耦合计算

摘要： 为研究双层加筋包裹长度对土工格栅加筋包裹碎石桩(geosynthetic-encased stone column,GESC)承载性能的影响,基于已建立的离散-连续耦合数值模型进行了多组不同加筋包裹长度的GESC静载数值试验,对不同加筋包裹长度下桩体荷载-沉降规律、应力传递规律、孔隙率变化和接触力分布的差异进行分析。试验结果表明:相较于单层加筋包裹,双层加筋包裹不影响桩体极限承载力,但桩顶最终沉降明显减小,加筋长度取1.0D(D为桩径)时单位加筋长度减少的沉降为单层加筋时的19.38%,此时可以兼顾加筋效果、承载性能和经济效益;桩体轴向应力传递规律不受加筋长度的影响,但加筋长度的增加增强了筋土作用,使得桩体上部轴向应力快速衰减;在细观方面,随着双层加筋长度的增加,桩体孔隙率降低了5.19%,强接触力分布峰度增加了117.22%,这表明加筋长度的增加提升了桩周约束条件,使得桩体内部受力结构更加密实。

摘要： 焚烧发电是我国处理生活垃圾的主要方式,行业市场规模庞大,未来发展前景广阔。垃圾焚烧发电厂中广泛应用的炉排炉模型试验和工程试验存在成本较高、周期较长、数据结果不详细等问题,通常考虑采用数值模拟方法开展研究工作。基于炉排炉中的垃圾燃烧过程与具体结构组成,分别描述炉排上的气固燃烧过程和炉膛内的气相燃烧过程的数学模型,总结现有炉排炉建模过程,重点阐明将不同模型耦合计算以模拟整个焚烧过程的方法。在阐述炉排炉建模过程的基础上,采用Fluent软件开展数值模拟研究,介绍数值模拟在炉排炉研究中的应用情况。目前相关研究主要采用控制变量法研究单一参数对炉排炉运行过程的影响,因此将各参数按照燃料特性、运行参数、炉排炉结构、风烟系统等方面分类,分析总结研究进展和成果。基于上述分析研究,提出垃圾焚烧发电厂采用数值模拟方法开展设计建设和改造优化的技术路线,最后对炉排炉数值模拟研究进行展望,为进一步研究工作和工程实际应用提供参考。

摘要： 针对传统有限元法在多物理场耦合计算过程中存在计算量大、精度过于依赖网格划分的缺陷,以某光伏变电站用220 kV氧化锌避雷器为例,提出一种将有限元法与无网格法结合的温升计算方法。首先,建立了避雷器三维流体场有限元模型,得到流体分布;其次,将对流换热系数作为温度场计算的边界条件,分别采用有限元和无网格法计算额定运行下避雷器温升和避雷器老化故障情况下的温升;最后,与基于传统有限元法耦合计算及实验结果进行对比,在验证了所提方法准确性的同时,还发现其求解速度远高于传统有限元法。

摘要： 使用CFD方法计算了钝头体表面热流分布,与试验数据进行了对比,验证了方法的可靠性。分别使用迭代耦合和单向求解的方法计算了不同时刻结构内部的温度分布:迭代耦合方法通过单个时间步内流场和结构之间的互相数据交换,完成气动-传热一体化计算;单向求解通过CFD计算得到物体表面气动加热情况,再通过结构传热求得结构内部温度分布。计算结果表明:钝头体驻点位置受到气动加热效应最严重;迭代耦合计算方法相比于单向求解方法计算得到的结构温度更接近实际值。

摘要： 在进行渗流应力分析时,等效渗流力法较流固耦合法具有概念清晰、便于理解等优点。利用FLAC3D内置fish语言提取渗流场总水头分布,采用tecplot对总水头在x、y、z向求导,获取单元平均水力梯度,计算等效渗流力并以外力的形式施加于各单元上进行渗流计算,并通过算例验证该方法在模拟隧洞开挖渗流工况的有效性和准确性。某深埋引水隧洞渗流工况围岩稳定性分析结果表明,采用堵排结合的工程措施能有效降低衬砌高外水压力,对维持围岩稳定具有重要意义。

摘要： 为减少极端工况下因密封环摩擦磨损导致的疲劳断裂,保证马达的容积效率和可靠性.以法向正压力和剪切应力线性表示密封环摩擦力,并通过模态分析法和有限体积法分别研究系统多体动力学与缸孔内流体动力学,计算不同主轴转角、不同宽径比和弧面锥角下密封环的法向正压力和壁面剪切应力.研究结果表明:改变主轴转角引起的排量变化对摩擦力的影响较小;而密封环结构参数的变化影响明显,当宽径比小于0.3和弧面锥角小于1.8°时,摩擦力随宽径比和锥角增大而减小,在宽径比为0.3,弧面锥角为1.8°时摩擦力达到最小,最大缩减率分别为28％和25％;但当宽径比大于0.3和弧面锥角大于1.8°时,摩擦力随宽径比和锥角增大而增大;另剪切应力随着宽径比增大而增大;而受弧面锥角影响较小.研究结果为柱塞马达密封环减摩设计提供理论基础和依据.

摘要： 近年来国家基础设施在快速发展,机场建设进入高速发展阶段,而针对由飞机荷载、地下水升降等因素引起的机场地基沉降问题对机场道槽沉降的影响却鲜有研究.文章通过使用Geo-Studio软件中的SEEP/W计算出拟建机场跑道渗流场,再通过SIGMA/W模块耦合计算出渗流场与应力场作用下的地基沉降.结果表明:(1)地下水位的升降和荷载作用下对道槽区影响较小;(2)百年一遇水位以上的土体有效应力几乎不受水位升降影响,其余土体水位下降有效应力增大,特别是枯水期水位以下土体在水位降低后有效应力增幅很大;(3)在上部荷载作用下,土体沉降量由上至下逐渐减少.枯水期水位有效应力大于另两个工况,故沉降量最大.

摘要： 传统方法在计算岩土基坑边坡渗流时,计算量过大,存在计算效率过低等问题.为此,提出离散元的岩土基坑边坡渗流耦合计算方法.分析岩土基坑边坡的渗流特性和机理,分别从裂缝渗流和孔隙渗流两个方面建立渗流场,分析渗流场与边坡应力场之间的影响和作用关系.结合渗流场和应力场的关系分析结果,利用离散元法建立岩土基坑边坡渗流-应力耦合模型,并在该模型下得出具体参数的耦合计算结果.为验证设计方法的有效性,设计对比实验.结果 表明,与传统的渗流计算方法相比,设计的计算方法的耗时更短,有效提升了岩土基坑边坡渗流耦合的计算效率.

摘要： 为研究平衡悬架板簧与车桥连接方式对整车平顺性的影响,以国产某重型商用车为研究对象,分别建立滑板座及橡胶墩连接方式下整车刚柔耦合动力学模型并进行平顺性仿真对比,数据揭示橡胶墩连接方式下整车平顺性优于滑板座状态但仍有改善空间.建立以中桥振动传递路径下多测点三向平顺性为目标函数、橡胶墩平动及旋转刚度系数为优化变量及平衡悬架动行程为约束条件的数学模型.应用多软件耦合计算方法将动力学模型、多岛遗传算法、优化变量、目标函数及约束条件集成于多学科优化平台以开展橡胶墩刚度优化.对比优化前后橡胶墩刚度参数下整车平顺性响应,结果表明:橡胶墩刚度参数优化后整车平顺性较优化前提升约9％且主要源于中高频振动降低.

摘要： 目前棒束通道中临界热流密度的预测多基于实验关系式,受限于特定的适用范围,无法有效外推或外推后预测精度下降.为满足不同轻水堆中临界热流密度的预测要求,有必要开发适用于不同几何尺寸及热工边界的宽范围临界热流密度预测方式.本文以子通道分析方法为基础,考虑偏离泡核沸腾和干涸两类临界现象,通过耦合子通道分析程序与临界热流密度机理模型,实现对棒束通道中临界热流密度的计算.通过与临界热流密度实验数据的对比,初步证明了耦合程序对棒束通道中临界热流密度具有较好的预测精度.

摘要： 高马赫数飞行器气动加热、红外热辐射、热防护、结构热载荷离不开对飞行器表面的气动热和固体内温度的准确预测,两者之间的耦合作用对此有着重要影响,利用流场/结构耦合传热数值计算就成为一个比较有效的手段.流场部分需要求解非定常N-S方程,时间离散采用双时间步隐式推进;固体部分求解了非稳态的热传导方程;通过流固交界面数据传递实现流场和固体温度场的紧耦合计算.基于此方法对二维带桁架机翼以及高焓风洞喷管的受热特性进行预测,为机翼红外特性预测提供准确温度场数据,评估复合材料喷管应用到高焓风洞建设上来的可能性.

摘要： 瞬态温度场响应时间比电磁场的长,在采用有限元法求解瞬变电磁-温度场顺序耦合时,若采用统一计算时间步长导致温度场求解次数过多而增加计算时间的问题.本文提出自适应时间步长耦合的方法,采用指数平滑法预测电磁-温度场耦合时间间隔.并在两个相邻的耦合时间节点间,根据响应特征值和预测-校正法计算电磁场、温度场最佳离散步长.与传统等步长耦合方法对比,电磁、温度场均使用最佳的离散步长,同时也避免了温度场过频的计算,减少计算时间.最后,以通电铜导环为例,采用自适应时间步长耦合计算铜导体在交流电流作用下的瞬态温升,与传统等步长耦合方法相比,计算相对误差在1％以内,总计算时间减小26.6％,证明该方法的有效性.

摘要： 在反应堆计算中,中子输运、热工水力分析等过程很多是单独进行的.近些年,随着计算能力和计算方法的发展,多物理耦合计算成为当前反应堆物理研究和工程应用的热点.本文介绍了中子输运蒙特卡洛方法与热工水力耦合计算的流程.开发了一套蒙卡中子输运程序JMCT和子通道分析程序COBRA-EN耦合接口.通过对反应堆组件的模拟计算,测试了耦合计算的正确性.展示了考虑耦合计算和不考虑耦合计算的差异,论证了耦合计算在反应堆分析中的重要性.最后讨论了蒙卡计算的统计涨落和迭代计算过程中收敛标准的关系,和蒙卡中子输运和热工水力耦合过程中收敛标准设置的方案和可行性.

摘要： 建立了空心电抗器流场—温度场的耦合计算模型,该模型将磁场—电路耦合计算得到的焦耳热作为流场—温度场耦合计算的热源,得到空心电抗器的流场和温度场分布.以一种空心电抗器为例,给出了耦合计算得到的温度场分布.在空心电抗器设计中应用上述方法,不需要事先指定对流换热系数,在产品开发阶段即可完成热性能分析,从而降低试验成本,缩短设计周期.

摘要： 飞行器高超声速非平衡流动作用导致气固界面高温化学效应,并产生严重且形式复杂的气动加热,给非平衡流动/材料热响应耦合加热预测能力的提升带来了挑战.通过理论分析本文建立了非平衡流动作用下表征界面化学效应的数理模型,并应用于气动热/结构传热耦合计算程序中,实现了界面化学效应的数值模拟能力.数值结果表明,所建模型能够模拟出界面化学效应的影响范围,且气固界面化学作用产生特定的能量传递演化规律.结果分析认为,在气固界面化学反应参与的条件下,界面传热过程出现温度梯度、组分扩散以及引射动量传输等多种相互耦合的形式.在较高化学反应活化能条件下,耦合计算获得的界面热流在耦合初期很短的阶段出现先升后降等与常规规律迥异的新现象.分析认为,活跃的界面化学效应是产生该现象的主要原因.

摘要： 采用气动力/热/结构相耦合的方法对高速细长体导弹结构热静气动弹性问题进行了研究.为保证耦合计算精度,达到准确预测热气动弹性特性的能力,气动力和气动热计算采用CFD计算方法,热应力和热变形计算采用有限元方法并通过热考核试验验证.以该高速导弹模型为研究对象,对其热静气动弹性特性进行了计算与分析,计算结果表明:CFD/CSD耦合可准确模拟热气弹问题,且气动加热造成的结构温升不均衡是结构变形的主导因素,力热耦合静气弹变形与单纯受力分析变形形式不同,对全弹气动特性影响规律不同.准确预测飞行器热气动弹性特性对飞行器结构设计十分必要.

摘要： AP1000反应堆冷却剂泵屏蔽电机是第三代核电站核岛一次回路系统的重要组成部分,其安全稳定的运行对核电站来说非常重要.针对该屏蔽电机针对内发热与冷却的复杂性,以及屏蔽电机冷却系统的特点,以一台核主泵屏蔽电机为例,根据流体力学及传热学理论,采用计算流体力学(CFD)方法和计算传热学(CHT)方法对其内部复杂的三维流场和温度场进行了数值模拟与分析,建立三维流体场与三维温度场耦合的求解域物理模型,使用有限体积法计算额定工况下电机的温度分布.通过计算分析揭示了该核主泵屏蔽电机内温度的分布规律,并分析了其原因.

摘要： 随着计算机技术的发展以及对三维复杂堆芯系统精准模拟的需求,蒙特卡罗方法成为堆芯物理分析的一个强有力方法.在实现蒙特卡罗方法和热工程序的耦合时,高效得到对应于不同温度的核截面是关键问题之一.传统的预产生截面的方法,对内存需求太大,因此必须研究准确高效的在线截面处理方法.同时,由于核截面在不同中子能区有不同的变化规律,可以分为热化能区、可分辨共振能区和不可分辨共振能区三个能区.本文针对三个能区的特点,在反应堆蒙卡程序RMC中开发了相互兼容的在线截面处理方法,实现了全能区的温度相关截面在线处理.选取典型压水堆和高温堆的例题进行了计算验证,结果表明:本文开发的在线截面处理方法,无论核素数量的多少,都能得到很高的精度和效率.同时,实现了在线温度截面反馈与蒙卡燃耗相结合,可以考虑每一个燃耗步中的温度效应,解决了实现高保真“输运-燃耗-热工水力”耦合计算的基础和关键问题.

摘要： 数据流挖掘要求算法在占用少量内存空间的前提下快速地处理数据并且自适应概念漂移,但如果需要处理的数据流的流速超过了集成分类器的处理能力,集成分类器无法训练全部最近到达的数据.据此,本文提出了一种改进的水库抽样算法,将该算法与决策树C4.5分类算法进行耦合,设计了基于改进的水库抽样的高速数据流集成分类器算法,该算法为本文的目标算法,是一种亚线性空间算法,可以在有效缩短集成分类器的训练更新时间的同时,使分类器依然保持较高的分类性能.此外,运用随机抽样加权算法与决策树C4.5分类算法进行耦合,设计了对照算法,在hyper-plane人工数据集上与目标算法进行对比,验证了目标算法的优越性.

摘要： 数据流挖掘要求算法在占用少量内存空间的前提下快速地处理数据并且自适应概念漂移,但如果需要处理的数据流的流速超过了集成分类器的处理能力,集成分类器无法训练全部最近到达的数据.据此,本文提出了一种改进的水库抽样算法,将该算法与决策树C4.5分类算法进行耦合,设计了基于改进的水库抽样的高速数据流集成分类器算法,该算法为本文的目标算法,是一种亚线性空间算法,可以在有效缩短集成分类器的训练更新时间的同时,使分类器依然保持较高的分类性能.此外,运用随机抽样加权算法与决策树C4.5分类算法进行耦合,设计了对照算法,在hyper-plane人工数据集上与目标算法进行对比,验证了目标算法的优越性.

摘要： 本发明提供了一种钢轮悬挂式单轨车辆对应轮轨耦合系统，包括箱型梁、转向架、分别安装在所述箱型梁内部两侧壁上端和下端的稳定钢轨和导向钢轨、安装在箱型梁内部底端上的走行钢轨、安装在转向架上且与稳定钢轨配合的稳定钢轮、安装在转向架上且与所述导向钢轨配合的导向钢轮以及安装在所述转向架上且与走行钢轨相配合的走行钢轮；稳定钢轮的轮缘向下且与稳定钢轨下侧的轨头相贴合；导向钢轮的轮缘向上且与导向钢轨的上侧轨头相贴合；走行钢轮的轮缘向内且与所述走行钢轨的内侧轨头相贴合，降低了轮轨磨耗，保证车辆运行的可靠稳定性，且有效的解决了轮轨蠕滑造成的冲角引起的损坏，在保证稳定性的同时也在一定程度上降低了轮轨磨耗。

摘要： 本发明公开了一种DEM‑CFD耦合计算中岩土体介质流失的等效计算方法及系统，包括：获取待测充填型地质构造内部所充填岩土体的试样，生成岩土体的骨架颗粒和细小颗粒；以平行粘结键模型等效代替粘性颗粒的模型，建立离散元与计算流体力学耦合计算模型；进行充填介质岩土体渗流作用下的离散元与计算流体力学耦合计算模型的耦合计算；基于所述计算模型的结果，得到充填介质流失情况。本发明以等效计算的方式模拟了岩土体充填介质的流失过程，提高了计算效率，并通过统计充填介质流失量估算岩土体在充填介质流失后强度降低情况，进而实现岩土体强度随充填介质流失而降低的模拟。

摘要： 本发明涉及一种耦合计算方法和系统，该方法包括：耦合计算服务模块随机生成多个第一自变量，将每个第一自变量分别传输至对应的独立计算模块；独立计算模块计算对应的残差，根据自动微分方法计算待求解方程在第一自变量处的导数；耦合计算服务模块计算得到多个第二自变量；独立计算模块判断第二自变量是否为对应的待求解方程的解，若不是，则循环计算，直至计算得到自变量为对应的待求解方程的解，若是，则输出该解。其中每个待求解方程在第一自变量处的导数，由每个独立计算模块根据自动微分方法分别计算，可以得到精度很高的计算结果，在很大程度上减少耦合计算服务模块的后续迭代次数，使得耦合计算服务模块的计算稳定性得到极大提高。

摘要： 本发明涉及电机耦合计算领域，尤其涉及一种基于云计算的电机定子绕组多物理场耦合计算平台；本发明包括电机信息采集单元、数据综合处理单元、计算服务单元和移动监测终端，电机信息采集单元和数据综合处理单元依次连接，数据综合处理单元输出端分别与计算服务单元和移动监测终端建立连接关系；本发明操作便捷，设计合理，将电磁场‑温度场‑结构场进行耦合计算，通过虚拟化技术把存储、网络、硬件资源等虚拟成弹性的计算资源地，大大增加计算效率和精度，既解决现有技术中电机内部热量难以精确计算，忽略其他场对温升影响导致测试结果偏差较大的问题又解决了电机多物理场耦合计算产生的庞大数据运算及传递问题，实用性强。

摘要： 本发明公开了一种高速列车‑龙卷风的耦合模型及耦合计算方法，该模型包括矩形计算域以及高速列车模型；矩形计算域顶部面和四周面设为压力入口；矩形计算域的中心构建有龙卷风发生装置，龙卷风发生装置的出流区域的顶部设为压力出口；矩形计算域的底部和龙卷风发生装置的出流区域外部设为非滑移壁面；龙卷风发生装置的下部开设有供高速列车模型通过的径向通孔，且沿矩形计算域的长度方向的下部中心线上设置有供高速列车模型通过的移动区域。本发明构建了真实的列车模型，考虑到了列车外形的重要性，并通过实现了高速列车与龙卷风之间的绝对运动；能实时监测列车通过龙卷风过程中气动力的变化。

摘要： 本发明公开了一种电磁器件分析中电磁‑热‑应力三场耦合的去耦合计算方法。根据电磁波传播原理与阻抗边界条件建立电磁波在金属微波器件内壁的微波电磁损耗模型，通过微波电磁损耗模型将电磁场和力场之间去耦合，平面波入射到金属微波器件时在内部形成电磁场分布会产生热量，先计算获得金属内壁产生的热损耗分布，根据热损耗分布进行求解得到温度场分布，根据温度场分布计算获得热应变分布，获得去耦合计算结果。本发明依据电磁波传播原理将电磁‑热‑应力三场耦合计算简化为电磁‑热，热‑应力两次两场计算，大大降低了计算复杂度，工程分析中适用性强。

摘要： 本发明公开一种适用于海上风机整体耦合计算的桩基线性化及基础结构超单元计算方法，属于海上风机数值仿真计算技术领域。该计算方法建立海上风机整体耦合分析方法、海上风机空气动力‑水动力‑控制‑结构弹性‑桩土相互作用的耦合模型，用于开展单桩、导管架及多桩基础海上风机结构整体耦合分析，还可以用于开展风荷载、波浪荷载联合作用下的重力式、高桩承台等基础型式海上风机整体结构动力反应分析。模块整套单独使用，还可与其他软件对接。包含多种超单元凝聚方法，可根据计算精度和效率要求选择不同的凝聚方法。本发明可实现复杂基础结构固定式海上风机耦合反应分析，并可与有限元软件相结合，开展不同工况下基础结构的承载力校核及安全评价。

摘要： 本发明公开了一种燃料组件级辐照热流固紧密耦合计算装置及计算方法，装置包括中子物理模块、热工水力模块和燃料分析模块；方法包括通过内层迭代模块迭代计算燃料‑热工耦合数据；收敛后通过外层迭代模块迭代计算燃料‑物理‑热工耦合数据；本发明可实现燃料组件的燃料分析模块与反应堆的中子物理模块及热工水力模块的紧密耦合，从而集合各专业模块的优势，提升燃料组件综合性能预测精度；本发明将燃料组件性能分析程序与热工水力分析程序间的迭代求解作为内层循环，收敛后再与计算资源消耗较大的中子物理分析序进行耦合，减少收敛速率较低的重复计算，增加稳定性与高效性。

摘要： 一种应用于屏蔽计算曲面衔接中的SN‑MC耦合计算方法，在反应堆屏蔽计算中，某些复杂几何区域的形状为球面或椭球面，一般SN方法的计算网格无法准确描述这类耦合面，需要采用相交网格映射的方式近似求解。以球面为例，在SN完成比面源区域略大部分的输运计算后，根据SN计算划分的z方向网格将球面分为多层的圆形环带，计算环带投影与SN网格面的交点，利用交点坐标和环带所在高度求得曲面某位置的法向量，同时将交点所在SN网格中心点的角注量率视为环带映射区域的出射角注量率。利用角注量率可以求得粒子类型、面源、能群、曲面分层、网格、方向上的出射流，再将出射流转化为累积分布函数，作为MC程序的源项输入，进行曲面之外区域的续算。

摘要： 本发明公开了一种DEM‑CFD耦合计算中岩土体介质流失的等效计算方法及系统，包括：获取待测充填型地质构造内部所充填岩土体的试样，生成岩土体的骨架颗粒和细小颗粒；以平行粘结键模型等效代替粘性颗粒的模型，建立离散元与计算流体力学耦合计算模型；进行充填介质岩土体渗流作用下的离散元与计算流体力学耦合计算模型的耦合计算；基于所述计算模型的结果，得到充填介质流失情况。本发明以等效计算的方式模拟了岩土体充填介质的流失过程，提高了计算效率，并通过统计充填介质流失量估算岩土体在充填介质流失后强度降低情况，进而实现岩土体强度随充填介质流失而降低的模拟。