电动磁浮列车用直线谐波发电机发电特性计算

为研究高速磁悬浮车辆直线谐波发电机的发电特性，首先，基于空间谐波法，提出超导线圈的磁动势分布模型，并推导超导线圈在三维空间内磁感应强度分布公式；其次，基于悬浮线圈与超导线圈间的电磁耦合关系，计算悬浮线圈电流的感应磁场，分析得知悬浮线圈五次谐波磁场用于感应集电；然后，将悬浮线圈五次谐波磁场作为集电线圈的激励，推导集电线圈感应电动势的解析式；最后，以日本山梨线MLX01型磁浮列车为工程背景，利用数值解析值、有限元仿真和日本山梨线实测数据进行了对比分析.研究结果表明：超导线圈磁感应强度、感应电动势和集电功率的解析值与有限元仿真、实测数据的相对误差均在10%以内，验证了磁动势分布模型和解析模型的有效性；列车速度大于100 km/h时，悬浮线圈电流及其感应磁场趋于饱和；集电线圈感应电动势与列车运行速度近似呈线性关系，集电功率与速度呈二次非线性关系；列车速度500 km/h时，集电功率为43.3 kW；列车速度在380 km/h时达到25.0 kW的目标集电功率，保证了磁悬浮车辆车载供电的可靠性.     

改建公路线路选择的优化模型及算法

在分析公路旧线改建问题基础上,综合应用样条逼近和拟合逼近原理,建立了旧线路改造优化模型的目标函数;对于数学规划求解问题,我们研究了其数值解法,并给出Java程序求出符合设计标准的连续组合曲线参数.     

瞬变响应与视纵向电导解释方法的对比

从＂等效导电平面原理＂出发,研究瞬变电磁过程中层状介质的视纵向电导的计算方法.在正演过程中引入中心差分算法来求取瞬变响应的导数,利用样条插值方法来代替传统意义上的求解反函数的方法来获取关键值-m,通过计算证明该方法可行.最后在验证视纵向电导解释方法有效性的过程中,采用典型的3层H型和4层HK型地电模型分别进行视纵向电导曲线与瞬变响应曲线的对比,计算结果表明,视纵向电导曲线比瞬变响应曲线能够更好地划分电性层,并能很好的指示电性变化关系,从而达到良好的解释效果.     

线分布激励下功能梯度材料矩形板声辐射研究

根据Rayleigh公式,建立了预测功能梯度矩形板在无限障板中的声辐射模型并进行了理论研究.求解时,根据功能梯度复合材料矩形板的基本动力方程,首先利用模态叠加法求出线分布激励载荷作用下功能梯度板横向振动位移,然后对振动位移进行傅里叶变换,根据Rayleigh公式求解,最终得到远场声压近似解析解.通过数值仿真计算了不同阻尼、板厚、板宽和梯度指数下功能梯度板的辐射声压.对近场声辐射亦进行了数值积分分析.     

两层介质中运动垂直时谐偶极子产生的电磁场

基于时谐电磁场的麦克斯韦方程,利用在两层介质情况下的矢量磁位边值条件,然后经过狭义相对论的洛仑兹变换,求解出匀速运动的垂直时谐电偶极子在介质中产生的电磁场的表达式,文章最后以深海中低速运动的极低频垂直时谐偶极子为例,运用基于汉克尔变换式的FFT变换算法对所得到的磁场解析式进行了数值计算,并且通过分析计算结果得出有价值的结论.     

基于网格变形技术的全附体潜艇操纵性计算

通过求解瞬态雷诺时均方程和网格变形方程,实现了全附体潜艇平面运动机构试验(PMM)的虚拟仿真,得到潜艇模型所受的水动力分量随时间的变化曲线,依据线性理论求取水动力系数,并与试验值以及直线拖曳试验或回转试验的数值计算结果进行对比.结果显示:PMM数值试验所求得的水动力系数与试验值吻合良好,其中,惯性类系数求解精度较高,除个别系数外,误差都在8％以内.而粘性类系数求解精度不如直线拖曳试验(ORT)或回转试验(RAT)计算精度高,个别系数的计算误差超过了30％.但从数值试验的整体效果来看,PMM数值试验计算精度达到了工程应用的要求.     

盾构隧道抗震分析近似解析解及其应用

为简化深埋地下结构的抗震分析,基于连续介质福季耶娃法,给出了求解P波和S波共同作用下盾构隧道的近似解析解求解方法,并与福季耶娃法数值解的计算结果进行了比较.结果表明,2种方法获得的内力——弯距和轴力的分布规律基本相同,说明近似解析解可以用于深埋盾构隧道抗震分析,且能大大减小数值计算的复杂性和工作量.     

双参数地基上弹性矩形板的非线性静力分析

基于能量变分原理,考虑地基耦合效应,建立了双参数地基上弹性板的非线性静力平衡方程.构造了一组满足全部边界条件的试探函数,应用伽辽金法对该组非线性方程进行求解,数值计算中考虑了系统各种参数变化对双参数地基上四边自由矩形板的非线性静力特性的影响.     

任意形状Mindlin板的弯曲自振特性分析

将改进的Rayleigh-Ritz法拓展到对任意形状中厚板的弯曲自振特性分析中。将位移试函数的函数域拓展到曲边域外的矩形区域,并选用改进的傅里叶级数作为试函数。采用刚度可调的弹簧模型模拟复杂边界条件,并引入数值方法将边界离散,对微段的弹性势能求和得到整体边界的弹性势能,解决了任意形状带来的曲边的复杂边界条件的问题。基于能量变分原理和Mindlin理论建立求解方程。通过将直边板和曲边板的算例与文献及有限元结果对比,证明本方法的准确性,为实际工程问题提供参考。     

连拱隧道沉降预测的正交多项式拟合方法

提出了描述连拱隧道沉降量S和施工时间t函数关系的正交多项式拟合方法.基于数值逼近原理,并根据现场量测数据,构造正交函数族{Pn(x)}并确定其权值ω(xi),求解得到S-t函数关系式.随着新观测数据的不断加入,及时修改预测模型参数值,达到实时预测之目的.研究结果表明,通过构造正交多项式来预测隧道的沉降,数值计算更加稳定,预测结果比较准确,在实际应用中方便可行.     

大地测量混合边值问题的自然边界元解法

在物理大地测量边值问题的球近似下.将大地测量混合边值问题转化为Neumann外问题,用自然边界元法,对Neumann外问胚进行自然边界归化,得到自然边界积分方程,再求自然边界积分方程的数值解.在球界面下,利用自然边界元方法,将大地测量混合边值问题的求解,转化为线性方程组的求解,而线性方程组的解存在惟一稳定,因而大地测量混合边值问题的解存在惟一稳定.     

Numerical research on wave-making resistance of trimaran

A 3D rankine panel method was developed for calculating the linear wave-making resistance of a tri-maran with Wigiey hulls. In order to calculate the normal vector and derivative of the body surface accurately,non-uniform rational B-spline (NURBS) was adopted to represent body surface and rankine source density.The radiation condition is satisfied using the numerical technology of staggered grids. Numerical results showthat the linear wave-making resistance of the trimaran can be calculated effectively using this method.     

基于Chow模型计算桩基础沉降

Randolph的近似解析解可计算线弹性土体，且土的剪切模量随深度不变或者线性增加条件下的桩基础沉降。Chow（1986）在此基础之上，结合荷载传递法，建立了一种层状模型，可用于计算任意分层土条件下单桩以及群桩的沉降，并将计算分析扩展至土体的非线性。基于该模型在均质线弹性土体条件可计算出两桩的相互作用系数，将其与严格意义上的弹性理论法进行对比，可得出在一般条件下应用Chow模型计算桩基础沉降的精度能够得到保证的结论。     

无黏性土的电阻率CPTU状态参数确定方法及其液化评价

为研究基于现场原位测试技术的状态参数评估新方法, 以宿迁—新沂高速公路工程为背景, 利用电阻率孔压静力触探对饱和无黏性土进行了现场原位测试; 参考已有原位测试状态参数计算法的均值, 联合电阻率与土类指数建立了状态参数计算方法; 利用该方法评估的状态参数进行液化评价。分析结果表明: 状态参数与土类指数呈正比关系, 而土类指数与电阻率呈反比关系, 土类指数可作为连接无黏性土状态性能和电学性能的有效指标之一; 建立的电阻率CPTU状态参数计算方法所评估的状态参数沿深度变化趋势与已有方法一致, 提出的电阻率CPTU状态参数评估法主要适用土类指数为1.8~2.6的粉土和粉砂; 根据电阻率CPTU法计算的无黏性土原位状态参数与相对密实度呈现良好的线性关系, 变化趋势相反, 可作为一种相对密实度常用指标的有效替代参数来进行土体密实状态的评估; 基于电阻率CPTU法计算的无黏性土原位状态参数评估的液化阻力比与国际通用法基本一致, 判别粉质砂土层8 m以下为液化层, 与标准贯入试验结果相符, 状态参数可有效地用于液化势的可靠判别。      

基于交叉感应回线的磁浮车辆连续测速定位方法

分析了交叉回线区域空间磁场分布, 利用磁通密度纵向分布周期性特征, 将车辆位移、速度用感应电压包络信号相位角与角速度来表征; 建立了采用简单交叉回线的车辆测速定位状态空间方程组, 将车辆运行位置和速度作为状态变量在测试过程中连续输出; 考虑实际运行工况下的复杂电磁环境, 引入了噪声自适应算法, 提出了基于新息自适应的磁浮车辆实时连续测速定位计算方法; 在实验室条件下建立了交叉感应回线标定系统, 验证了方法的基本原理; 为了验证方法的有效性和准确性, 进了数值仿真算例分析, 考虑正常噪声和突变噪声工况, 并对比了包含和不包含自适应噪声处理过程的计算结果。试验结果表明: 不同间隔距离条件下, 感应电压包络线都接近于正弦波, 1次谐波是包络信号的主要成分, 相同阶次的谐波幅值与间隔距离成近似线性关系, 与理论分析结果一致; 在正常噪声区段, 速度误差不超过0.03 m·s-1, 定位误差约为3 mm, 在突变噪声区段, 速度误差均值为0.027 m·s-1, 最大值为0.130 m·s-1, 定位误差均值为4.82 mm, 最大值为23.39 mm, 说明测速定位方法可以满足实际应用需求; 数值仿真中突变噪声区段的低信噪比信号在实际应用中是极端情况, 对比正常噪声区段和突变噪声区段的计算结果可知改善输入信号的信噪比可以明显提高测试精度。      

基于响应面法的连续刚构桥梁体系可靠度分析

为了解决分析桥梁结构可靠度时功能函数不存在显式的问题,在现有响应面法的基础上,提出了改进的响应面法;利用有限元软件,对某高墩大跨连续刚构进行了受力分析;选取压应力、拉应力和稳定性失效3类失效模式,在改进的响应面法基础上,利用编程软件MATLAB,实现连续刚构桥梁体系可靠度的计算.算例分析表明,该方法迭代次数少,效率较高,可实现连续刚构桥功能函数重构和体系可靠度计算.     

埋入式连续桩板结构温度效应计算方法

为探讨埋入式连续桩板结构温度效应的计算方法,在分析超长框架结构温度作用计算方法的基础上,提出了埋入式连续桩板结构温度效应分区的概念,建立了温度作用计算模型;引入变形协调原理,同时考虑板-填料、桩-土相互作用特性以及钢筋混凝土桩列的不同弹埋性性质,导出了埋入式连续桩板结构温度力的计算公式.理论计算和实测结果表明,纵向位移的理论值是实测值的1.2倍,用此计算方法分析埋入式连续桩板结构的温度效应是可行的.     

基于传递函数法的单桩荷载与沉降的数值研究

根据Hedinger和O’Neill提出的荷载传递函数对单桩进行了分析,对该传递函数的参数取值作了探讨,采用矩阵位移法计算桩结构的内力与节点位移,编制了计算程序,与一个工程实例作了比较,证明本文方法是可行的．在此基础上,计算了侧摩阻力、轴力的分布形式．     

移动最小二乘微分求积法解Helmholtz方程

用一种新型的数值方法--移动最小二乘微分求积法（MLSDQ）求解二维Helmholtz方程。MLSDQ方法是一种直接将微分方程离散的方法，它是将未知函数的各阶偏导数在离散点处的值用域内各配点的函数值加权组合来表示，权系数则直接用移动最小二乘Galerkin法中的形函数求导得到，通过MLSDQ技术将Helmholtz方程和相应的边界条件转化成为一组关于各配点位势的线性代数方程组，求解这组代数方程，便可得到各配点的位势，通过求解几个具有精确解的算例，讨论了方法的收敛性和数值精度，结果表明：该方法较适合于求解小波数的Helmholtz方程,对高波数的方程，需要设置大量的域内配点才能有较好的数值结果。