应用快速多极子边界元法的块状土壤结构地网接地参数算法研究 被引量：14

1

作者 郭卫 黄文武 +6 位作者 文习山 王玮 鲁海亮 姚森敬 潘卓洪 谭波 李伟 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期1436-1445,共10页

为解决传统边界元法因其系数矩阵的存储量与求解未知量成平方关系,因而受计算机内存的限制无法求解剖分量巨大的大规模块状土壤下地网接地参数计算问题,提出用快速多极子边界元法进行求解,利用建立三维自适应八叉树的存储结构代替传统... 为解决传统边界元法因其系数矩阵的存储量与求解未知量成平方关系,因而受计算机内存的限制无法求解剖分量巨大的大规模块状土壤下地网接地参数计算问题,提出用快速多极子边界元法进行求解,利用建立三维自适应八叉树的存储结构代替传统的系数矩阵存储形式。与传统边界元法相比,存储量大大减少,计算效率也明显提高。对小规模块状土壤接地模型进行编程计算,通过与传统边界元法及CDEGS软件计算结果进行对比,证实了所提方法的正确性和高效性。对大规模块状土壤接地问题算例进行编程计算,证明了所提算法在求解大规模块状土壤接地问题上的优势,为进一步研究更加复杂的块状土壤接地问题提供了参考。 展开更多

关键词 关键词 传统边界元法 快速多极子边界元法 块状土壤 地网 接地参数 存储量

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阻性消声器声学性能预测的快速多极子边界元法 被引量：3

2

作者 崔晓兵 季振林 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期428-433,共6页

为解决大尺度声场中常见的多区域复合及多吸声材料复合问题,提出了一种子结构快速多极子边界元法.鉴于未知量列向量的构建次序及边界节点编号顺序对迭代收敛速度有重要影响,提出了整体矩阵方程的构建原则.此外,针对复数形式声参数对多... 为解决大尺度声场中常见的多区域复合及多吸声材料复合问题,提出了一种子结构快速多极子边界元法.鉴于未知量列向量的构建次序及边界节点编号顺序对迭代收敛速度有重要影响,提出了整体矩阵方程的构建原则.此外,针对复数形式声参数对多极子展开式计算准确性的影响,对快速多极子边界元法进行了研究与修正.以膨胀腔阻性消声器为例,应用子结构快速多极子边界元法与传统边界元法计算其传递损失.结果表明,该方法与修正是有效的,而且在某给定频率下,随着边界未知节点数的增大,其相对于传统边界元法在计算效率方面的优势越来越明显. 展开更多

关键词 子结构快速多极子边界元法 多区域声场 吸声材料 阻性消声器 传递损失

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应用快速多极子边界元法的接地网接地参数计算方法 被引量：9

3

作者 郭卫 文习山 +3 位作者 谭进 蓝磊 李晓萍 唐程 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期753-758,共6页

为解决用传统边界元法求解某些大型地网接地参数时需要的存储量过大而导致普通计算机因内存的限制无法进行求解的问题,提出用快速多极子边界元法求解地网接地参数,利用树的存储结构代替传统的系数矩阵存储形式,减少计算存储量,提高了计... 为解决用传统边界元法求解某些大型地网接地参数时需要的存储量过大而导致普通计算机因内存的限制无法进行求解的问题,提出用快速多极子边界元法求解地网接地参数,利用树的存储结构代替传统的系数矩阵存储形式,减少计算存储量,提高了计算效率。通过求解规模较小地网的接地参数对传统边界元和快速多极子边界元进行比较,快速多极子边界元法计算出的接地电阻值与CDEGS软件的计算值最大误差在2%以内,表明该方法的有效性。利用该方法对传统边界元法及CDEGS软件无法求解的工程算例进行求解,计算出的相关接地参数初步满足工程要求。 展开更多

关键词 传统边界元法 快速多极子边界元法 接地参数 地网 存储量

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多介质工频电场分析的快速多极子边界元法 被引量：10

4

作者 张占龙 邓军 +3 位作者 李德文 朱祯海 胡强 何为 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期80-85,共6页

针对变电站关键设备工频电场计算存在计算效率低的问题,结合快速多极子法和边界元模拟电荷法提出一种快速计算多介质工频电场分布的方法。根据边界元模拟电荷法基本原理建立变电站关键设备工频电场计算模型。利用快速多极子法可以加速... 针对变电站关键设备工频电场计算存在计算效率低的问题,结合快速多极子法和边界元模拟电荷法提出一种快速计算多介质工频电场分布的方法。根据边界元模拟电荷法基本原理建立变电站关键设备工频电场计算模型。利用快速多极子法可以加速矩阵与向量乘积效率的特点,得到提高多介质工频电场分布的快速算法。并应用该方法具体计算500 kV变电站中开关场内刀闸周围的电场分布。结果表明:快速多极子边界元模拟电荷法的计算结果与积分工程软件的仿真结果的最大相对误差为8.1%。在满足工程误差允许前提下,该方法相对于传统边界元模拟电荷法运算速度快、内存消耗少、计算精确度高,适合于求解大尺度多未知量、多自由度的工频电场计算问题。 展开更多

关键词 工频电场 变电站 边界元法 快速多极子 计算方法

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电场计算的快速多极子预条件高阶边界元法 被引量：3

5

作者 张占龙 邓军 +5 位作者 朱祯海 肖冬萍 李德文 胡强 何为 郭伟 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1-8,共8页

针对多介质工频电场计算中低阶边界元法及预条件(GMRES)法的计算精度低及计算成本高的不足,在低阶边界元法基础上引入高阶边界元和快速多极子法,提出了一种用于求解三维电场分布的快速多极子预条件GMRES高阶边界元法。建立了三维电场计... 针对多介质工频电场计算中低阶边界元法及预条件(GMRES)法的计算精度低及计算成本高的不足,在低阶边界元法基础上引入高阶边界元和快速多极子法,提出了一种用于求解三维电场分布的快速多极子预条件GMRES高阶边界元法。建立了三维电场计算高阶边界元模型,阐述了快速多极子预条件GMRES高阶边界元法基本原理和具体实现方法;通过双介质实验模型进行了方法验证,并基于500kV变电站部分关键设备的三维电场计算,表明该方法在电场计算精度及在内存消耗和计算时间上均比预条件GMRES法有明显的优势。最后将计算结果与实际测量值进行了比较,该方法的计算结果与测量值最大相对误差为8.65%,该方法更适合于分析变电站这种大尺度多介质环境下的工频电场分布。 展开更多

关键词 高阶边界元 变电站 快速多极子 工频电场

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应用快速多极子曲面边界元法的换流阀塔电场计算 被引量：5

6

作者 王泽忠 石雨鑫 刘丽平 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期203-211,共9页

直流换流阀塔电场的精确快速计算对于阀塔设计具有重要指导意义,但是阀塔结构复杂,规模巨大,多种介质混合存在,数值求解存在较大困难。针对该问题,提出多介质多极子曲面边界元法。以静电场多介质边界积分方程为基础,解决多介质共存问题... 直流换流阀塔电场的精确快速计算对于阀塔设计具有重要指导意义,但是阀塔结构复杂,规模巨大,多种介质混合存在,数值求解存在较大困难。针对该问题,提出多介质多极子曲面边界元法。以静电场多介质边界积分方程为基础,解决多介质共存问题。提出多介质情况下多极子的展开形式,利用改进的多极子方法加速基于坐标变换的曲面边界元,提高计算精度,降低计算代价。通过带有均压环的绝缘子模型,与不同方法比较验证算法的计算准确度和效率。使用实际换流阀塔模型研究绝缘子对金具表面电场的影响以及绝缘子内部电位和电场的分布情况。最后应用该算法分析±160kV换流阀单桥臂的电场。本文方法适合于分析多介质共存的大规模电场问题,是直流换流阀塔优化设计的有效工具。 展开更多

关键词 换流阀塔 静电场 绝缘子 曲面边界元 快速多极子

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快速多极子边界元法在吸声材料声场计算中的应用 被引量：6

7

作者 崔晓兵 季振林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第8期187-192,共6页

对快速多极子边界元法中多极子展开式的数值计算进行了研究,建立四点单级传递关系与多级传递关系模型。通过与格林函数及其法向导数理论值的比较,考察两种传递情况下,多极子展开式在吸声材料介质及空气介质中的计算精度。结果表明,复波... 对快速多极子边界元法中多极子展开式的数值计算进行了研究,建立四点单级传递关系与多级传递关系模型。通过与格林函数及其法向导数理论值的比较,考察两种传递情况下,多极子展开式在吸声材料介质及空气介质中的计算精度。结果表明,复波数展开式的求解精度与截断项数的大小相关,而且当复波数虚部值与展开点间距离乘积过大时,展开式值开始与真值相背离。最后提出了解决此问题的两种方法。此外,以膨胀腔阻性消声器传递损失计算为例,验证了该方法的有效性与可行性。 展开更多

关键词 快速多极子边界元法 吸声材料声场 多极子展开式 相对误差 阻性消声器 传递损失

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快速多极子边界元法预测船舶舱室噪声 被引量：3

8

作者 崔晓兵 季振林 武耀 《噪声与振动控制》 CSCD 2012年第6期179-183,共5页

将快速多极子边界元法应用于船舶舱室噪声预测,考虑振动、刚性以及阻抗三类边界条件,计算得到舱室表面的辐射声压云图以及监测点处的声压级,通过和Virtual.LabAcoustic软件计算结果比较验证方法的正确性;此外,通过和传统边界元法在总计... 将快速多极子边界元法应用于船舶舱室噪声预测,考虑振动、刚性以及阻抗三类边界条件,计算得到舱室表面的辐射声压云图以及监测点处的声压级,通过和Virtual.LabAcoustic软件计算结果比较验证方法的正确性;此外,通过和传统边界元法在总计算时间上的比较,表明快速多极子边界元法在计算大尺度声学问题中的高效性。 展开更多

关键词 声学 舱室噪声 预测 快速多极子边界元法 声压级 一般边界条件

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快速多极子边界元法在三维势流问题中应用 被引量：1

9

作者 宁德志 滕斌 勾莹 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期243-247,共5页

以Rankin源为基本解,采用快速多极子方法加速后边界元法求解由格林第二公式导出的三维势流边界积分方程,进而计算其势场的分布.无限区域中水流绕射算例的数值计算证明,多极子边界元法能给出满意的结果,与传统边界元方法在运算速度和内... 以Rankin源为基本解,采用快速多极子方法加速后边界元法求解由格林第二公式导出的三维势流边界积分方程,进而计算其势场的分布.无限区域中水流绕射算例的数值计算证明,多极子边界元法能给出满意的结果,与传统边界元方法在运算速度和内存消耗上相比具有明显的优势,表明其适合于在现有的计算条件下求解大尺度多未知量势流问题. 展开更多

关键词 快速多极子 边界元法 势流问题 应用 边界积分方程 边界元方法 三维势流 数值计算 无限区域 运算速度 计算条件 基本解 未知量 大尺度 求解 算例 绕射 势场

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快速多极子声学边界元法及其研究应用 被引量：11

10

作者 王雪仁 季振林 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期752-757,共6页

传统的边界元法在计算过程中形成满系数矩阵,使迭代法计算量和存储量与未知量数的平方成正比,从而限制了其在大区域声场问题中的应用.为此,发展了一种快速多极子声学边界元法,阐述了其基本原理,给出了其数值处理过程,并成功应用于消声... 传统的边界元法在计算过程中形成满系数矩阵,使迭代法计算量和存储量与未知量数的平方成正比,从而限制了其在大区域声场问题中的应用.为此,发展了一种快速多极子声学边界元法,阐述了其基本原理,给出了其数值处理过程,并成功应用于消声器声学性能的预测.理论分析和算例结果表明:该方法能获得较高的求解精度,减少存储量,并在一定的分析频率范围内有效节省计算时间.因此,快速多极子声学边界元法可以有效应用于处理大区域声场问题. 展开更多

关键词 快速多极子边界元法 声学 消声器

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基于快速多极子边界元法的齿轮箱声场分析 被引量：1

11

作者 刘学良 冯治恒 +1 位作者 吴海军 莫蓉 《声学技术》 CSCD 北大核心 2021年第6期743-749,共7页

齿轮箱是广泛应用的工程机械零部件,准确地模拟其辐射声场对后续的降噪优化设计有着重要作用。边界元方法非常适合分析此类无限域下的声辐射问题。但传统边界元方法有着计算效率低、内存占用高的缺点。该研究发展了宽频的快速多极子边... 齿轮箱是广泛应用的工程机械零部件,准确地模拟其辐射声场对后续的降噪优化设计有着重要作用。边界元方法非常适合分析此类无限域下的声辐射问题。但传统边界元方法有着计算效率低、内存占用高的缺点。该研究发展了宽频的快速多极子边界元方法,并运用该方法计算了齿轮箱在特定频率下的场点声压以及辐射声场。通过对比商用软件的分析结果,验证了所提快速边界元方法的准确性。此外,运用多核并行计算方法,对计算量较大的扫频分析进行加速计算,最终快速、准确地获取了齿轮箱辐射声场的扫频结果。 展开更多

关键词 边界元法 快速多极子方法 辐射声场 齿轮箱

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快速多极子技术在高阶边界元法计算弹性浮体问题中的应用 被引量：1

12

作者 陈久川 田东兴 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第7X期22-24,共3页

随着人类社会对自然资源的需求不断增加,陆地资源逐渐枯竭,海上蕴藏着丰富的石油、天然气、可燃冰等战略资源,是当前世界各国的战略开发重点。由于海上作业平台和舰船等弹性浮体受到海浪、洋流等作用力,导致其结构发生破坏和失效,因此,... 随着人类社会对自然资源的需求不断增加,陆地资源逐渐枯竭,海上蕴藏着丰富的石油、天然气、可燃冰等战略资源,是当前世界各国的战略开发重点。由于海上作业平台和舰船等弹性浮体受到海浪、洋流等作用力,导致其结构发生破坏和失效,因此,研究浮体在海上的受力及载荷有重要作用。本文充分结合有限元分析技术和水弹性理论,重点研究了弹性浮体力学分析中,一种快速多极子技术在高阶边界元法的应用问题,对提高海上浮体的水动力特性分析有重要的作用。 展开更多

关键词 弹性浮体 有限元分析 高阶边界元 快速多极子 水弹性理论

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弹性半空间夹杂群对平面SH波散射的快速多极多域边界元法模拟 被引量：9

13

作者 刘中宪 武凤娇 +1 位作者 王冬 张海 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1154-1163,共10页

结合快速多极子展开技术,发展一种高精度快速多域间接边界元方法,用于求解弹性半空间大规模夹杂群对平面SH波的二维散射。数值检验表明,该方法能够高效精确地求解大规模多域散射问题,同时可大幅度降低计算存储量,据此在普通电脑上可实... 结合快速多极子展开技术,发展一种高精度快速多域间接边界元方法,用于求解弹性半空间大规模夹杂群对平面SH波的二维散射。数值检验表明,该方法能够高效精确地求解大规模多域散射问题,同时可大幅度降低计算存储量,据此在普通电脑上可实现数百万自由度二维多域出平面散射问题快速求解,进而分别针对半空间中均匀分布和随机分布的夹杂群,探讨了夹杂群刚度、形状对其周围平面SH波散射的影响规律。研究结果表明:由于弹性波的多次散射相干,使得夹杂群对平面SH波的散射与单夹杂体存在显著差异,总波场空间分布特征和位移频谱特征更为复杂;平面SH波散射特性主要取决于夹杂体的材料软硬程度、几何形状特征和入射波的角度、频率。另外,研究方法和分析结论可为半空间复杂不均质体对SH波散射正、反演分析提供新的技术手段和理论依据。 展开更多

关键词 多域散射 平面SH波 快速多极子展开 间接边界元法 夹杂群

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基于快速多极边界元法的局部场地对地震波高频散射二维模拟 被引量：4

14

作者 刘中宪 孙帅杰 +1 位作者 赵瑞斌 王冬 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期2017-2025,共9页

结合快速多极子展开技术与间接边界元法,发展一种新的高频地震波散射(二维平面内)快速模拟方法。精度和效率检验表明该方法具有很高的计算精度、求解效率及良好的数值稳定性,同时可大幅度降低计算存储量。进而以半空间峡谷与凸起地形对... 结合快速多极子展开技术与间接边界元法,发展一种新的高频地震波散射(二维平面内)快速模拟方法。精度和效率检验表明该方法具有很高的计算精度、求解效率及良好的数值稳定性,同时可大幅度降低计算存储量。进而以半空间峡谷与凸起地形对平面SV波的高频散射为例,讨论了峡谷及凸起周围地震波宽频散射基本特征,给出了千米尺度局部场地、0~25 Hz频带宽度的散射模拟结果。分析表明:高频SV波垂直入射下,峡谷角部水平和竖向位移均表现出明显的放大效应,而峡谷底部的散射效应较弱;半圆凸起顶部附近水平位移谱峰值高达5.0,山脚处位移反应则受到明显的抑制作用;斜入射情况,峡谷地形迎波面一侧位移幅值较大,而凸起地形则是背波面一侧放大显著。数值结果可为复杂局部场地中大型工程抗震设计提供部分理论依据。 展开更多

关键词 局部场地效应 地震波散射 高频 间接边界元法 快速多极子展开

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固体力学中快速多极边界元法研究进展(英文) 被引量：4

15

作者 姚振汉 王海涛 +1 位作者 王朋波 雷霆 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期1-17,共17页

和快速多极方法相结合,使边界元法处理大规模工程与科学问题变得十分有效.首先概括介绍了快速多极边界元法,接着介绍其精度和效率的验证以及与常规边界元法的比较,并给出在微机机群上的快速多极边界元并行算法.给出了快速多极边界元法... 和快速多极方法相结合,使边界元法处理大规模工程与科学问题变得十分有效.首先概括介绍了快速多极边界元法,接着介绍其精度和效率的验证以及与常规边界元法的比较,并给出在微机机群上的快速多极边界元并行算法.给出了快速多极边界元法的一些应用,其中包括:复合材料的二维、三维模拟,含大量裂纹的二维弹性固体及其疲劳裂纹扩展的模拟.此外还介绍了用于弹塑性问题的快速多极边界元新方法. 展开更多

关键词 快速多极边界元法 并行算法 复合材料 裂纹问题 弹塑性

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基于Burton-Miller边界积分方程的二维声学波动问题对角形式快速多极子边界元及其应用 被引量：4

16

作者 吴海军 蒋伟康 刘轶军 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2011年第8期920-933,共14页

论述了二维声学问题的快速多极子边界元(FMBEM)方程及实现步骤.概述了核函数展开理论,并对FMBEM的4个重要组成部分:源点矩计算、源点矩转移、源点矩至本地展开转移、本地展开转移进行了详细的描述.提出了一种有利于四叉树建立的数据结构... 论述了二维声学问题的快速多极子边界元(FMBEM)方程及实现步骤.概述了核函数展开理论,并对FMBEM的4个重要组成部分:源点矩计算、源点矩转移、源点矩至本地展开转移、本地展开转移进行了详细的描述.提出了一种有利于四叉树建立的数据结构.推导了一种比直接数值计算更精确、稳定和高效的解析源点矩计算公式.数值算例验证了FMBEM的正确性和高效性.最后,使用FMBEM对轨道二维声学辐射模型进行了模拟计算. 展开更多

关键词 二维声学波动问题 HELMHOLTZ方程 快速多极子 边界元

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二维问题快速多极虚边界元法 被引量：3

17

作者 许强 蒋彦涛 米东 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期550-556,共7页

将快速多极展开算法和广义极小残值法应用于虚边界元法的方程求解中.以二维弹性力学问题为研究背景,提出了二维问题快速多极虚边界元法的思想.该方法利用二维复平面上的基本解,并将其展开为适合于快速多极算法的格式,即变革计算结构(或... 将快速多极展开算法和广义极小残值法应用于虚边界元法的方程求解中.以二维弹性力学问题为研究背景,提出了二维问题快速多极虚边界元法的思想.该方法利用二维复平面上的基本解,并将其展开为适合于快速多极算法的格式,即变革计算结构(或模式),使解方程的计算量和储存量与所求问题的自由度数成线性比例.此点充分体现出该方法数值模拟大规模自由度问题的能力.数值算例说明了该方法的可行性,计算效率和计算精度,同时,该方法的思想具有一般性,应用上具有扩展性. 展开更多

关键词 快速多极算法 广义极小残值法 虚边界元法 弹性力学

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随机分布圆孔板有效弹性模量快速多极虚边界元法模拟 被引量：1

18

作者 许强 蒋彦涛 张志佳 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期755-760,共6页

将快速多极算法和广义极小残值法(GMRES)结合于虚边界元法的方程求解,形成了快速多极虚边界元法的求解思想.本方法采用了"源点"多极展开和"场点"局部展开的组合处理方案,使得原问题方程组求解的计算耗时量和储存量... 将快速多极算法和广义极小残值法(GMRES)结合于虚边界元法的方程求解,形成了快速多极虚边界元法的求解思想.本方法采用了"源点"多极展开和"场点"局部展开的组合处理方案,使得原问题方程组求解的计算耗时量和储存量均降至与所求问题的计算自由度数成线性比例.文中分析了含随机分布多圆孔板的有效弹性模量,并与其它数值方法的结果进行了比较,同时数值验证了本方法的可行性、计算精度及计算效率. 展开更多

关键词 快速多极算法 广义极小残值法 有效弹性模量 虚边界元法 弹性体

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快速多极虚边界元法对含圆孔薄板有效弹性模量的模拟分析 被引量：1

19

作者 许强 蒋彦涛 张志佳 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期548-555,共8页

针对虚边界元法,引入快速多极展开和广义极小残值法(GMRES)的思想,以形成快速多极虚边界元法的求解思想,并将此方法用于含圆孔薄板有效弹性模量的模拟分析。由于本文方法采用了"源点"多极展开和"场点"局部展开的组... 针对虚边界元法,引入快速多极展开和广义极小残值法(GMRES)的思想,以形成快速多极虚边界元法的求解思想,并将此方法用于含圆孔薄板有效弹性模量的模拟分析。由于本文方法采用了"源点"多极展开和"场点"局部展开的组合处理方案,从而使得原问题方程组求解的计算耗时量和储存量降至与所求问题的计算自由度数成线性比例。本文工作的研究目的在于:提高虚边界元法在普通台式机上的运算能力和拓宽虚边界元法对大规模复杂问题的求解(或数值模拟)。文中给出了均布圆孔的正方形薄板和之字形分布圆孔薄板二个算例,以验证该方法的可行性,计算精度和计算效率。 展开更多

关键词 快速多极算法 广义极小残值法 有效弹性模量 虚边界元法 弹性体

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一种新的用于二维弹性静力学的快速多极边界元法 被引量：2

20

作者 王海涛 姚振汉 《燕山大学学报》 CAS 2004年第2期146-149,共4页

快速多极边界元法(fast multipole BEM)是近几年发展起来的边界元新型算法。本文提出了一种新型的适合二维弹性静力学问题的快速多极边界元格式,并用于含有多个夹杂的二维复合材料的应力分析。数值结果表明这种方法非常适合解决大规模... 快速多极边界元法(fast multipole BEM)是近几年发展起来的边界元新型算法。本文提出了一种新型的适合二维弹性静力学问题的快速多极边界元格式,并用于含有多个夹杂的二维复合材料的应力分析。数值结果表明这种方法非常适合解决大规模问题。 展开更多

关键词 快速多极边界元法 二维复合材料 二维弹性静力学 边界积分方程 FMM

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