结构材料对传导冷却超导磁体励磁稳定性影响

针对NbTi线材绕制的7 T无液氦传导冷却低温超导磁体,利用有限元方法对励磁过程中超导磁体结构材料内部的涡流损耗进行计算;对比不同材料的低温比热容、热导率和电阻率,利用有限元软件对不同结构材料超导磁体励磁过程进行仿真,得到磁体内部的涡流和温度分布以及不同励磁速度对超导绕组温升的影响。结果表明,磁体最大允许励磁速度与结构材料的低温电阻率呈正相关,超导绕组的最高温度随励磁速度线性变化。     

二维有限元方法研究石墨烯环中磁等离激元

石墨烯等离激元是决定石墨烯光学性质的重要元激发,拥有一系列优异的特性,其通过外置电场的动态可调性最引人注目;石墨烯具有很强的磁场响应(如室温观测的量子霍尔效应),因而磁场可作为一个新的调控自由度,形成的准粒子叫作石墨烯磁等离激元.鉴于石墨烯的二维属性,石墨烯磁等离激元的研究大多采用三维近似,即将石墨烯等效成厚度很薄的三维块材,该处理方案需消耗大量的计算资源.本文在准静态近似下,围绕库仑定律和电荷守恒定律,构建了高效的二维有限元方法,自洽地求解石墨烯面内的积分微分方程,并提出本征值损失谱表征准粒子的激发.利用二维有限元方法,探讨了4类石墨烯环中磁等离激元的激发;最低阶的偶极共振都支持磁等离激元的对称劈裂,在孔很小时,其对模式劈裂的影响可忽略,但当孔的尺寸变大时,内外边界的相互作用将抑制模式劈裂,并最终导致其消失.     

橡胶在动态载荷下的能量损耗分析

以交联密度不同的同类轮胎胎面胶A1和A2为研究对象,通过动态拉伸实验得到储能模量及损耗模量随频率变化的曲线.建立了黏弹性广义Maxwell模型来定量分析不同温度的橡胶在不同频率的动态载荷下的能量损耗.采用非线性规划的方法分别在低频(10~25 Hz)及高频(25~60 Hz)下拟合模量-频率曲线,得到黏弹性广义Maxwell模型的参数值.采用有限元软件Abaqus模拟胎面胶动态拉伸过程并计算胎面胶的损耗角正切,得到不同温度下胎面胶的损耗角正切随激振频率的变化规律,通过和实验结果的比较证明文中所述黏弹性广义Maxwell模型及其参数获取方法可准确应用于胎面胶的动态拉伸性能分析.预测了在不同温度及频率下每一循环载荷周期中胎面胶的应力-应变迟滞回线以及单位体积胶料的能量损耗,阐释了不同温度下的胎面胶的能量损耗随频率的变化规律,同时结合2种胎面胶的交联密度测试数据分析了胶料的构效关系.     

求解Ericksen-Leslie方程的一阶精度、线性稳定的数值格式

本文研究了液晶流不可压缩动力学方程组的数值求解问题.利用鞍点方法构造泛函,并对泛函进行变分,提出了一个具有一阶精度的解耦数值格式.通过数值模拟结合理论分析,得出所提方法可以准确描述液晶中的缺陷、分子分布规律以及符合动力学规律的结论.丰富了求解液晶动力学模型的内容.     

细菌模型的连续时空有限元方法

本文针对细菌模型提出一种连续时空有限元方法,通过引入时空投影算子,得到了在时间离散节点处能量模意义下的最优误差估计结果.与传统全离散方式不同的是,该方法对时间变量和空间变量同时采用有限元离散,且无时间离散步长和空间网格尺寸的网格比限制,这对于拓宽各向异性有限元方法的应用范围是有益的.     

水下爆炸异相气泡动力学特性的Euler有限元数值模拟研究北大核心CSCD

该研究基于Euler有限元方法建立了水下爆炸异相气泡动力学模型,将计算结果和气泡统一理论以及异相爆炸试验进行对比验证计算模型的有效性.通过和自由场单气泡进行对比分析,发现异相爆炸冲击波对气泡做功是异相爆炸气泡总能量增加的原因,相位差绝对值越接近π、距离参数越小气泡总能量损失越少,后产生的气泡会使先产生的气泡提前坍缩.气泡的射流方向受相位差影响,相位差为零时产生对向射流,其他相位差产生反向射流.     

半线性抛物最优控制问题全离散插值系数有限元方法的收敛性分析

本文考虑全离散插值系数有限元方法求解半线性抛物最优控制问题,其中控制变量用分片常数函数逼近,状态变量和对偶状态变量用分片线性函数逼近.对于方程中的半线性项,先用插值系数技巧处理,再用牛顿迭代法求解.通过引入一些辅助变量和投影算子,并利用有限元空间的逼近性质,得到半线性抛物最优控制问题插值系数有限元方法的收敛性结果;数值算例结果验证了理论结果的正确性.     

粘弹性波动方程的H1-Galerkin时空混合有限元分裂格式

构造一维粘弹性波动方程的H¹-Galerkin时空有限元分裂格式.这种新的分裂格式在时空两个方向同时利用有限元离散,具有H¹-Galerkin混合有限元方法和时空有限元方法的优点,如在不受LBB相容性条件限制的同时能够高精度逼近流体的压力和达西速度,有限元空间可以利用不同次数的多项式空间,能同时得到时间和空间两个变量的形式高阶精度等.通过构造时空投影算子并讨论其相关逼近性质,证明了解的存在唯一性和稳定性,给出混合时空有限元解的误差估计,给出数值算例验证了理论推导结果的合理性和算法的有效性,并和传统H¹-Galerkin方法做比较,得到了更小的误差和超收敛阶.     

平衡衔铁受话器的非线性特性与失真仿真模型

平衡衔铁受话器(BAR)具有尺寸小、电声转换效率高和灵敏度高等特点。在大振幅振动时, BAR存在显著的非线性,并导致较严重的失真。利用磁路的集总参数模型(LPM)深入研究BAR的非线性,确立可表征其非线性特性的4个非线性参数,采用迭代计算方法研究平衡衔铁磁阻对非线性特性的重要影响。基于所提出的网格移动和旋转等效的有限元模型(FEM),考虑平衡衔铁磁阻的非线性,准确仿真计算得到非线性参数,再将它们代入到非线性LPM模型中,最终建立FEM与LPM相结合的失真仿真模型。实验结果表明,该失真仿真模型可比较准确地预测BAR在不同加载电压时的总谐波失真以及二次和三次谐波失真。     

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.