三维流线上风方法

1引言在流场的数值模拟中，为了消除高雷诺数流动中数值的不稳定和非物理振荡，普遍采用能反映流动物理本质的上风方法。在有限元法中，上风法主要有三种表达形式：（1）采用有上风特性的权函数，如SUPG法山；你对流项和扩散项分别离散，对流项直接采用上游点作为积分点，如MonotoneStreamelineUpwind法［‘］及SkewedPositly，CoeficientUpwind法［’］；由用特征法处理非定常的对流扩散方程，使其具有上风特性，采用传统的Galerkin法离散方程，如TaylorGalerkin法＊。ttice及SchniPke门提出的一种流线上风方法能方便地应用于已有的…     

计算流管声场的三维有限元数值模型

发展了一种三维有限元数值模型和计算方法来对矩形流管声场进行整体的计算.与以往的二维方法相比,此种数值方法不仅全面反映了矩形流管内声波的传播情况,而且提高了网格精度,从而大大扩展了对铺设有声衬的流管的计算领域.结果表明,该数值模型是有效和准确的,与其它方法和文献的计算结果吻合得非常好.同时,在大大增加计算量的同时,也对程序代码进行了优化工作,提高了计算效率.     

六面体单元上的控制体有限元方法

针对四面体单元在三维几何域的网格剖分中单元数过大，导致计算中过多占用机时与内存的问题，建立了六面体单元上的控制体有限元方法，采用散度定理将对结点所建立在控制体上的体积分转化为在相应控制面上的面积分，使之对对流项变量可采用迎风插值格式，通过算例表明，在受计算机内存及速度的限制下，该方法可作为三维流动与传热问题数值模拟的一种有效方法。     

超导材料拉伸应力下临界电流测试装置

本文提出了一种测试装置, 用于测试超导材料在拉伸应力下的临界电流特性. 装置的固定臂与活动臂配合,给样品材料施加拉伸应力. 测试前对作为称重传感器的固定臂进行了应力标定, 并通过理论计算验证了标定的准确性. 在此基础上, 本文对固定臂进行了三维有限元分析, 探究装置是否满足后续实验的要求. 分析结果表明, 固定臂与活动臂相互配合可以给样品施加满足实验条件的拉伸应力.     

1MJ高温超导储能-限流磁体导冷件涡流损耗的计算分析

应用三维涡流场有限元方法,对1MJ高温超导储能-限流磁体的传导冷却结构件进行了涡流损耗的有限元仿真计算与分析。研究了导冷片涡流损耗的抑制方法,给出了导冷片、导冷母排和冷头导冷盘等主要导冷件的涡流损耗及分布情况。并且依据研究结果进行了导冷件的优化设计,最大限度的减轻了制冷机负担,减小了对磁体本身性能的影响。     

金属切削过程的三维数值仿真

近年来国内外对金属切削工艺的有限元模拟的研究已有较多的研究报道，但是这些研究大多局限于二维模型，在三维切削过程的数值模拟方面有待于进一步深入研究。在实际切削过程中，工件和刀刃都具有三维几何形状；它们的相对移动也不总是正交的；因此切削是在三维状态下形成的。利用动态显示积分有限元程序，建立率相关的热弹塑性模型模拟材料在高温区的热、力学行为；采用侵蚀接触算法描述刀具与工件以及刀具与切屑之间的相互作用；同时利用单元删除法实现切屑的分离与破坏，从而实现了金属块体切削过程的三维数值仿真。     

基于有限元的钢丝绳漏磁检测定量仿真分析

漏磁检测法是钢丝绳无损检测中的常用方法.基于漏磁检测基本原理和三维磁偶极子模型,本文利用B_y-B_z图实现了对钢丝绳直观的在线检测,运用有限元仿真的方法,得到了不同长度、宽度、深度缺陷的漏磁特点,构建了B_y-B_z图中漏磁圆与缺陷程度之间的定量关系,讨论了钢丝绳内、外缺陷产生的漏磁场的区别,并进行了实验验证,以期为钢丝绳损伤的定量识别以及内外缺陷的判定提供新思路.     

Simulation of Electromagnetic Wave Logging Response in Deviated Wells Based on Vector Finite Element Method

The vector finite element method of tetrahedral elements is used to model 3D electromagnetic wave logging response. The tangential component of the vector field at the mesh edges is used as a degree of freedom to overcome the shortcomings of node-based finite element methods. The algorithm can simulate inhomogeneous media with arbitrary distribution of conductivity and magnetic permeability. The electromagnetic response of well logging tools are studied in dipping bed layers with the borehole and invasion included. In order to simulate realistic logging tools, we take the transmitter antennas consisting of circular wire loops instead of magnetic dipoles. We also investigate the apparent resistivity of inhomogeneous formation for different dip angles.     

垂直扫描白光干涉表面三维形貌测量系统

依据白光干涉理论,研制了垂直扫描白光干涉表面三维形貌测量仪。重点对实现垂直扫描运动的工作台进行了分析。所研制的测量系统具有1nm的垂直分辨力,可用于表面粗糙度、台阶、膜厚、球面等三维形貌测量。     

高速碰撞问题的三维SPH数值模拟

以刚性弹体斜侵彻厚靶问题的三维SPH数值模拟研究为工作重点。以三维拉氏有限元流体动力学程序为基础，建立了适用于长杆弹斜侵彻问题研究的刚性弹体与SPH靶体相互耦合的三维数值模拟程序。     

三维笛卡儿坐标系中Lagrange流体力学的显式相容有限元方法(英文)

将Caramana等人提出的相容算法思想和有限元方法相结合,提出三维笛卡儿坐标系中Lagrange流体力学的显式相容有限元方法.采用三线性六面体单元和交错网格进行空间离散,利用质量集中进行显式求解,无需求解线性代数方程组.时间离散可采用两步显式Runge-Kutta格式.用边人工粘性消除激波振荡,用子网格扰动压力抑制网格的非物理变形.给出若干标准算例.数值算例表明,该方法具有较高的计算精度和计算效率,同时具有很好的对称性和总能量守恒性,总能量计算误差为计算机浮点计算截断误差.     

永磁磁浮轴承的设计及其计算

介绍了永磁磁浮轴承结构图及其工作原理。采用等效表面电流法和 Ansoft三维有限元电磁场计算软件计算比较了永磁磁浮轴承的悬浮力。永磁磁浮轴承的损耗主要包括磁阻力矩损耗和涡流损耗。文章推导了频域涡流场和涡流电流密度公式 ,计算了磁阻力矩损耗功率和涡流损耗功率。在无轴承电机、高速离心机、飞轮储能、航空陀螺仪等高速旋转系统中具有广泛的应用前景。     

用于自由电子激光的光学速调管的设计与测试

 详述了用于合肥自由电子激光用的光学速调管的物理设计与测试,以及光学速调管实际运行结果与升级计划。测试结果表明,考虑三维效应的OPERA3D场有限元计算法比解析设计更精确,多周期波荡器中任意周期磁场峰值受该周期外其它周期波荡器磁体的影响小于10%。     

谐振式检测器谐振腔对声表面波气相色谱仪灵敏度的影响

研究了谐振式检测器谐振腔对声表面波气相色谱仪灵敏度的影响。构建无液膜负载和有液膜负载下压电基片和金属指条结构的三维有限元模型,利用有限元方法提取不同周期结构的耦合模参量,结合P矩阵级联技术,推导出传感器灵敏度随检测器腔体结构改变的变化关系。实验制备了两种三换能器结构的声表面波谐振器,其输入换能器与输出换能器间距离分别为22.25倍波长和1.25倍波长,通过测试甲基膦酸二甲酯气体,验证理论计算结果。结果表明:缩短谐振器的谐振腔长度使器件中心处能量更为集中,有效地提高了声表面波气相色谱仪灵敏度。      

炸药落锤实验及样品厚度效应的三维数值模拟

为了研究落锤实验中炸药的概率点火行为以及试样厚度对点火的影响,对脆性炸药PBX-2的落锤实验开展了三维数值模拟。采用有限元与离散元相结合的方法,并考虑了炸药材料的非均匀性,获得了炸药在不同落高下的点火概率分布,落高计算结果与文献报道的实验结果相符。此外,研究了落锤实验中试样厚度对炸药温升过程及点火阈值的影响,拟合得到了压力峰值和点火阈值随试样厚度变化的估算公式,可以为实验设计提供参考。     

微机构可调谐阵列滤光片的有限元分析

提出一种新颖的采用薄膜技术在玻璃基底上构造微机可调谐二维窄带滤光片阵列的方法，在有限元分析的基础上，计算出器件在静电力作用下三维变曲面结果，并模拟了通过透光谱特性。     

三维抛体问题

依据不同三维抛体模型, 采用合适的三维坐标系, 来求解运动轨迹、 落点特性和初始条件等问题     

FEL光学速调管的升级性能分析

通过三维磁场的有限元计算,给出了自由电子激光（FEL）研究用光学速调管升级后的磁参数。国家同步辐射实验室合肥光源（HLS）电子储存环能量可以日常运行在200～800 MeV间,为了与电子储存环能量匹配,并在较高束电子能量下进行实验和得到较多的相干辐射光子,光学速调管从原来的对称结构升级成非对称结构,用于HLS储存环谐波产生FEL实验。给出了升级后非对称光学速调管的几组匹配磁参数,用于在HLS储存环注入能量和可以运行的最高能量下进行谐波FEL实验。初步计算表明,HLS 储存环电子束性能优越,能散很低,FEL实验用最高能散仅为2.05×10-4,相应FEL辐射的能散修正因子在0.96以上,可以忽略不计。     

高温超导俘获场磁体脉冲充磁仿真模型研究

在对俘获场磁体的脉冲充磁过程进行三维仿真时，现有的数值模拟方法有待具体分析比较，同时由于计算时间长和收敛困难，难以实现对大规模带材堆叠的模拟。针对以上问题，系统分析了H模型、H均一化模型和T-A模型的三维脉冲充磁仿真，对比了它们在77 K时不同堆叠层数下的俘获场、磁化损耗和计算时间，并基于以上模型提出了分组合并的简化模型。结果表明H均一化模型和T-A模型的计算误差随层数的增加而减小，验证了分组合并模型的有效性，并成功对上百层的堆叠进行了仿真。因此，分组合并模型解决了三维大规模堆叠有限元仿真困难的问题。