部分刚度的方法。针对M3S的第一阶谐振频率不小于15Hz的要求,本文基于M3S的结构组成对模型进行适当地简化,然后使用前期设计数据建立了四质量点弹簧-质点模型。研究了三镜支撑系统支撑刚度的组成,使用特征值反解的方法得到了简化模型在6个广义方向上的刚度矩阵。最后,给出了系统中所有弹簧代表的刚度,并将这一简化模型和计算结果用来指导后期的结构设计和控制设计。使用运动学仿真软件Adams对分配结果进行了验证,验证结果显示,M3S各部分刚度配比合理,系统的基频能够达到15.1Hz,满足设计要求。采用本文的刚度分配方法,可以有效地提高系统设计的效率与合理性。 展开更多
关键词 30m望远镜 三镜系统 弹簧-质点模型 特征值反解 第一阶谐振频率 有限元方法
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基于模糊PID算法的动力电池液体冷却策略 被引量:12
12
作者 马彦 丁浩 +1 位作者 牟洪元 陈虹 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期549-560,共12页
为防止动力电池组温度过高、温度均匀性差影响其性能和电动汽车运行安全,必须对其采取有效的冷却策略.本文提出了一种基于模糊PID算法的动力电池组直接式液体冷却策略.首先,根据Bernardi生热率模型和牛顿冷却定律,建立了电池内阻随温度... 为防止动力电池组温度过高、温度均匀性差影响其性能和电动汽车运行安全,必须对其采取有效的冷却策略.本文提出了一种基于模糊PID算法的动力电池组直接式液体冷却策略.首先,根据Bernardi生热率模型和牛顿冷却定律,建立了电池内阻随温度变化、对流换热系数随冷却液流速变化的单体电池集中质量热模型.然后,利用冷却液单向流动的温度变化特性递推出电池组集中质量热模型,并对其准确性进行验证.考虑到电池组热模型的非线性和时变特性,设计了基于模糊PID算法的液体冷却策略.最后,将该冷却策略用于电池组冷却系统,仿真结果表明,与传统PID冷却策略相比,模糊PID冷却策略可以缩短系统调节时间、减小电池组温度不一致性、提高抵抗电流扰动的能力,具有更好的冷却效果. 展开更多
关键词 锂离子电池 集中质量热模型 直接式液冷 模糊PID算法
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考虑桩–土–结构动力相互作用的输电塔线体系简化抗震计算模型 被引量:14
13
作者 李宏男 徐静 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1763-1767,共5页
提出了考虑桩–土–结构动力相互作用的输电塔线体系简化抗震计算模型。采用附加质量法对导线进行简化,用改进的集中质量模型来模拟输电塔下部结构,建立了桩–土–塔–线体系简化抗震计算模型。以一具体输电塔为例,在三种不同的场地条件... 提出了考虑桩–土–结构动力相互作用的输电塔线体系简化抗震计算模型。采用附加质量法对导线进行简化,用改进的集中质量模型来模拟输电塔下部结构,建立了桩–土–塔–线体系简化抗震计算模型。以一具体输电塔为例,在三种不同的场地条件下,分别采用本文的简化模型和文献[5]的整体模型对桩–土–塔–线体系在地震作用下的动力反应进行对比分析。结果表明,简化模型与整体模型的计算结果吻合较好,且可以大大提高计算效率,节省计算时间;在软弱、中硬场地,导线对塔体反应影响显著,不能忽略。有关研究成果可供工程设计参考。 展开更多
关键词 桩-土-结构动力相互作用 桩-土-塔-线体系 附加质量法 集中质量模型 动力反应
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齿轮分扭-并车传动系统设计与分析 被引量:8
14
作者 赵宁 王俊 付晨曦 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第8期28-31,共4页
齿轮"分扭-并车"传动作为一种新型的功率分流式齿轮传动系统,具有高的减速比、齿轮级数少、能量损伤低、高可靠性、低噪声等优点,功率分流结构的均载技术的研究对提高齿轮传动系统的性能具有重大意义。通过研究航空齿轮减速器... 齿轮"分扭-并车"传动作为一种新型的功率分流式齿轮传动系统,具有高的减速比、齿轮级数少、能量损伤低、高可靠性、低噪声等优点,功率分流结构的均载技术的研究对提高齿轮传动系统的性能具有重大意义。通过研究航空齿轮减速器"分扭-并车"传动系统弹性扭转均载的工作原理,采用集中质量法建立了动力学模型,并对其进行了动态响应分析。分析了齿轮"分扭-并车"传动的激励参数,通过改变弹性辐板的扭转刚度,来减小齿轮啮合刚度波动和误差激励的影响,使得系统的动载荷分布情况得到很好的改善,从而使传动过程中两条支路的载荷均匀分布,提高齿轮系统的传动性能。 展开更多
关键词 “分扭-并车”传动 集中质量模型 弹性均载 弹性辐板
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纵向非一致地震激励下管-土结构响应的简化分析模型 被引量:2
15
作者 韩俊艳 杜修力 +3 位作者 侯本伟 李立云 钟紫蓝 赵密 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期4651-4658,共8页
将长输埋地管道化为多自由度体系的等效离散集中质量模型,建立了集中质量模型在管道纵向荷载作用下的结构响应计算模型。模型考虑了沿管道长度方向的行波效应,实现了不同质量点处地震动的非一致输入,为考虑管-土相互滑移的影响,模型中... 将长输埋地管道化为多自由度体系的等效离散集中质量模型,建立了集中质量模型在管道纵向荷载作用下的结构响应计算模型。模型考虑了沿管道长度方向的行波效应,实现了不同质量点处地震动的非一致输入,为考虑管-土相互滑移的影响,模型中考虑了土体的弹塑性本构关系。模型以纵向地震动位移输入,求解得到管道各集中质量点的位移和管-土间的相对位移,在此基础上运用结构力学方法对每两个集中质量点间管道进行精细分析,进而求得管道的内力和变形。通过算例分析,集中质量模型程序计算结果与连续型管道的有限元分析结果进行比较,验证了集中质量模型方法的有效性和合理性。 展开更多
关键词 长输埋地管道 集中质量模型 地震动非一致输入
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罗茨真空泵转子系统动力学建模 被引量:6
16
作者 王天任 孙宏浩 +1 位作者 李鹤 闻邦椿 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第5期19-21,共3页
由于内部激励和外部扰动的存在,罗茨真空泵在工作过程中会产生很大的振动问题。为了更好地对罗茨真空泵转子系统进行动力学分析,采用集中质量法,考虑电机、齿轮、罗茨转子等结构的基础上对系统进行动力学建模。采用牛顿欧拉法分别建立... 由于内部激励和外部扰动的存在,罗茨真空泵在工作过程中会产生很大的振动问题。为了更好地对罗茨真空泵转子系统进行动力学分析,采用集中质量法,考虑电机、齿轮、罗茨转子等结构的基础上对系统进行动力学建模。采用牛顿欧拉法分别建立了转子系统的纯扭转模型以及偏心弯扭耦合模型的振动微分方程并考虑了重力的影响。研究发现由于齿轮啮合时变刚度的存在,转子系统存在稳定性问题。同时由于偏心的存在,转子的弯曲振动和扭转振动存在相互耦合。研究内容为之后对系统的稳定性分析以及弯扭耦合振动分析奠定了基础。 展开更多
关键词 罗茨真空泵 转子系统 动力学建模 集中质量法 弯扭耦合振动
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GPU/CPU协同粗粒度并行计算及在城市区域震害模拟中的应用 被引量:4
17
作者 韩博 熊琛 +1 位作者 陆新征 叶列平 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2013年第3期582-589,共8页
采用精细结构模型和动力时程分析以提高城市区域建筑震害预测精度已经成为一重要研究方向,而传统的CPU计算平台成本过高,难以推广。本文提出采用基于GPU/CPU协同粗粒度并行计算的方法来实现城市区域建筑震害的高效精细化动力时程计算,... 采用精细结构模型和动力时程分析以提高城市区域建筑震害预测精度已经成为一重要研究方向,而传统的CPU计算平台成本过高,难以推广。本文提出采用基于GPU/CPU协同粗粒度并行计算的方法来实现城市区域建筑震害的高效精细化动力时程计算,可以显著提高效率并降低成本。简述了所采用的程序架构、计算模型、参数选取,对并行计算的效率进行了详细的讨论,并通过一个中等大小城市的案例展示了该方法的优势。 展开更多
关键词 区域震害预测 GPU 集中质量剪切模型 粗粒度并行计算 协同计算
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基于物理模型的渔网网衣动态模拟与可视化研究 被引量:4
18
作者 孙霄峰 尹勇 张秀凤 《大连水产学院学报》 CSCD 北大核心 2009年第6期563-567,共5页
为了在渔船模拟器中进行渔网的动态模拟,建立了渔网的数学模型,并进行其可视化研究。基于集中质量模型将渔网离散为通过无质量弹簧连接的质量点集合,根据牛顿第二定律建立了质量点的动力学方程,并考虑了均匀流对渔网运动的影响。为了进... 为了在渔船模拟器中进行渔网的动态模拟,建立了渔网的数学模型,并进行其可视化研究。基于集中质量模型将渔网离散为通过无质量弹簧连接的质量点集合,根据牛顿第二定律建立了质量点的动力学方程,并考虑了均匀流对渔网运动的影响。为了进行渔网运动的实时模拟,利用隐式Newmark-β算法求解渔网的数学模型,增大了可进行稳定计算的时间步长。对一尼龙网片在水流中的运动进行了模拟,并利用OpenGL函数库开发了渔网的三维可视化程序,从而验证了该模型的合理性。 展开更多
关键词 渔船模拟器 渔网数学模型 集中质量模型 Newmark-β算法 渔网可视化
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渔船模拟器中渔网水动力模型的研究(英文) 被引量:2
19
作者 孙霄峰 尹勇 张秀凤 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1600-1603,1608,共5页
为在渔船模拟器中进行渔网的动态模拟,根据集中质量法建立了渔网的数学模型,将渔网离散为由大量无质量弹簧连接的质量点的集合,并考虑了均匀流对渔网运动的影响。利用同某质量点相连的其它质量点的已知位移代替其实际位移来求解该质量... 为在渔船模拟器中进行渔网的动态模拟,根据集中质量法建立了渔网的数学模型,将渔网离散为由大量无质量弹簧连接的质量点的集合,并考虑了均匀流对渔网运动的影响。利用同某质量点相连的其它质量点的已知位移代替其实际位移来求解该质量点所受到的弹性力,从而可进行各质量点方程的单独求解。采用隐式Newmark-β算法求解质量点方程,增大了可进行稳定计算的时间步长。对一网片在均匀流中的运动进行了模拟,并将仿真结果同其水槽试验结果进行了比较,从而验证了模型的合理性。 展开更多
关键词 渔船模拟器 渔网水动力模型 集中质量模型 Newmark-β算法
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天津静海团泊风景区地下热水资源评价的数值模拟 被引量:3
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作者 朱家玲 张启 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第4期336-343,共8页
针对静海团泊风景区地热地质的非均质各向异性特点、地下资源储量及水资源补给可能性,采用集参模型和分布参数模型两种不同的评价方法,并根据不同的物理模型,分别选用有限元及有限差分两种数学离散方法进行数值模拟研究,成功地模拟... 针对静海团泊风景区地热地质的非均质各向异性特点、地下资源储量及水资源补给可能性,采用集参模型和分布参数模型两种不同的评价方法,并根据不同的物理模型,分别选用有限元及有限差分两种数学离散方法进行数值模拟研究,成功地模拟和预测了地热集中开采区域的热储开采条件及开发趋势。 展开更多
关键词 地热能 资源评价 分布参数模型 数值模拟
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