多重网格法

摘要： 梯度功能材料是一种应用广泛的新型复合材料,其制成的齿轮有着独特的性能。为研究梯度功能材料对齿轮的润滑性能的影响,用多重网格法对非对称聚合物齿轮进行瞬态弹流润滑分析,比较均质复合材料齿轮与梯度功能材料齿轮的润滑性能,分析梯度功能材料齿轮分别作为主动轮与从动轮时的齿轮润滑规律,研究梯度功能材料的热性能对齿轮润滑的影响。结果表明:梯度功能材料能够减小齿轮润滑压力,增大润滑膜厚,从而有效改善齿轮润滑;梯度功能材料齿轮作为从动轮时对齿轮润滑较为有利。热弹流润滑分析表明,梯度功能材料齿轮作为从动轮时齿轮啮入的润滑温度较低,其作为主动轮则相对有利于其后的热弹流润滑。

摘要： 为了探索湿滑路面上影响轮胎滑水的相关因素,基于弹流润滑理论,运用多重网格法求解轮胎滑水模型的雷诺方程和水膜厚度方程,通过FORTRAN软件得到车速和载荷分别对水膜厚度和流体压力的影响。结果表明:湿滑路面速度增加时,水膜厚度增厚,动水压力变小,轮胎下的液体不易排出,轮胎的滑水性能增强,抗滑水性能减弱;载荷增加时,水膜厚度变薄,动水压力变大,轮胎下的液体容易流出,轮胎的抗滑水性能增强。得出的结果符合弹流润滑特性理论,完善了轮胎滑水的理论模型,为轮胎改良设计提供参考。

摘要： 聚合物齿轮质轻而耐腐蚀,可降低噪声,提高经济效益。相对地,聚合物轮齿强度低于金属轮齿,故采用非对称设计提高聚合物齿轮的强度。为探究非对称聚合物齿轮的弹流润滑特性,在水润滑条件下,采用多重网格法对非对称聚合物齿轮进行了瞬态弹流润滑分析:对比非对称齿轮与传统对称齿轮的水膜压力与厚度;改变齿轮运行工况及考虑轮齿的表面粗糙度,研究其对齿轮弹流润滑分析的影响。结果表明,非对称齿轮可有效改善弹流润滑,润滑膜的压力和膜厚受齿轮转速和载荷影响较大,表面粗糙度对于非对称聚合物齿轮的弹流润滑有着不利影响,在应用中应保证齿面加工质量。

摘要： 建立无限长滚子与平面的线接触等温弹流脂润滑模型,采用多重网格法研究纯滚工况下载荷和卷吸速度对润滑油膜特性的影响;采用多功能双色光弹流润滑油膜测量实验台,在相应工况下进行变载荷和变速度实验研究.数值模拟结果表明,较大的载荷可以获得更大的压力和更小的膜厚,较大的速度则主要提升了二次压力峰并增大了膜厚.实验结果表明:随着载荷的增大,整体膜厚、最小膜厚和中心膜厚均先增大后减小,但载荷较小时出现了最小膜厚和中心膜厚实验值和理论模拟值不一致的变化趋势,这可能是数值模拟分析时稳态假设与实际润滑脂流变特性、时变特性及润滑机制不符造成的;随着速度的增大整体膜厚、最小膜厚和中心膜厚都线性增大,且实验值与理论模拟值有较高的一致性.

摘要： 相对于传统的有限元法,基于几何样条的等几何方法可以保证几何模型与物理模型的一致性,但细分依然会导致模型刚度矩阵较大时求解效率不高的问题,因此可以采用多重网格法加速等几何分析中的迭代求解.文章研究等几何法中的k细分方法并构建了基于k细分的多重网格映射矩阵,加快求解效率,探讨了不同k细分策略的收敛速度.算法计算结果表明:多重网格法能够有效提高基于k细分等几何分析方法求解的收敛速度.

摘要： 将三叉杆联轴器圆柱滚子与滑块槽之间的运动简化为圆柱与无限大平面之间的运动,结合联轴器运转过程中的非稳态效应,建立时变挤压效应下线接触热弹流脂润滑的数值计算模型。采用多重网格法求解得到压力、膜厚和润滑油膜平均温升等润滑指标的瞬态解,并与稳态值进行对比分析。结果表明,当时变效应处于低频状态下,润滑油膜特性的瞬态解与稳态解相差不大,但处于高频状态下时,油膜厚度整体小于稳态解,且高频时的温升现象尤其明显;一个载荷冲击周期内,高频解与低频解的分布基本相同,但高频时的膜厚明显低于低频解。

摘要： 目的研究圆柱滚子轴承摩擦副织构化表面润滑性能,探讨工况参数(载荷、转速)和微织构几何形貌参数(面积占有率)对油膜平均无量纲压力的影响规律。方法基于弹性流体动压润滑机理,利用有限长线接触弹流润滑理论建立理论模型,采用有限差分法对Reynolds方程进行离散,并运用多重网格法进行数值分析。结果在微织构面积占有率S_p=0.095、深度h_p=6μm的前提下,当载荷由100 N升为500 N时,油膜平均无量纲压力随之增大。在微织构面积占有率S_p=0.095、深度h_p=6μm的前提下,当转速由100 r/min升为500 r/min时,油膜平均无量纲压力随之增大。在载荷W=200 N、转速n=200 r/min的前提下,当微织构面积占有率由0.05升为0.15时,油膜平均无量纲压力随之增大;当微织构面积占有率由0.15升为0.25时,油膜平均无量纲压力随之减小。结论圆柱滚子轴承微织构表面的油膜平均无量纲压力随着载荷和转速的增大而增大,随着微织构面积占有率的增大而先增大后减小。

摘要： 鉴于全波形反演的非线性和多解性,其反演容易陷入局部极小值;在低频缺失情况下,常规波形反演方法对低频信息的恢复能力较弱且波形反演产生海量计算.采用多尺度方法可减弱波形反演对低频信息的依赖性.使反演解不易陷入局部极小值;采用多重网格法可节约计算成本.在多重网格法多尺度波形反演的基础上,对梯度优化方法进行研究,提高反演精度.模型处理结果证明多重网格法多尺度波形反演能够大幅减小计算量,反演解不易陷入局部极小值,梯度优化方法可有效提高反演精度.

摘要： 尽管多重网格法可以明显加快代数方程迭代求解收敛速度,但总的计算时间是受循环次数以及网格重数制约的.本文首先根据多重网格法求解N-S方程的基本原理与计算工作量从理论上证明了多重网格法求解N-S方程总的计算时间随着循环次数变化而变化的规律,然后结合两个数值算例验证了该规律.研究结果表明,在一定的网格重数下,多重网格法求解N-S方程总的计算时间随着循环次数增大而先减小后增大,存在一个使得计算时间最少的最佳循环次数,且最佳循环次数以及所对应的计算时间均随着多重网格重数的增加而减少.

摘要： 在大气和海洋的数值预报和再分析中所采用的三维变分数据同化技术(简称3D-Var),通常使用相关长度来估计背景场误差协方差矩阵.然而,这种相关长度法仍然存在着许多弊端,首先,相关长度很难被精确的确定;其次,除非相关长度足够的小,否则背景场误差协方差矩阵的正定性很难得到保证.Xie等人指出传统的3D-Var只能修正某种特定波长的误差,只有当误差的长波被很好地修正之后,误差的短波才能被很好地修正,否则不准确的背景场误差协方差矩阵将把误差长波当成误差短波修正,并最终导致错误的分析.为了将误差的长波和短波依次进行修正,本文提出了一种新的三维变分数据同化方法,称作多重网格法.利用这种同化方法同时同化了中国近海及邻近海域的船舶报SST资料、AVHRR Pathfinder Version 5.0 SST资料和Argo浮标温度剖面资料,并对该研究海区温度场进行了为期一年的海温同化和预报试验,得到了较为满意的预报结果.

摘要： 介绍了一种在结构化网格上求解三维Euler方程/Navier-Stokes方程的多重网格法迭代格式,给出了多重网格法迭代格式的推导过程.流动控制方程空间离散采用格心格式的有限体积法,时间积分采用龙格-库塔法.湍流模型采用Baldwin-Lomax代数模型.算例表明本文给出的迭代格式加速效果十分明显,具有较强的鲁棒性.

摘要： 本文采用了多重网格法,对几种常见的不同载液的磁流体润滑滑动轴承进行了等温弹流润滑分析.在等温弹流润滑中,在保证其他条件不变的前提下,粘度是影响弹流润滑性能的主要因素.数值分析结果表明,随着粘度的增大接触区润滑膜的厚度逐渐变大,并且只有在一定的范围内,油膜才会呈现出明显的劲缩现象,这也是弹流润滑的最主要特征.超出一定范围之后,随着黏度的继续增大,油膜的劲缩现象减弱,直至油膜劲缩消失.磁流体粘度对润滑膜膜厚的影响程度要明显大于对压力的影响程度,在润滑膜的入口区随着黏度的增大压力增大,压力峰则随着黏度的增加而减小,润滑膜的膜厚和最小膜厚则是随着黏度的增加不断增加.

摘要： 通过建立具有规则v形微凹槽分布的表面织构流体动压润滑数学模型,利用多重网格法求解润滑油膜的压力分布,继而以平均无量纲压力为评价标准,分析了V形凹槽几何参数对流体动压润滑性能的影响.研究结果表明:在本文所研究的范围内30°≤θV≤150°,平均无量纲压力随着Ⅴ形凹槽角度的增大而减小.存在使平均无量纲压力达到最大的最优V形凹槽深度,横向槽间距、纵向槽间距、角度和宽度对最优凹槽深度值的大小几乎没有影响,但最优凹槽深度随着边长的增大而增大.存在最优的横向槽间距使平均无量纲压力最大,最优横向槽间距随着V形凹槽宽度和边长的增大而增大,但是几乎不受v形凹槽的角度、横向槽间距和深度的影响;此外,平均无量纲压力随着横向槽间距的增大而减小.平均无量纲压力随着V形凹槽的宽度和边长的增大均呈现线性递增的趋势.

摘要： 海洋中的内孤立波是发生在密度分层海水中的波动,它不仅会对潜艇的稳定性和运动性能产生影响,而且还会对其产生内波剪切作用,这对潜艇的航行安全性有重要影响.本文采用有限体积自适应半结构多重网格法求解Navier-Stokes方程,应用双推板造波法模拟内孤立波数值水槽,并将潜艇SUBOFF模型放置于数值水槽中,研究航行的潜艇在海洋中遭遇内孤立波时的流场形态和受力载荷特性.研究结果表明:潜艇在穿越孤立波时在垂向和水平方向的受力都会在短时间内发生巨变,力矩的突变也有可能使潜艇发生倾覆,同时还可能会产生强大的冲击载荷而导致其破损.该研究结果为潜艇稳定性分析及其在内波环境中的安全航行提供了参考依据.

摘要： 根据圆弧齿轮啮合原理建立了单圆弧齿轮等效线接触弹流润滑模型,利用多重网格法求解其等温弹性流体动力润滑的数值解,分析了不同参数变量对润滑油膜压力和膜厚的影响。结果表明：齿轮转速、模数、传动比、压力角、润滑油粘度越大,则齿轮的油膜压力越小,油膜越厚;齿轮螺旋角增大,油膜厚度会减小。

摘要： 锦屏一级水电站高拱坝的高特大垫座高155m，采用多重网格法，对垫座的可能滑动面进行搜索，分别计算滑块1～12在分期填筑、正常蓄水位等工况下的抗滑安全系数。计算结果表明，垫座分期填筑时，抗滑安全系数的变化范围为1.71～2.33；正常蓄水位时，由于拱肩推力作用，垫座抗滑安全系数有所提高，抗滑安全系数上升为1.91～2.65，满足稳定性要求。

摘要： 提高高分辨率区域模式的短时临近预报水平,与资料同化和数值模式有密切关系.目前华南地区已经建立了先进的中尺度气象观测网,实时获取不同种类的观测资料,如每6分钟一次的雷达观测资料及逐小时的地面观测资料等.NCEP等全球模式的预报水平有了显著提高,可以提供较为准确的大尺度环境场来驱动中尺度模式.因此基于高分辨率的区域模式的循环同化系统开发需要充分利用全球模式的大尺度信息及观测资料中的中小尺度信息.本文基于GRAPES-3DVAR和GRAPES 3km高分辨率模式开发了Partial Cycle循环同化系统,其中同化系统采用多网格方案同化观测资料中的多尺度信息.针对2014年的个例分析表明该方案对短时临近预报有一定改进.

摘要： 提高高分辨率区域模式的短时临近预报水平,与资料同化和数值模式有密切关系.目前华南地区已经建立了先进的中尺度气象观测网,实时获取不同种类的观测资料,如每6分钟一次的雷达观测资料及逐小时的地面观测资料等.NCEP等全球模式的预报水平有了显著提高,可以提供较为准确的大尺度环境场来驱动中尺度模式.因此基于高分辨率的区域模式的循环同化系统开发需要充分利用全球模式的大尺度信息及观测资料中的中小尺度信息.本文基于GRAPES-3DVAR和GRAPES 3km高分辨率模式开发了Partial Cycle循环同化系统,其中同化系统采用多网格方案同化观测资料中的多尺度信息.针对2014年的个例分析表明该方案对短时临近预报有一定改进.

摘要： 本发明涉及一种无网格法的二维分形目标体频域电磁数值模拟方法，基于二维分形目标体的几何结构构建空间分数阶电导率模型；通过分数阶算子变换，将电导率的空间分数阶运算转换为分数阶拉普拉斯算子，从而获得空间分数阶电磁扩散方程；引入Caputo分数阶导数，将分数阶拉普拉斯算子进行空间离散，采用径向基点插值无网格法，将电场的偏微分运算转换为形函数的偏微分插值，最终实现二维分形目标体的频域电磁数值模拟。本发明的目的在于建立电导率分形与空间分数阶微分的映射关系，构建分形目标体的分数阶电导率模型，通过将无网格方法与Caputo微分相结合，克服分数阶拉普拉斯算子直接求解的复杂性，实现二维分形目标体频率域电磁响应的高精度数值模拟。

摘要： 本发明涉及电动汽车充电控制技术领域，提出了基于网格法的变时长两阶段电动汽车调度方法及系统，步骤包括：对参与空闲日签约充电的电动汽车进行预调度，得到预调度负荷曲线；以预调度负荷曲线为基础负荷曲线，设定调度周期，根据调度周期得到多个不同的调度时刻，以调度时刻起到次日设定时刻为对应各调度周期的调度时长，针对每个充电站构建包含充电站信息的充电站时间网格，进行基于网格法的变时长滚动的两阶段调度，两阶段调度包括充电站调度和电动汽车调度，得到各充电站的充放电功率和各辆电动汽车的充放电功率。解决了高渗透率下分布式光伏出力带来的负荷低谷问题，减小了负荷预测误差，提高了调度的准确性和直观性。

摘要： 本发明公开了一种语音转换基于可扩展内核类网格法处理零散数据建模方法,语音数据根据时间间隔经过前期的预处理分帧,语音转换通过取源语音某一音色的多维数据与目标语音的对应一维数据进行映射拟合，源语音的多维数据和一维目标语音数据作为训练数据，经过高斯回归模型进行训练，高斯过程采取可扩展性内核，建立类似网格结构，从中设置合适数量代表点通过局部三次插值和反距离权重插值法来作结构性内核逼近，从而大大加快高斯回归模型快速拟合;本发明通过设置合适数量代表点作精确内核逼近得到近似内核，这样既降低高斯过程计算量，大幅减小数据训练时间，又不会降低回归预测精度，做到同时兼顾。

摘要： 本发明公开了一种无网格法无矩阵对角预处理PCG求解及GPU加速方法。它主要包括：读入原始数据，完成初始化计算；通过两两组合方式确定无网格法中交叉节点对；计算无网格法中全部节点形函数及其对坐标分量的偏导数在每个积分点处值；遍历所有节点，计算每个节点对应的预处理向量J的元素值；设置解向量u的初始值u0，并计算总体刚度矩阵K与解向量初始值u0的矩阵向量乘Ku0；计算残差向量r的初始值r0＝f‑Ku0；计算残差预处理向量h的初始值h0＝J‑1r0；设置方向向量p，并令其初始值p0＝h0；对于迭代步号k＝0,1,2,…，进行循环迭代，直至解向量u满足给定的精度要求。该方法克服了现有无网格方法总体刚度矩阵存储量大、计算耗时长的缺点。

摘要： 本发明涉及电动汽车充电控制技术领域，提出了基于网格法的变时长两阶段电动汽车调度方法及系统，步骤包括：对参与空闲日签约充电的电动汽车进行预调度，得到预调度负荷曲线；以预调度负荷曲线为基础负荷曲线，设定调度周期，根据调度周期得到多个不同的调度时刻，以调度时刻起到次日设定时刻为对应各调度周期的调度时长，针对每个充电站构建包含充电站信息的充电站时间网格，进行基于网格法的变时长滚动的两阶段调度，两阶段调度包括充电站调度和电动汽车调度，得到各充电站的充放电功率和各辆电动汽车的充放电功率。解决了高渗透率下分布式光伏出力带来的负荷低谷问题，减小了负荷预测误差，提高了调度的准确性和直观性。

摘要： 本申请公开了集成电路电磁仿真多重网格法的插值矩阵构造方法及装置，该方法包括对多层超大规模集成电路电磁仿真中多尺度结构版图基于粗网格计算出的电磁场进行后验误差估计，并对误差超出设定值的集成电路粗网格区域插入新节点获得细网格，形成自适应有限元细分网格；将新节点分为边界新节点和内部新节点，分别建立细网格的边界新节点、内部新节点与粗网格节点待求解场量的插值关系；将边界新节点对应的插值关系与内部新节点对应的插值关系合并为粗‑细网格之间的插值关系，获得应用于多重网格法的粗网格‑细网格之间的总体插值矩阵。本申请可大幅度提高多层超大规模集成电路电磁仿真中大规模稀疏矩阵迭代求解的收敛速度，进而提高求解效率。

摘要： 本发明涉及一种基于非线性多重网格法的光流场快速估计方法，包括：输入图像序列；将图像灰度化，并对图像进行降采样；运用变分法求与光流估计模型等价的离散化Euler‑Lagrange方程组；采用非线性多重网格法求解光流；利用OpenMP并行编程模型对能量泛函的求解过程进行加速。本发明利用非线性多重网格法求解非线性光流模型，在每一个多网格循环中消去一个非线性残差，消除了线性多重网格法的求解误差，从而保证了光流的求解精度；本发明的数值求解方法只需迭代20～30次，与现有方法相比，大大提高了光流计算的实时性。同时，本发明利用OpenMP并行编程模型对能量泛函的求解过程进行加速，提高了程序的运行速度。

摘要： 本发明提供一种基于多重网格法的泥石流交汇区模拟方法及系统，涉及多相流模拟技术领域。本发明在已有的MAC法对泥石流交汇区模拟的基础上，引入多重网格技术，加速求解过程，模拟结果可以很好地模拟泥石流与主流交汇的形态和水位分布，进而用于泥石流灾害防治领域。通过多重网格技术，使得该算法计算效率更高、收敛更快，更适用于大规模的网格计算求解，相比于传统的MAC求解技术，对泥石流交汇区的模拟更加高效、耗时更短，有益于大规模的网格计算求解。

摘要： 本申请公开了集成电路电磁仿真多重网格法的插值矩阵构造方法及装置，该方法包括对多层超大规模集成电路电磁仿真中多尺度结构版图基于粗网格计算出的电磁场进行后验误差估计，并对误差超出设定值的集成电路粗网格区域插入新节点获得细网格，形成自适应有限元细分网格；将新节点分为边界新节点和内部新节点，分别建立细网格的边界新节点、内部新节点与粗网格节点待求解场量的插值关系；将边界新节点对应的插值关系与内部新节点对应的插值关系合并为粗‑细网格之间的插值关系，获得应用于多重网格法的粗网格‑细网格之间的总体插值矩阵。本申请可大幅度提高多层超大规模集成电路电磁仿真中大规模稀疏矩阵迭代求解的收敛速度，进而提高求解效率。

摘要： 本发明涉及一种基于非线性多重网格法的光流场快速估计方法，包括：输入图像序列；将图像灰度化，并对图像进行降采样；运用变分法求与光流估计模型等价的离散化Euler-Lagrange方程组；采用非线性多重网格法求解光流；利用OpenMP并行编程模型对能量泛函的求解过程进行加速。本发明利用非线性多重网格法求解非线性光流模型，在每一个多网格循环中消去一个非线性残差，消除了线性多重网格法的求解误差，从而保证了光流的求解精度；本发明的数值求解方法只需迭代20～30次，与现有方法相比，大大提高了光流计算的实时性。同时，本发明利用OpenMP并行编程模型对能量泛函的求解过程进行加速，提高了程序的运行速度。