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电磁散射问题的隐式频域有限体积方法
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作者 许勇 孙俊峰 《电子科技大学学报》 北大核心 2025年第4期481-487,共7页
为获得精确的电磁场空间分布和目标电磁散射特性,针对简谐波入射情况,提出了一种全新直接求解散射场形式频域麦克斯韦方程组的隐式有限体积方法。频域有限体积方法是时域有限体积方法从时域到频域的拓展,待求解变量也从实数型时空四维... 为获得精确的电磁场空间分布和目标电磁散射特性,针对简谐波入射情况,提出了一种全新直接求解散射场形式频域麦克斯韦方程组的隐式有限体积方法。频域有限体积方法是时域有限体积方法从时域到频域的拓展,待求解变量也从实数型时空四维转变到复数型空间三维变量,并可应用各种定常加速技巧。频域有限体积法半离散迭代求解过程包含定常虚拟时间推进和空间通量残差隐式LU-SGS求解两步骤。大库朗(CFL)数计算显示了该全隐算法的无条件稳定性,二、三维完全导电体、介质、介质/导体混合目标以及复杂外形目标电磁散射的频域有限体积法结果与矩量法、Mie级数解等验证对比,证明该方法具有可信的计算精度和广泛的应用场景。 展开更多
关键词 麦克斯韦方程组 频域有限体积 隐式LU-SGS 电磁散射 雷达散射截面
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基于WENO格式有限体积法的铁磁流体两相流相场方法
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作者 张少松 张良奇 +3 位作者 陈黎明 王小双 肖姚 曾忠 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第4期67-83,共17页
采用基于WENO格式的有限体积法,发展了包括铁磁流体的两相流相场方法。采用不可压缩Navier-Stokes方程描述流体流动,利用Cahn-Hilliard方程捕捉两相流界面运动,并采用Maxwell方程描述磁场分布。同时,在流体流动控制方程中加入开尔文力... 采用基于WENO格式的有限体积法,发展了包括铁磁流体的两相流相场方法。采用不可压缩Navier-Stokes方程描述流体流动,利用Cahn-Hilliard方程捕捉两相流界面运动,并采用Maxwell方程描述磁场分布。同时,在流体流动控制方程中加入开尔文力和表面张力以实现磁场对界面动力学行为的描述。将四阶Cahn-Hilliard方程拆分为2个Helmholtz类型方程,从而克服四阶非线性项的离散和高精度计算带来的难题。采用五阶WENO格式对控制方程的对流项进行统一离散处理,从而提高数值计算的精度性,同时避免产生数值振荡。Zalesak’s圆盘问题数值模拟的结果表明,本文方法的相界面捕捉精度高于参考文献中所报道的离散方法,与高精度相场方法的精度相当;对剪切流中的液滴变形问题的数值模拟揭示本文数值方法可以更真实地捕捉到更多个卫星液滴。此外,针对磁场影响下,较低毛细数条件的铁磁流体液滴剪切变形研究显示,当外加磁场方向与液滴水动力学变形方向一致时,磁场的作用会放大液滴变形,进一步增加磁场强度会诱发液滴分裂;而当外加磁场方向与液滴水动力学变形方向垂直时,较低强度的磁场作用能够改变液滴变形方向,而较高强度的磁场则会使液滴直接呈现出沿磁场方向变形。 展开更多
关键词 相场 有限体积 铁磁流体液滴 磁场控制
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基于有限体积法-有限元法的油水两相流超声衰减特性规律分析
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作者 苏茜 王金咯 刘振兴 《化工进展》 北大核心 2025年第4期1825-1833,共9页
油水两相流在水平管道中流动过程复杂多样,流体结构复杂多变,流态转化机理尚不明确。为实现油水两相流动过程可视化检测,本文建立了研究油水两相流动过程复杂相间界面效应及相间相对运动的多相流超声测试仿真平台,利用有限体积法(FVM)... 油水两相流在水平管道中流动过程复杂多样,流体结构复杂多变,流态转化机理尚不明确。为实现油水两相流动过程可视化检测,本文建立了研究油水两相流动过程复杂相间界面效应及相间相对运动的多相流超声测试仿真平台,利用有限体积法(FVM)的三维流体仿真软件,构建油水混合输入的动态流动过程模型。通过提取多相界面横截面坐标,在多物理场耦合仿真软件中基于有限元法(FEM)构建被测场二维几何剖分模型,建立FVM-FEM耦合的多相流可视化仿真平台。在超声波激励作用下研究油水两相流与超声相互作用的机理。研究结果表明:水平管道动态水包油与油包水流型中,离散相数量在一定范围内增大,但由于聚拢作用离散相数量会有所减少,超声衰减系数与离散油泡或水泡数量为正相关。最后,对水包油向油包水流型反相的过渡过程进行了深入探究,油水两相均以非离散形式存在,超声衰减系数随分层数量的增加而增大。 展开更多
关键词 油水两相流 反相过程 过渡流型 相含率 有限体积-有限 超声衰减
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高饱和度含气土动力问题的有限体积法分步解法
4
作者 邹诗环 黄茂松 时振昊 《岩土力学》 北大核心 2025年第4期1286-1293,共8页
我国东南沿海海域广泛分布含封闭小气泡的海洋软土,小气泡的存在将对其压缩性产生很大影响。有限体积法有助于建立与流体模拟一致的海床动力响应计算方法,进而实现波浪-海床相互作用的模拟。矢量分解方法能显著提高分步解法的稳定时间步... 我国东南沿海海域广泛分布含封闭小气泡的海洋软土,小气泡的存在将对其压缩性产生很大影响。有限体积法有助于建立与流体模拟一致的海床动力响应计算方法,进而实现波浪-海床相互作用的模拟。矢量分解方法能显著提高分步解法的稳定时间步长,且该解法易于在开源有限体积法平台OpenFOAM上实现,故其具有高效与通用的特点。算例分析表明:所提出的分步求解算法能合理反映高饱和度含气土的动力响应;小气泡的存在将极大降低高饱和度含气土的瞬时孔压响应与孔压幅值,且考虑重力作用时,饱和度的下降会导致动孔压相位滞后。 展开更多
关键词 高饱和度含气土 矢量分解方 分步解 有限体积 OPENFOAM
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基于格心型有限体积法的喷管热应力分析
5
作者 马源 董瑞 +4 位作者 陈晨 谭志城 梁冰 陈亚楼 明平剑 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第2期299-309,共11页
基于格心型有限体积法(CC-FVM),以位移作为求解变量,建立CC-FVM弹性方程求解方法;针对非线性接触问题,采用位移插值方法计算接触穿透量,根据罚函数法和库伦摩擦模型,推导出法向应力和摩擦力的计算方法,计算得出接触应力和界面摩擦力;采... 基于格心型有限体积法(CC-FVM),以位移作为求解变量,建立CC-FVM弹性方程求解方法;针对非线性接触问题,采用位移插值方法计算接触穿透量,根据罚函数法和库伦摩擦模型,推导出法向应力和摩擦力的计算方法,计算得出接触应力和界面摩擦力;采用迭代方法实现非线性问题求解,并通过二维滑块和三维滑块算例验证了新接触应力计算方法的正确性。基于该方法,对某复合材料喷管进行冷态和热负荷工况的应力和接触应力分析,分析温度载荷对喷管应力分布的影响,计算得出喷管的应力分布和接触应力的集中区域,并提出了降低喷管内部接触应力的措施。结果表明,金属层和隔热层在收敛段几何折角处接触应力最大,正常工况下喷管最大应力位于固定层与螺栓连接的倒几何折角处,小于材料极限强度,热负荷使得喷管固定层的应力增大37.5%,非金属层应力增大40%;喷管部件连接处的平滑处理可有效降低这些区域的接触应力。 展开更多
关键词 有限体积 固体火箭发动机 喷管 接触应力 弹性力学
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功能梯度材料数据驱动格点型有限体积法
6
作者 龚京风 陈思成 +2 位作者 宣领宽 李晨琦 张跃 《力学学报》 北大核心 2025年第1期136-147,共12页
复合材料结构力学性能的评估是机械工程领域迫切需要解决的关键问题.将材料应力应变数据与格点型有限体积法(cell-vertex finite volume method,CV-FVM)相结合形成数据驱动格点型有限体积法,用于解决复合材料本构建模复杂和成本高昂的难... 复合材料结构力学性能的评估是机械工程领域迫切需要解决的关键问题.将材料应力应变数据与格点型有限体积法(cell-vertex finite volume method,CV-FVM)相结合形成数据驱动格点型有限体积法,用于解决复合材料本构建模复杂和成本高昂的难题.该方法将材料应力应变数据与格点型有限体积法相结合,利用交错网格技术,将应力-应变定义在单元内,位移和拉格朗日乘子定义于节点,围绕节点构建控制体,为每个单元分配应力应变数据,基于格点型有限体积法对每个控制体的几何方程和平衡方程进行离散和求解,最终通过满足守恒定律的点与材料数据库中的点的距离极值最小化以寻求出问题的最优解.采用C++语言开发数值求解程序,通过该程序分析均匀材料带孔方板和功能梯度材料复合拉压板力学性能,数值计算结果表明:所提出的方法对三角形网格、双线性四边形单元和混合网格适用性良好;数据库数据点数量、数据点间距以及常数矩阵取值对计算结果的影响与现有文献中有限单元法的结论吻合;在保持计算成本相近时,该方法计算结果的精度与有限单元法格式下的数据驱动算法结果精度接近,验证了该方法的有效性;最后通过功能梯度板的数值模拟计算,展示了该方法具备对复合材料的力学行为进行预测和模拟的能力. 展开更多
关键词 数据驱动计算力学 格点型有限体积 功能梯度材料
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采用有限体积法的自然对流换热拓扑优化数值方法 被引量:5
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作者 杜飞 田镇熊 +3 位作者 刘宏磊 郭书哲 郭俊康 李宝童 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期103-113,共11页
针对基于有限体积法的热-流耦合数值分析缺乏拓扑优化框架问题,建立了采用有限体积法的自然对流换热拓扑优化方法。建立了流体固体统一描述的自然对流换热数学模型,提出了基于有限体积法的自然对流求解方法;通过引入基于结构的离散化描... 针对基于有限体积法的热-流耦合数值分析缺乏拓扑优化框架问题,建立了采用有限体积法的自然对流换热拓扑优化方法。建立了流体固体统一描述的自然对流换热数学模型,提出了基于有限体积法的自然对流求解方法;通过引入基于结构的离散化描述方法,搭建了结构的描述框架并构建了流体与固体间的材料属性插值模型;针对自然对流中增强散热能力与增强物质传输能力问题,提出了拓扑优化的数学模型,明确了设计变量、目标函数以及约束条件,建立了自然对流拓扑优化方法框架;通过3个算例,验证了提出的数学模型和求解方法,并与商业软件COMSOL进行了对比。结果表明:提出的自然对流求解方法与COMSOL计算结果相比,压力、速度、温度的数值误差均小于3%;对于增强散热能力问题,采用提出的拓扑优化方法获得的最高温度优于COMSOL结果。所提基于有限体积法的自然对流拓扑优化方法的可行性和有效性得到了验证。 展开更多
关键词 自然对流 拓扑优化 有限体积 强化散热 流体固体统一描述
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潜蚀的局部守恒有限元和有限体积交替解法 被引量:2
8
作者 王刚 邓泽之 +1 位作者 金伟 张建民 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期917-926,共10页
潜蚀的模拟需要计算土中的渗流过程以及土中细粒随孔隙水流的运移过程。常规有限元法在求解纯运移方程时存在稳定性问题,为此提出了一个采用有限元法求解渗流方程、有限体积法求解细粒运移方程的交替方法。鉴于常规有限元法不能给出满... 潜蚀的模拟需要计算土中的渗流过程以及土中细粒随孔隙水流的运移过程。常规有限元法在求解纯运移方程时存在稳定性问题,为此提出了一个采用有限元法求解渗流方程、有限体积法求解细粒运移方程的交替方法。鉴于常规有限元法不能给出满足有限体积法输入要求的流速场,给出了一个基于单元不平衡流量总体再平衡修正单元边界流速的算法。利用该算法对有限元计算的单元边界流速进行局部守恒处理,即可实现在同一有限元网格上利用有限体积法求解细粒运移方程,因此可以方便地和现有的有限元计算程序结合。算例验证表明,所提出的局部守恒处理算法及交替解法计算效率高且具有可接受的精度,是模拟潜蚀问题的一条简单实用的途径。 展开更多
关键词 潜蚀 渗流 有限 有限体积 局部守恒
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有压与无压交接水力系统有限体积法模拟分析 被引量:2
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作者 吴金远 周领 +1 位作者 胡垠盈 许宇阳 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期373-379,387,共8页
针对含无压段的长距离调水工程,采用二阶Godunov格式的有限体积法进行有压与无压交接水力计算模拟.首先根据有限体积法,分别对有压与无压的控制方程离散,采用Riemann求解器计算通量,并引入MINMOD斜率限制器进行数据重构.边界处采用虚拟... 针对含无压段的长距离调水工程,采用二阶Godunov格式的有限体积法进行有压与无压交接水力计算模拟.首先根据有限体积法,分别对有压与无压的控制方程离散,采用Riemann求解器计算通量,并引入MINMOD斜率限制器进行数据重构.边界处采用虚拟边界,实现了计算区域与边界处的统一.在1个无压计算时步内,进行数个有压计算,从而实现有压与无压的交接计算.将所建模型与传统特征线法计算结果进行对比,验证了所建模型的精确性.结果表明,在库朗数小于1.00时,MOC在有压流与无压流均会产生较大的计算误差,而FVM计算更加准确.对比了有压与无压交接水力计算结果与有压段独立计算的结果,后者结果更加保守,工程经济性较差,证明了提出的有压与无压的交接水力计算的必要性与准确性. 展开更多
关键词 有压管流 明渠流 有限体积 Godunov格式 水力瞬变
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基于有限体积法碱金属高温热管冷态启动流动换热数值研究
10
作者 赵昊城 张泽秦 +3 位作者 王成龙 秋穗正 田文喜 苏光辉 《原子能科学技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期50-59,共10页
为建立碱金属高温热管启动瞬态和运行稳态工作特性预测方法,本研究采用有限体积法(FVM)建立管壁导热模型、吸液芯流动传热模型和蒸气区模型。基于C语言开发并验证了碱金属高温热管的冷态启动瞬态分析程序,最大相对偏差为9.8%。仿真模拟... 为建立碱金属高温热管启动瞬态和运行稳态工作特性预测方法,本研究采用有限体积法(FVM)建立管壁导热模型、吸液芯流动传热模型和蒸气区模型。基于C语言开发并验证了碱金属高温热管的冷态启动瞬态分析程序,最大相对偏差为9.8%。仿真模拟了单根水平钠热管启动瞬态并开展敏感性分析,结果显示:对于本研究中使用的热管,在固定输入功率为1 000 W的环境条件下,启动开始后700 s热管蒸气区完全进入连续流态,到达稳态总用时为3 000 s,启动过程中工质熔化阶段吸液芯内部压力相对值逐渐增大,熔化完成后压力相对值略有降低;稳态运行下热管等温性良好,外壁面轴向温差稳定在22.5 K,吸液芯内部压降约为47 Pa;环境温度升高会延长热管到达稳态所需时间,并对稳态蒸气压力和流速分布产生一定影响;绝热段长度增加同样延长了热管启动到达稳态时间,同时对吸液芯内流体压力和速度分布存在一定影响。 展开更多
关键词 高温热管 数值模拟 冷态启动 有限体积
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注塑模稳态温度场的有限体积法模拟
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作者 冯漾漾 丁浩亮 +1 位作者 胡平山 严波 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期461-467,共7页
对于注塑模具的冷却过程稳态温度场模拟,传统有限体积法(FVM)求解型腔面上等效热流时,节点温度梯度往往基于控制体积内的平均值近似计算,不一定等于边界面上的局部节点温度梯度,且控制体积内各面热流计算相互独立,可能导致控制体积内热... 对于注塑模具的冷却过程稳态温度场模拟,传统有限体积法(FVM)求解型腔面上等效热流时,节点温度梯度往往基于控制体积内的平均值近似计算,不一定等于边界面上的局部节点温度梯度,且控制体积内各面热流计算相互独立,可能导致控制体积内热量不守恒.为此改进FVM通过将稳态温度场热量守恒作为前提条件,基于节点控制体积的其他面热流量计算型腔面热流,修正了传统FVM.自主开发了C++有限体积法数值模拟程序,分别把传统FVM和改进FVM模拟得到的注塑模稳态温度场与商业软件结果对比,发现传统FVM能够模拟出注塑模具的温度分布情况,但存在较大计算误差;采用改进型腔面等效稳态热流算法后,计算误差显著降低,证明改进后FVM能更加准确地模拟冷却过程的稳态温度场. 展开更多
关键词 有限体积 注塑成型 模具温度场 数值模拟
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油藏组分模型的无网格扩展有限体积法
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作者 饶翔 徐云峰 +2 位作者 刘伟 周玉辉 刘怡娜 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期709-717,748,共10页
本文开发了油藏组分模型的首个无网格数值求解器。该无网格求解器使用生成时受拓扑约束较少的点云和扩展有限体积法分别离散油藏计算域和控制方程,可以直接使用网格类模拟器中已有的非线性求解器计算全局非线性离散方程组而获取油藏计... 本文开发了油藏组分模型的首个无网格数值求解器。该无网格求解器使用生成时受拓扑约束较少的点云和扩展有限体积法分别离散油藏计算域和控制方程,可以直接使用网格类模拟器中已有的非线性求解器计算全局非线性离散方程组而获取油藏计算域压力、相饱和度和组分浓度的分布。采用两个典型的油藏组分模型算例(包括CO_(2)驱和蒸汽驱)用以检验该无网格模拟器的计算表现。算例结果表明,相较于网格类方法,该无网格模拟器能够显著降低对复杂油藏计算域的离散难度,且能避免笛卡尔网格有限体积法的网格取向效应,提高了计算精度和非线性求解的收敛效率。 展开更多
关键词 广义有限差分方 无网格扩展有限体积 油藏组分模型 油藏数值模拟
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基于有限体积法的功能梯度材料流固耦合传热一体化计算 被引量:1
13
作者 龚京风 陈金梦 +2 位作者 宣领宽 宫小朴 江致远 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第4期272-281,共10页
为提高功能梯度材料(FGMs)流固耦合传热性能分析的准确性,本文提出了一种二维FGMs流固耦合传热问题一体化计算方法。基于有限体积法离散控制方程,将物性参数和变量储存在单元中心,把耦合面当成特殊的内部面处理,采用中心差分格式处理离... 为提高功能梯度材料(FGMs)流固耦合传热性能分析的准确性,本文提出了一种二维FGMs流固耦合传热问题一体化计算方法。基于有限体积法离散控制方程,将物性参数和变量储存在单元中心,把耦合面当成特殊的内部面处理,采用中心差分格式处理离散方程中的面单元参数。通过FGMs圆环热传导算例,讨论了高斯法和最小二乘法两种梯度求解方法对于不同网格的适应性。结果表明,对于非结构化网格,最小二乘法比高斯法具有更好的适应性。对于结构化网格,两种方法都具有良好的适用性。因此,本文采用最小二乘法计算离散方程中的梯度,应用有限体积法求解FGMs方板热传导、自然对流和FGMs流固耦合传热问题。计算结果与文献或商用软件计算结果吻合良好,验证了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 有限体积 流固耦合传热 功能梯度材料 一体化计算 中心差分
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喷管热防护结构热应力的有限体积法研究
14
作者 梁冰 董瑞 +2 位作者 马源 刘晓刚 明平剑 《固体火箭技术》 CSCD 北大核心 2024年第6期893-904,共12页
针对喷管热防护结构的热应力问题,采用有限体积法(FVM)建立了轴对称各向异性热应力求解算法,并开发了计算程序。该方法基于连续介质假设,应用FVM离散方法固体热弹性方程,采用体积源项方法处理轴对称问题,并通过矩阵转换处理弹性矩阵与... 针对喷管热防护结构的热应力问题,采用有限体积法(FVM)建立了轴对称各向异性热应力求解算法,并开发了计算程序。该方法基于连续介质假设,应用FVM离散方法固体热弹性方程,采用体积源项方法处理轴对称问题,并通过矩阵转换处理弹性矩阵与面积矢量以考虑材料的各向异性,材料界面处力学参数采用中心差分方法插值,通过迭代法解决材料力学参数随温度变化的非线性问题。为了验证所开发程序的准确性和有效性,使用4个基础算例进行了测试,并将计算结果与有限元法(FEM)进行了对比。结果表明,提出的算法能够准确求解各向异性复合材料的热应力问题;喷管扩张段尾部仿真结果显示热-机载荷共同作用下的位移量为机械载荷下的2.65倍。 展开更多
关键词 喷管 热防护材料 有限体积 轴对称 热应力
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基于有限体积法的光固化树脂黏弹性力学行为研究
15
作者 蔡恒 席佳乐 +1 位作者 范一鸣 陈园 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3262-3273,共12页
光固化聚合物体系成分复杂,随时间变化的黏弹性力学行为具有不确定性.因此,以代表性光固化树脂中的聚氨酯丙烯酸树脂(polyurethane acrylate,PUA)为例,基于二阶位移展开有限体积法及分数阶黏弹性本构关系发展光固化树脂的力学模型.首先... 光固化聚合物体系成分复杂,随时间变化的黏弹性力学行为具有不确定性.因此,以代表性光固化树脂中的聚氨酯丙烯酸树脂(polyurethane acrylate,PUA)为例,基于二阶位移展开有限体积法及分数阶黏弹性本构关系发展光固化树脂的力学模型.首先,根据边界条件确定胞元面的连续性条件和数值模型的总刚矩阵,显式计算所有胞元的未知面位移.为探究光固化树脂在不同应变率影响下的黏弹性力学行为,引入分数阶有限变形Kelvin-Voigt黏弹性力学模型,建立应力-应变之间的本构关系.然后,通过应变率分别为10^(-4),10^(-3),10^(-2)以及10 s^(-1)的单向拉伸试验完成本构模型中弹性项以及黏性项的参数识别.最后,开展不同应变率下的单向拉伸试验及数字图像散斑(digital image correlation,DIC)分析,评估数值模型的计算误差.结果表明,文章所建立的数值模型能有效预测不同应变率下光固化树脂的力学行为,并且平均预测误差仅为1.98%. 展开更多
关键词 聚氨酯丙烯酸树脂 有限体积 分数阶Kelvin-Voigt 黏弹性力学模型 光固化树脂 参数识别
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采用有限体积法的特高压直流输电系统接地极稳态温度场仿真分析 被引量:18
16
作者 张哲任 徐政 +2 位作者 徐韬 周志超 沈扬 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期328-334,共7页
在接地极计算中,需要计算的不仅仅是接地极附近的电流场,由电流场引发的温度场也需要同时计算。为此,介绍了采用有限体积法的特高压直流输电接地极稳态温度场计算方法。首先将场域在3维空间内划分为若干个互不重叠的单元,每个单元用中... 在接地极计算中,需要计算的不仅仅是接地极附近的电流场,由电流场引发的温度场也需要同时计算。为此,介绍了采用有限体积法的特高压直流输电接地极稳态温度场计算方法。首先将场域在3维空间内划分为若干个互不重叠的单元,每个单元用中心点代替;然后根据热平衡方程,推导出描述温度场的离散方程组;最后求解方程,得到场域内所有节点的温度,从而获得稳态温度场中的最高温度。在对同1个模型的稳态温度场计算中,通过比较该算法以及MATLAB计算结果,验证了有限体积法的正确性。将该算法用于实际工程中接地极稳态温度场的计算,通过对比若干组计算结果,得到了土壤最高稳态温升与接地电阻的平方、入地电流的平方成正比,与土壤热导率成反相关的结论。最后对于实际工程的应用中,提出通过减小接地极的接地电阻来减小土壤最高稳态温升的合理建议。 展开更多
关键词 特高压直流(UHVDC)输电 接地极 稳态温度场 有限体积(fvm) 最高温升 接地电阻
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有限元和有限体积法结合的油浸式变压器温度场计算方法 被引量:9
17
作者 王伟 魏菊芳 +2 位作者 王楠 王巨伟 王永强 《电测与仪表》 北大核心 2017年第18期42-47,共6页
油浸式电力变压器是电网中的重要设备。为了准确得到油浸变压器的温度场,文章经过对比有限元和有限体积法的各自优点,提出了一种新的变压器温度场分布的混合计算方法;以一台110 kV/31.5 MVA变压器为例建立立体模型,并利用有限元和有限... 油浸式电力变压器是电网中的重要设备。为了准确得到油浸变压器的温度场,文章经过对比有限元和有限体积法的各自优点,提出了一种新的变压器温度场分布的混合计算方法;以一台110 kV/31.5 MVA变压器为例建立立体模型,并利用有限元和有限体积混合方法,得到变压器的温度场分布结果。通过对比运行监测到的变压器顶层油温数据和混合方法得到的计算结果,结果表明,混合计算方法的计算结果与监测数据的平均误差只有1.6℃,证明了这种计算方法能更准确计算油浸式变压器的温度场。 展开更多
关键词 油浸式变压器 三维温度场 有限(FEM) 有限体积(fvm)
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基于有限体积法的油浸式变压器绕组温度分布计算 被引量:82
18
作者 陈伟根 苏小平 +2 位作者 孙才新 潘翀 唐炬 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期23-27,共5页
针对变压器内部产热散热的对流换热过程,并考虑到变压器内部系统的非齐次性,采用有限体积法(FVM)将支配流动与传热的控制偏微分方程对微小控制体积积分,构造一组离散的控制方程,结合系统的初始条件和边界条件,求解一类自然油循环电力变... 针对变压器内部产热散热的对流换热过程,并考虑到变压器内部系统的非齐次性,采用有限体积法(FVM)将支配流动与传热的控制偏微分方程对微小控制体积积分,构造一组离散的控制方程,结合系统的初始条件和边界条件,求解一类自然油循环电力变压器温度场,仿真计算绕组温度分布。并与实验室温升用试验变压器不同条件下的实测数据进行对比验证,结果表明基于FVM的计算方法具有平均相对误差5.8%的精度,能较好地计算变压器绕组温度分布。 展开更多
关键词 电力变压器 有限体积 绕组 温度分布 仿真
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基于有限元与有限体积法的直流输电线路合成电场计算方法 被引量:28
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作者 周象贤 卢铁兵 +2 位作者 崔翔 甄永赞 罗兆楠 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第15期127-133,共7页
高压直流输电线路发生电晕放电时,周围空间会充满带电离子,从而使空间电场显著增强。为了准确计算地面合成电场,基于有限元和有限体积法提出一种计算直流输电线路合成电场的混合方法。为了验证该文算法的有效性,在实验室搭建了单极性、... 高压直流输电线路发生电晕放电时,周围空间会充满带电离子,从而使空间电场显著增强。为了准确计算地面合成电场,基于有限元和有限体积法提出一种计算直流输电线路合成电场的混合方法。为了验证该文算法的有效性,在实验室搭建了单极性、双极性导线以及分裂导线的实验模型,并进行了大量合成电场测试。同时,与已有算法的计算结果进行了对比。实验验证和算法间对比均表明,该方法具有较好的精度。采用所提出的方法对±800 kV直流输电线路的地面合成电场进行了预测。 展开更多
关键词 合成电场 有限 有限体积 混合方
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基于有限差分和有限体积法相结合的油浸式变压器三维温度场计算 被引量:55
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作者 王永强 马伦 +3 位作者 律方成 毕建刚 王柳 万涛 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期3179-3185,共7页
为准确计算油浸变压器的温度场,在对比有限体积法(FVM)和有限差分法(FDM)各自优点的基础上,提出了一种计算变压器温度场的混合计算方法。以驻马店金桥变电站的一台31.5 MVA主变为例,建立了3维模型,利用有限体积和有限差分混合计算方法,... 为准确计算油浸变压器的温度场,在对比有限体积法(FVM)和有限差分法(FDM)各自优点的基础上,提出了一种计算变压器温度场的混合计算方法。以驻马店金桥变电站的一台31.5 MVA主变为例,建立了3维模型,利用有限体积和有限差分混合计算方法,并在绕组和铁芯的热传导计算中采用了高精度的预条件共轭梯度解法(PCGM),计算了变压器的3维温度场。将利用混合方法的平均温度计算结果分别与实际监测数据、使用同样模型的FDM及FVM算法计算出的数据、以及使用IEEE导则模型计算出的数据进行了对比。对比结果表明:混合算法的计算精度明显高于利用IEEE导则模型、FDM算法和FVM算法的计算结果,证明了这种混合计算方法能更准确地计算油浸式变压器的内部温度场。 展开更多
关键词 油浸式变压器 3维温度场 绕组温度 有限差分 有限体积 预条件共轭梯度
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