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中国数值天气预报业务系统70年发展
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作者 张卫民 沈学顺 +10 位作者 曹小群 孙健 吴建平 彭军 宋君强 朱小谦 王建捷 李泽椿 陈德辉 龚建东 赵延来 《气象学报》 北大核心 2025年第3期435-463,共29页
数值天气预报是天气预报业务和防灾减灾的核心科技。中国数值天气预报研究和业务应用一直受到高度重视,在基础理论研究、关键技术突破和业务系统研制方面取得了有广泛国际影响力的研究成果。在回顾中国数值天气预报技术及业务系统发展... 数值天气预报是天气预报业务和防灾减灾的核心科技。中国数值天气预报研究和业务应用一直受到高度重视,在基础理论研究、关键技术突破和业务系统研制方面取得了有广泛国际影响力的研究成果。在回顾中国数值天气预报技术及业务系统发展基础上,重点综述中国自主发展的GRAPES(Global Regional Assimilation and PrEdiction System)和YHGSM(YinHe Global Spectral Model)两大业务预报系统的重要科技进展。GRAPES在模式动力框架、四维变分资料同化、卫星资料同化技术、雷达资料同化应用、集合预报和云物理过程等方面实现了技术突破,建立了无缝隙的、包含确定性预报和集合预报系统的中国气象局数值天气预报业务体系。YHGSM持续走谱模式发展路线,突破了干空气质量守恒全球大气谱模式、集合四维变分资料同化、海-陆-气耦合集合预报等技术,建立了以高分辨率全球中期和月延伸数值预报系统为核心的数值预报体系。军队和地方自主研发的数值天气预报系统是长期坚持既定科学技术方向、学术研究和业务研制紧密结合的结果。 展开更多
关键词 数值天气预报 GRAPES YHGSM 半隐式半拉格朗日平流 格点模式 谱模式 物理过程 卫星资料同化 四维变 分资料同化 集合四维变分资料同化
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基于半隐式法的超短半径水平井井筒内管柱非线性屈曲分析
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作者 罗敏 崔文磊 +1 位作者 徐亭亭 李巧珍 《计算力学学报》 北大核心 2025年第3期471-477,共7页
井筒内管柱受轴向载荷作用容易发生螺旋屈曲,导致管柱下入困难,螺旋屈曲严重时可发生自锁,甚至对管柱自身造成破坏。在静力学求解管柱屈曲时,容易出现计算不收敛和结果不稳定问题,而用动力学求解时,则会导致计算时间长和计算效率低的问... 井筒内管柱受轴向载荷作用容易发生螺旋屈曲,导致管柱下入困难,螺旋屈曲严重时可发生自锁,甚至对管柱自身造成破坏。在静力学求解管柱屈曲时,容易出现计算不收敛和结果不稳定问题,而用动力学求解时,则会导致计算时间长和计算效率低的问题。为此,将隐式求解和显式求解的优点相结合,提出井筒内管柱非线性屈曲分析的半隐式法,在保证计算效率的同时,解决了管柱屈曲分析的收敛和稳定性问题。通过算例验证了半隐式方法的有效性。基于半隐式法建立了超短半径水平井井筒内管柱屈曲的有限元分析模型,分析了管柱在井筒内的屈曲形态、横向位移和接触压力等。研究结果表明,管柱发生螺旋屈曲之前先发生三维横向屈曲,且发生三维横向屈曲的临界载荷大于发生螺旋屈曲的载荷,在发生三维横向屈曲后,很容易演变为螺旋屈曲。管柱等效应力最大值为359 MPa,塑性应变最大值为0.234,管柱屈曲程度越严重,管柱轴向载荷传递效率越小。 展开更多
关键词 半隐式法 管柱 非线性 屈曲 有限元法 超短半径水平井
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相对浸润性对双元液滴碰撞影响的数值研究
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作者 张艺凡 孙一颉 +1 位作者 孙中国 席光 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第11期115-124,共10页
为了阐明液滴间的相对浸润性对液滴碰撞现象及过程的影响,采用无网格移动粒子半隐式(MPS)方法,建立了不同相对浸润性下的表面张力模型。在传统表面自由能模型的基础上,采用流体间宏观接触角拟合两相流体在界面处的分子间势能,实现不同... 为了阐明液滴间的相对浸润性对液滴碰撞现象及过程的影响,采用无网格移动粒子半隐式(MPS)方法,建立了不同相对浸润性下的表面张力模型。在传统表面自由能模型的基础上,采用流体间宏观接触角拟合两相流体在界面处的分子间势能,实现不同浸润性下双元液滴碰撞与融合过程的仿真。通过大量数值计算,分析了双元液滴碰撞与融合的机理,根据韦伯数和碰撞参数划分了双元液滴碰撞的聚并、破碎和拉伸分离区域,研究了流体的相对浸润性对双元液滴碰撞形态及结果的影响。结果表明:相对浸润性对碰撞机理图的影响十分明显,在相对浸润角从0°增加至120°的过程中,拉伸分离-融合分界线随相对浸润角增加向低韦伯数方向单调偏移;在相对浸润角从0°增加至60°时,融合-破碎分界线向低韦伯数方向偏移,相对浸润角继续增加至120°时,分界线又向高韦伯数方向回移。该结论为实际工程中液滴碰撞与融合过程的研究提供了相关理论依据。 展开更多
关键词 浸润性 表面张力 移动粒子半隐式方法 液滴
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用于压水堆核电厂瞬态分析的一维三流场程序优化及验证
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作者 袁乐齐 李赞旺 +2 位作者 樊杰 苟军利 单建强 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第5期1016-1025,共10页
近年来,为了提升核电厂系统分析程序的模拟能力,国际上逐渐转向采用全面考虑液滴行为的三流场模型。西安交通大学核安全与运行研究室开发了基于三流场模型的系统分析程序,本文基于该三流场程序的敏感性分析结果对其本构模型进行了优化,... 近年来,为了提升核电厂系统分析程序的模拟能力,国际上逐渐转向采用全面考虑液滴行为的三流场模型。西安交通大学核安全与运行研究室开发了基于三流场模型的系统分析程序,本文基于该三流场程序的敏感性分析结果对其本构模型进行了优化,尤其对受液滴行为影响显著的再淹没工况进行了改进和验证。基于UC-B圆管再淹没实验数据,优化了膜态沸腾和过渡沸腾换热模式的转换判断。针对三流场模型在低再淹没速率工况下存在较大误差的问题,优化了膜态沸腾的壁面传热模型,并通过FLECHT SEASET棒束再淹没实验验证了改进结果。研究结果表明,改进后的三流场程序能够更准确地模拟液滴在再淹没过程中的热工水力行为,显著提升了系统程序的模拟精度,为我国核电系统分析程序的自主创新提供了重要支持。 展开更多
关键词 两流体三流场模型 再淹没 半隐数值算法
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改进粒子法在钠冷快堆熔融物水力学破碎行为中的数值模拟
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作者 王文鹏 张斌 +2 位作者 曹胜 任前永 单建强 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第4期128-138,共11页
为了进一步研究钠冷快堆堆芯熔融物水力学射流破碎过程中的关键影响因素,深入分析熔融物射流破碎形态、穿透深度和破碎机理,基于改进最小二乘移动粒子半隐式方法,对熔融物射流在冷却剂钠中的破碎行为进行了模拟。首先,通过将模拟结果与... 为了进一步研究钠冷快堆堆芯熔融物水力学射流破碎过程中的关键影响因素,深入分析熔融物射流破碎形态、穿透深度和破碎机理,基于改进最小二乘移动粒子半隐式方法,对熔融物射流在冷却剂钠中的破碎行为进行了模拟。首先,通过将模拟结果与已有实验数据对比,验证了该方法的适用性和可靠性;其次,将该方法应用于研究金属熔融物与冷却剂钠之间的相互作用,对熔融物射流的破碎过程进行了数值模拟,得到了大量数值实验结果;最后,基于模拟实验结果,发现在低Weber数下,射流前端瑞利-泰勒不稳定性主导破碎,在高低Weber数下,射流破碎主要是由射流侧表面上开尔文-亥姆霍兹不稳定引发的波状剥离机制驱动,分析了射流直径和射流初始速度等参数对射流破碎长度的影响,拟合出针对冷却剂钠的破碎长度关联式,并与实验值和其他模型结果进行了验证,误差控制在±30%以内,从而建立了新的射流破碎模型。研究工作可为钠冷快堆压力容器改进设计提供参考,同时,对于评价钠冷快堆堆芯熔融物射流对反应堆压力容器的潜在影响具有重要意义。 展开更多
关键词 钠冷快堆 射流破碎长度 最小二乘移动粒子半隐式法
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基于PTFE的车辆传动低温搅油力矩抑制机理研究
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作者 刘逸 吴维 +1 位作者 韦春辉 王溪 《北京理工大学学报》 北大核心 2025年第9期960-967,共8页
针对低温下机械传动部件搅油力矩显著增大的问题,开展了机械传动系统搅油力矩抑制方法研究.通过对制备的化学镀镍特氟龙涂层进行接触角与表面形貌测试,阐明疏油界面损失抑制机理;利用恒温可视化搅油试验箱对比涂层与无涂层旋转件的油浴... 针对低温下机械传动部件搅油力矩显著增大的问题,开展了机械传动系统搅油力矩抑制方法研究.通过对制备的化学镀镍特氟龙涂层进行接触角与表面形貌测试,阐明疏油界面损失抑制机理;利用恒温可视化搅油试验箱对比涂层与无涂层旋转件的油浴润滑流场和搅油力矩,结合移动粒子半隐式法分析了不同转速、油温、接触角和浸油深度对降低搅油力矩的影响.结果表明,采用镀镍特氟龙涂层表面接触角从7.8°提高到31.2°,流场的压力、涡度与圆盘周围油液流量有所降低,搅油力矩试验值的搅油力矩降低率为31.7%~48.5%.在不同转速、油温和浸油深度下,搅油力矩分别表现出29.6~44.6%、40.7~44.7%、42.5~49.5%的减阻效果,随着接触角增大,减阻效果趋近于饱和.此外,涂层降低了圆盘周围油液流量,为低温下机械传动系统搅油力矩抑制提供了新的思路与理论基础. 展开更多
关键词 低温 减阻 特氟龙涂层(PTFE) 搅油力矩 移动粒子半隐式(MPS)
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基于移动粒子半隐式方法的非充满折流板双螺杆流道内混合
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作者 董沛洲 喻慧文 +2 位作者 谈灵操 徐百平 杨芳 《化工学报》 北大核心 2025年第1期198-207,共10页
为提升传统双螺杆的混合能力,提出一种新型折流板双螺杆,独特的折流板结构可作用于物料的混合,但非充满状态下的流动和混合特性尚不明确。采用移动粒子半隐式方法(MPS)求解了黏性流体非充满输送状态下的两相界面,基于自主研制的全程可... 为提升传统双螺杆的混合能力,提出一种新型折流板双螺杆,独特的折流板结构可作用于物料的混合,但非充满状态下的流动和混合特性尚不明确。采用移动粒子半隐式方法(MPS)求解了黏性流体非充满输送状态下的两相界面,基于自主研制的全程可视化折流板挤出装备进行非充满输送实验。求解了黏性流体在非充满状态下的速度和压力分布,结合自编程序计算了粒子欧氏距离及有限时间的Lyapunov指数,表征折流板双螺杆的分布混合。结果表明数值模拟自由界面与实验结果保持一致,验证了半隐式方法求解的有效性。粒子示踪结果显示传统双螺杆远离啮合区存在明显的粒子聚并区域及较小平均有限时间的Lyapunov指数。而相对传统双螺杆,折流板双螺杆内欧氏距离和有限时间的Lyapunov指数的平均值较大,分布混合能力优于传统双螺杆。 展开更多
关键词 折流板双螺杆 移动粒子半隐式方法 非牛顿流体 欧氏距离 混合 粒子图像测速
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孤立波生成问题的MPS数值模拟
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作者 李梦诗 王国玉 李春辉 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第3期48-54,85,共8页
基于移动粒子半隐式方法(MPS),提出了一种求解流体与刚体结构物相互作用的等效动量传递法,并以水位差法和箱体落水法为例对孤立波生成问题进行了数值模拟。该方法将结构物离散为刚体粒子群,它们由相应的“流体”粒子群替代,在完成全域... 基于移动粒子半隐式方法(MPS),提出了一种求解流体与刚体结构物相互作用的等效动量传递法,并以水位差法和箱体落水法为例对孤立波生成问题进行了数值模拟。该方法将结构物离散为刚体粒子群,它们由相应的“流体”粒子群替代,在完成全域内单一密度流体动量方程的求解后,将这部分“流体”粒子群所获得的动量传递给相应的刚体粒子群,并恢复刚体的初始几何构型,从而实现流体与结构物的动力学耦合。数值模拟结果表明,该方法模拟得到的孤立波生成过程中结构物附近流场变化、波面传播以及结构物运动等信息均与物理模型试验结果吻合良好;与箱体落水法相比,水位差法生成的孤立波的波高较大,波速较快,但生成稳定孤立波所需的时间较长。 展开更多
关键词 孤立波 移动粒子半隐式方法 等效动量传递 流固耦合
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流体与大变形弹性结构物相互作用MPS-BPM耦合模型研究
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作者 郝婕 王丽珠 +1 位作者 蒋勤 朱刘杰 《力学学报》 北大核心 2025年第6期1325-1335,共11页
针对流体与大变形弹性结构物相互作用中流-固界面复杂、大自由液面变形和强非线性运动的特点,采用改进的移动粒子半隐式法(MPS)模拟不可压缩流体运动,引入改进的黏结粒子模型(BPM)计算弹性结构体的变形运动,构建了一种新的基于纯拉格朗... 针对流体与大变形弹性结构物相互作用中流-固界面复杂、大自由液面变形和强非线性运动的特点,采用改进的移动粒子半隐式法(MPS)模拟不可压缩流体运动,引入改进的黏结粒子模型(BPM)计算弹性结构体的变形运动,构建了一种新的基于纯拉格朗日法的MPS-BPM无网格粒子法流-固耦合数值模型.该模型基于压强梯度力量化弹性结构物粒子所受到的周围流体作用;通过建立流体粒子和弹性结构物粒子的压力泊松方程,对流体域和结构域进行统一的数值离散求解,实现弹性结构体对周围流体的反馈作用;利用背景网格法削弱流-固交界面处的数值压力振荡与自由液面的数值波动,增强模型的计算精度和稳定性.首先,通过对弹性悬臂梁在初始瞬时速度条件下的运动模拟,验证改进的BPM法对模拟弹性体大变形运动问题的可靠性.然后,通过对弹性闸门溃坝水流运动与闸门变形、溃坝水流对弹性结构物冲击作用的模拟,分析MPS-BPM流-固耦合模型在模拟复杂的流-固相互作用问题中的适用性.计算结果表明:基于MPS-BPM耦合模型得到的流体速度场和压强场变化合理、弹性结构体内部应力分布平滑且流-固交界面处未出现非物理间隙,该耦合模型能够很好地再现流-固相互作用的运动过程. 展开更多
关键词 流-固耦合数值模拟 移动粒子半隐式法 黏结粒子模型 弹性结构变形 界面耦合
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内置翼型挡板减速器搅油损失研究
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作者 祁文杰 周政 张洪灵 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第9期78-84,共7页
为提高汽车传动系统效率,减少齿轮副搅油过程中油滴重复搅动导致的搅油损失,以一种新型内置翼型挡板减速器为研究对象,运用移动粒子半隐式法建立了内置翼型挡板减速器搅油损失数值仿真模型,对比分析了内置常规挡板和4种内置翼型挡板结... 为提高汽车传动系统效率,减少齿轮副搅油过程中油滴重复搅动导致的搅油损失,以一种新型内置翼型挡板减速器为研究对象,运用移动粒子半隐式法建立了内置翼型挡板减速器搅油损失数值仿真模型,对比分析了内置常规挡板和4种内置翼型挡板结构油液分布状态与搅油损失,进一步考察了转速对其搅油损失的影响规律。结果表明:模型Ⅴ可有效减少油滴的重复搅动,箱体内部油液分布状态最好,搅油损失最低,与基础减速器模型相比,搅油损失降低24%;随着齿轮转速的增加,内置翼型挡板结构对搅油损失的降低效果更加显著。该研究为减速器箱体设计提供了一种新的思路。 展开更多
关键词 搅油损失 翼型挡板 移动粒子半隐式法 油液流场分布
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时间分数阶美式期权定价问题的有限差分法
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作者 董芹利 张琪 《吉林大学学报(理学版)》 北大核心 2025年第4期1068-1074,共7页
针对时间分数阶Black-Scholes模型下的美式期权定价问题,提出一种有效的数值解法.首先,利用变量替换和惩罚法将美式期权满足的线性互补模型转化为有界区域上的非线性抛物问题.其次,利用半隐式有限差分法求解该问题,并给出该方法的误差... 针对时间分数阶Black-Scholes模型下的美式期权定价问题,提出一种有效的数值解法.首先,利用变量替换和惩罚法将美式期权满足的线性互补模型转化为有界区域上的非线性抛物问题.其次,利用半隐式有限差分法求解该问题,并给出该方法的误差结果及解的非负性证明.最后,利用数值实验验证该方法的正确性和有效性. 展开更多
关键词 时间分数阶美式期权 CAPUTO分数阶导数 惩罚法 半隐式有限差分法
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高温气冷堆板翅式回热器一维可压缩流动算法
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作者 白一帆 丁铭 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第4期675-682,709,共9页
为了计算高温气冷堆氦气透平直接循环中板翅式回热器的动态响应过程,本文建立了板翅式回热器的一维可压缩流动模型。采用混合半隐式算法对控制方程进行离散,并提出使用解耦法和半耦合法对流体域和壁面耦合的温度方程进行求解。根据以上... 为了计算高温气冷堆氦气透平直接循环中板翅式回热器的动态响应过程,本文建立了板翅式回热器的一维可压缩流动模型。采用混合半隐式算法对控制方程进行离散,并提出使用解耦法和半耦合法对流体域和壁面耦合的温度方程进行求解。根据以上2种方法计算回热器入口温度阶跃上升算例的结果分析,并模拟分析了回热器在温度、流量、压力和温度-流量复合阶跃扰动下的瞬态变化过程。结果表明:解耦法相对于半耦合法拥有更快的求解速度,且更适于板翅式回热器在直接氦气透平循环回路系统的整体计算。本文方法可模拟板翅式回热器在简单扰动下的温度响应过程,并捕捉不可压缩模型无法计算的压力响应和流量响应,可以用于板翅式回热器在循环系统中的动态性能分析。 展开更多
关键词 高温气冷堆 直接循环 板翅式回热器 动态响应 一维可压缩流动模型 混合半隐式算法 数值计算 计算流体力学
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考虑小应变刚度特性的软土边界面模型与应用 被引量:1
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作者 梁发云 郑瀚波 +2 位作者 李林 王如路 闫静雅 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期938-947,共10页
基坑开挖导致周边土体经历复杂的加卸载应力路径,传统的本构模型难以同时反映此过程中土体的超固结和小应变刚度特性。在现有的边界面模型中,引入土体小应变刚度特性,提出软土边界面模型小应变刚度修正方法。基于一种高效的半隐式应力... 基坑开挖导致周边土体经历复杂的加卸载应力路径,传统的本构模型难以同时反映此过程中土体的超固结和小应变刚度特性。在现有的边界面模型中,引入土体小应变刚度特性,提出软土边界面模型小应变刚度修正方法。基于一种高效的半隐式应力更新算法,将改进后的边界面模型采用UMAT子程序二次开发嵌入有限元软件ABAQUS中,并应用于某地铁车站深基坑开挖工程的数值模拟。分析结果表明,采用改进模型准确地反映了上海地区典型土层的小应变状态本构关系和土体的应变刚度相关性;由于改进的边界面模型能够同时反映土体超固结和小应变刚度特性,计算的围护结构变形与现场监测数据吻合较好。 展开更多
关键词 边界面模型 小应变刚度 半隐式应力更新算法 深基坑工程
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油液环境中有载分接开关快速机构切换特性
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作者 毛国新 汪可 +4 位作者 李戈琦 张进华 洪军 方斌 庄健 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2309-2319,共11页
利用基于移动粒子半隐式方法的Particleworks,分析有载分接开关快速机构在油液环境中的切换特性.介绍有载分接开关快速机构的工作原理,设计有载分接开关快速机构的机械结构,给出快速机构在油液环境下的动力学计算基础.建立该有载分接开... 利用基于移动粒子半隐式方法的Particleworks,分析有载分接开关快速机构在油液环境中的切换特性.介绍有载分接开关快速机构的工作原理,设计有载分接开关快速机构的机械结构,给出快速机构在油液环境下的动力学计算基础.建立该有载分接开关快速机构在油液环境中的动力学仿真模型,对照了该快速机构在有无变压器油液环境中的切换特性差异,得到驱动电机的驱动扭矩要求大于40 N·m.分析油液黏度和储能弹簧刚度对该快速机构切换特性的影响,得到快速机构在油液环境下切换过程中飞轮受到的油液阻力矩的变化规律,通过流场分析揭示了飞轮受到的阻力矩变化和波动的原因. 展开更多
关键词 有载分接开关 快速机构 移动粒子半隐式方法 油液环境
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液滴撞击弹性悬臂梁行为的全拉格朗日数值方法
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作者 蒋璇 孙中国 +2 位作者 孙一颉 刘启新 席光 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期99-110,共12页
针对以往研究容易忽略弹性壁面变形对液滴撞击壁面的影响,以及传统网格方法在模拟自由表面大变形、弹性体耦合上易出现网格畸变等问题,提出了耦合移动粒子半隐式法(MPS)与离散单元法(DEM)的全拉格朗日液滴-弹性体相互作用数值方法。基... 针对以往研究容易忽略弹性壁面变形对液滴撞击壁面的影响,以及传统网格方法在模拟自由表面大变形、弹性体耦合上易出现网格畸变等问题,提出了耦合移动粒子半隐式法(MPS)与离散单元法(DEM)的全拉格朗日液滴-弹性体相互作用数值方法。基于该方法,模拟了跳板效应、液滴反弹和铺展、板变形和振动等非线性现象,并通过与实验或理论解的对比,验证了方法的准确性。进一步探究了液滴撞击悬臂薄板的动态过程,分析了撞击速度和角度对液滴与薄板相互作用的影响。数值结果表明:悬臂梁末端最大偏移量随法向撞击速度呈线性增加,当液滴撞击角度θ≥90°时,接触时间随撞击角度的增加呈现先减小后增大然后再减小的趋势,当撞击角度θ<90°时,接触时间随撞击角度的增加呈现先增大后减小的趋势;液滴重心投影点的位置是影响液滴铺展系数与悬臂梁最大偏移量的主要因素,法向韦伯数相同的情况下,θ≥90°时的液滴铺展系数始终大于θ<90°的,而θ<90°时的悬臂梁最大偏移量始终大于θ≥90°的。该研究加深了对液滴撞击动力学的理解,可为涂层工艺和液滴传感技术等提供参考。 展开更多
关键词 移动粒子半隐式法 离散单元法 液滴 弹性体
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半隐式延迟解耦的开关动作高效处理方法
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作者 吴小珊 赵利刚 +2 位作者 苏寅生 姚海成 范昕冉 《南方电网技术》 CSCD 北大核心 2024年第7期46-54,共9页
传统电磁暂态仿真采用详细模型建模电压源型换流器(voltage source converter,VSC)并采用双插值法(double interpolation method,DIM)处理步长内的开关事件,由于详细模型的导纳阵时变,DIM算法流程复杂,在进行大电网仿真时严重影响计算... 传统电磁暂态仿真采用详细模型建模电压源型换流器(voltage source converter,VSC)并采用双插值法(double interpolation method,DIM)处理步长内的开关事件,由于详细模型的导纳阵时变,DIM算法流程复杂,在进行大电网仿真时严重影响计算效率。针对这一问题,应用半隐式延时解耦原理建模VSC,并对步长内开关事件的处理方法进行研究,通过对开关函数在步长内的占空比进行等值代替DIM,提高仿真效率。首先,从VSC状态方程出发,得到VSC解耦模型,实现换流器的并行计算,提高计算效率;其次,分析了不处理开关事件时累计误差的产生机理,并给出了计算时序和开关函数等值占空比的计算方法,保证仿真精度;最后,以PSCAD的仿真波形为基准,验证了所提方法的精度和有效性,讨论了所提方法的方法特点。 展开更多
关键词 电压源型换流器 半隐式延时解耦 电磁暂态仿真 开关动作处理 并行计算
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矿用无人驾驶车辆行人检测技术研究 被引量:3
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作者 周李兵 于政乾 +4 位作者 卫健健 蒋雪利 叶柏松 赵叶鑫 杨斯亮 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第10期29-37,共9页
矿用无人驾驶车辆的工作环境光照条件复杂,行人检测经常出现漏检现象,导致矿用无人驾驶车辆可靠性及安全性不足。针对巷道光照条件复杂的问题,提出了一种弱光图像增强算法:将弱光图像由RGB图像空间分解为HSV图像空间,通过Logarithm函数... 矿用无人驾驶车辆的工作环境光照条件复杂,行人检测经常出现漏检现象,导致矿用无人驾驶车辆可靠性及安全性不足。针对巷道光照条件复杂的问题,提出了一种弱光图像增强算法:将弱光图像由RGB图像空间分解为HSV图像空间,通过Logarithm函数对亮度分量先进行光照,再通过双边滤波器去除噪声;采用形态学对饱和度分量进行闭操作,再通过高斯滤波器滤除噪声;将图像转换回RGB图像空间,通过半隐式ROF去噪模型对图像再次进行去噪,得到增强图像。针对行人检测存在漏检、精度低的问题,提出了一种基于改进YOLOv3的矿用无人驾驶车辆行人检测算法:采用密集连接块取代YOLOv3中的Residual连接,提高特征图利用率;采用Slim-neck结构优化YOLOv3的特征融合结构,使得特征图之间能够进行高效的信息融合,进一步提高对小目标行人的检测精度,并利用其内部特殊的轻量化卷积结构,提高检测速度;加入轻量级的卷积注意力模块(CBAM)增强算法对目标类别和位置的注意程度,提高行人检测精度。实验结果表明:(1)提出的弱光图像增强算法能够有效提高图像可见度,图像中行人的纹理更加清晰,并具有更好的噪声抑制效果。(2)基于增强后图像的矿用无人驾驶车辆行人检测算法的平均精度达95.68%,相较于基于改进YOLOv7和ByteTrack的煤矿关键岗位人员不安全行为识别算法、YOLOv5、YOLOv3算法分别提高了2.53%,6.42%,11.77%,且运行时间为29.31 ms。(3)基于增强后图像,YOLOv3和基于改进YOLOv7和ByteTrack的煤矿关键岗位人员不安全行为识别算法出现了漏检和误检的问题,而矿用无人驾驶车辆行人检测算法有效改善了该问题。 展开更多
关键词 矿用无人驾驶车辆 井下行人检测 YOLOv3 弱光图像增强 半隐式ROF去噪 密集连接模块 Slim-neck 卷积注意力模块
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非牛顿流固耦合问题的半隐式分区ALE有限元-间断有限元耦合算法研究 被引量:1
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作者 高普阳 胡小林 《浙江大学学报(理学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期450-458,共9页
针对非牛顿流固耦合问题,提出了任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)框架下的半隐式分区有限元-间断有限元耦合算法。其数学模型主要包括非牛顿流体和固体结构的控制方程,以及流体-固体交界面上的边界条件。固体结构... 针对非牛顿流固耦合问题,提出了任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)框架下的半隐式分区有限元-间断有限元耦合算法。其数学模型主要包括非牛顿流体和固体结构的控制方程,以及流体-固体交界面上的边界条件。固体结构由弹性材料组成,非牛顿流体由幂律型本构模型描述。用分裂格式对非牛顿流体控制方程进行解耦,得到若干子方程;通过有限元、间断有限元方法求解对应恰当类型的子方程。用中心差分及标准有限元方法分别对固体结构弹性动力学方程进行时间和空间离散;用修正的Laplace移动网格方法处理固体结构的形变及流体区域网格的变化过程。最后用数值算法研究了带有圆弧顶端梯形结构体的非牛顿流固耦合问题,并详细分析了结构体高度、入口速度及流体特性等因素对流固耦合问题的影响及机理。 展开更多
关键词 流固耦合 非牛顿流体 幂律模型 半隐式 有限元
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移动粒子半隐式方法用于熔池内流动与换热行为模拟的适用性研究
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作者 王子健 隋丹婷 +3 位作者 张珺 陆道纲 王莺旭 余金源 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2024年第6期1226-1238,共13页
将堆芯熔融物滞留在压力容器内部是严重事故重要的缓解措施之一,但是保证该措施有效的前提是准确计算熔池内含有内热源的熔融物的分布和流动,并基于该结果评价压力容器结构的完整性。本文对传统的MPS方法进行改进,增加了粒子间的传热计... 将堆芯熔融物滞留在压力容器内部是严重事故重要的缓解措施之一,但是保证该措施有效的前提是准确计算熔池内含有内热源的熔融物的分布和流动,并基于该结果评价压力容器结构的完整性。本文对传统的MPS方法进行改进,增加了粒子间的传热计算部分,探究了定温壁面处粒子在权函数中的权重。基于方腔导热基准题和方腔对流换热基准题,验证了MPS对于导热现象的最大误差为1.5%,确定了定温壁面处粒子在权函数中的权重因子是流体域内部粒子的4倍。针对COPRA实验进行模拟,MPS计算平均误差为3%,验证了带内热源的熔池模型模拟结果的准确性。为MPS方法在反应堆熔池中与熔融物相关的流动及传热问题的数值模拟研究提供支持。 展开更多
关键词 移动粒子半隐式方法 严重事故 自然对流
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GRAPES区域模式水汽平流方案的比较与改进 被引量:24
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作者 陈子通 万齐林 +4 位作者 沈学顺 黄燕燕 张艳霞 张诚忠 丁伟钰 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2010年第1期1-6,共6页
与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会... 与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会造成预报值的过饱和或者是负值,需要进行特殊处理。比较GRAPES模式的准单调半拉格朗日方案(QMSL)和高精度正定保形方案(PRM),分析模式的降水预报、形势预报,同时初步总结了两方案的优缺点。在参考LCSL(Linear Constraint Semi-Lagarangain)方案的基础上,改进QMSL方案,通过连续试验运行,表明新方案基本稳定可靠,对于降水预报、形势预报有一定的改进,在台风预报试验中也有良好的表现。 展开更多
关键词 区域模式 水汽平流 半隐半拉格朗日
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