基于水动力学与虚拟现实的深水水下应急维修仿真系统

目标实现取决于水下作业时水动力学真实图景的可靠呈现。基于虚拟现实的深水水下应急维修仿真系统由物理的操作系统(吊机/水下机器人/绞车/单人潜器等的操作系统)及虚拟的船、工机具与水下生产系统和海洋环境构成。提出数据转换技术和实时处理系统架构,将有限元计算与虚拟现实实时运动仿真有机结合。结果表明:此仿真系统很好处理了大型系统的多人协同实时人机交互、海洋环境下船-缆-体的动力耦合作用及可视化实现、不同数据通讯接口技术等关键问题。整个系统具有强烈的立体感、真实感和身临其境的沉浸感以及良好的可扩展性。通过第三方验证,系统仿真精度控制在9. 7%以内。可为指挥员和无经验的工程人员提供丰富的间接经验,使之在低成本前提下极大提高对实际事故快速处置的能力与维修操作的精度,降低作业风险。     

一类热传导分布参数系统的边界控制

利用微分方程对称以及其与无穷小生成元的关系,针对几种不同控制目标要求的一类热传导分布参数系统,研究了边界控制问题,设计出不同的边界控制律,分别实现了定点等速升温控制、定点稳态温度控制、边界稳态温度控制。对不同控制目标设计的控制律均进行了仿真验证,结果表明了控制条件的有效性。     

评估管道地磁暴灾害的大地构造分界面算法

大地电性结构的分界处容易加剧管道腐蚀, 穿过大地分界面的管道在分界点处受到的地磁暴致灾风险比较大, 提出一种可用于评估输油气管道的地磁暴灾害风险自评价描述的算法。改进算法的帕金森矢量在定位大地分界面时比传统算法的帕金森矢量更加准确; 在可以识别大地分界面的前提下, 改进算法的帕金森矢量方位角会在分界面附近完成±180°到0°或0°到±180°的过渡变化, 距离分界面越近, 方位角越能够反映大地分界面的倾向, 改进算法的帕金森矢量长度在分界点处达到最小值; 相邻地块电导率差值、空中电流源频率以及大地分界面与测线方向的夹角等因素会影响改进算法帕金森矢量的分布特性; 利用帕金森矢量的方位角图和长度图两个判据可以定位穿过分界面位置的管道, 相邻大地分界面之间存在虚拟界面, 需要分析排除。仿真结果表明了这些结论的正确性, 对管道防护具有重要的指导意义。     

化工过程动态分布参数模型的空间时间分步离散化实时仿真

根据动态仿真的实时性要求，对化工过程动态分布参数模型，提出了空间时间分步离散化的处理方法，即先只对空间自变量作离散化处理，将动态分布参数模型中的偏微分方程化成以时间为自变量的初值条件常微分方程组，然后采用ＲｕｎｇｅＫｕｔａ等方法求解。空间时间分步离散化差分格式与空间时间同时离散化的显式差分格式和ＣｒａｎｋＮｉｃｏｌｓｏｎ隐式差分格式相比较，该方法具有较高的准确性和较好的稳定性，并可适用于线性系统和非线性系统     

华北大地涡旋电流现象机理及对管道管地电位影响

一维分块大地周围的特定电性结构能够在该分块大地中产生涡旋电流。通过反演等效电流源并根据实际地形构造大地电性模型, 分析了涡流处的等效电流和电性结构对其特性的影响, 揭示了该特定区域中产生涡流并使得涡流移动的机理; 对铺设在该区域中的输油管道给出了管地电位(PSP) 的分布特征。计算得到的管道PSP与实际监测得到的管道PSP分布规律的一致性表明了涡旋电流能够加重地磁扰动对管道的影响。     

基于无穷小生成元的Burgers方程的边界控制

该文首先简要介绍了微分方程的不变性条件,以及偏微分方程无穷小生成元的延拓变换,然后分析了如何利用分布参数系统无穷小生成元,求解符合边界条件控制律的过程。对于描述流体流动的Burgers模型,分别讨论了开环和闭环边界控制问题中控制律的选取。设定系统控制目标和初始条件,通过仿真验证选取恰当的控制参数,实现了系统的控制要求,仿真结果说明了控制方法的有效性。该控制方法可以给出解析形式的控制条件,为实现Burgers方程系统的稳定和控制提供了研究基础。