一、A new method for constructing total energy conservation algorithms(论文文献综述)
白昕[1](2021)在《共轭分子链的透热化及非绝热动力学研究》文中指出共轭分子链广泛存在于化学、生物和材料等领域,其中的电荷传输等非绝热动力学过程决定了分子链的本征性质。由于全量子动力学和全经典动力学都无法对这些大扩展体系中的电子动力学过程进行有效模拟,混合量子-经典动力学得到了广泛关注。其中,轨线面跳跃方法易于与第一性原理电子结构计算结合,同时能给出很好的动力学细致平衡和清晰的物理和化学图像,已成为目前研究非绝热动力学的一种主流方法。然而,现有的面跳跃方法在描述大量势能面之间的复杂交叉方面存在根本困难,并对电子结构计算效率提出了很高的要求,还无法用于长分子链的非绝热动力学研究。本论文针对这两方面问题开展理论工作,并将开发的新方法用于DNA链中的电荷传输研究。在第一部分工作中,我们发现在传统的轨线面跳跃框架内,额外的退相干修正会大幅增加复杂势能面交叉的处理难度,并给出了这一问题的内在机制。我们进一步提出了限制退相干修正的基本策略,发展了限制退相干修正的自洽面跳跃方法,使非绝热动力学模拟的效率提高了50倍左右。该限制退相干方法具有很强的普适性,可以与全局流面跳跃、势能面交叉分类和子空间面跳跃等结合,进一步提升处理复杂非绝热动力学的数值稳定性和模拟效率。在第二部分工作中,我们提出了一种基于机器学习的透热化方法,可以快速可靠地构建柔性分子体系的透热哈密顿量。该方法不需要计算分子绝热态之间的非绝热耦合,只依赖于分子轨道波函数和能量,就可以对任意分子轨道训练相应的神经网络,独立地实现电子态的透热化。训练好的神经网络可以直接预测任意分子结构下的透热哈密顿量,而不需要进行额外的电子结构计算,大大减少了实时非绝热动力学模拟在电子结构方面的计算量和存储成本。在第三部分工作中,基于新发展的透热化和面跳跃方法,我们使用课题组自主开发的SPADE软件包,系统研究了DNA链内的电荷扩散动力学。DNA可以看作是重掺杂体系,我们的非绝热动力学模拟成功地重现了其中的复杂电荷传输机制,发现不同序列的导电能力相差多个数量级。针对基因组中大量存在的微卫星序列,我们系统地测试了局域和非局域电-声子耦合对动力学的影响,得到了飞秒至皮秒级的电荷转移速率,发现DNA序列导电性与其在基因组中的分布概率呈现一定程度的线性关系,且随物种演化有规律地变化。
郭舒宇[2](2021)在《基于EMMS原理的双涡介尺度湍流模型及应用》文中研究指明湍流被认为是经典物理留下的世纪性难题,在计算流体力学领域如何准确预测流体从层流至湍流的转捩过程依旧是重大挑战之一。湍流统计理论和层次结构理论对湍流多尺度结构进行了物理表达,实验和数值研究也显示出流动结构对于湍流产生以及转捩过程的重要性。单涡能量最小多尺度(Energy Minimization Multi-scale,EMMS)湍流模型利用湍流稳定性条件、涡团成分流体的动力学方程以及系统动量、质量守恒方程一起求解得到湍流局部结构物理量,该模型视单相湍流由层流流体成分和涡团流体成分组成,通过涡团体积分数表征湍流的非均匀结构,改进了雷诺平均方法模拟湍流的精度。本文在单涡EMMS湍流模型基础上,进一步考虑大尺度涡和小尺度涡共同控制,建立和发展以介科学为基础的双涡介尺度湍流模型,实现层湍转捩问题成功预测,具体研究工作如下:(1)对基于EMMS原理探究湍流的相关工作进行系统回顾和整理,概述当前湍流转捩的理论、实验、数值研究进展,以及工程预测中的常用湍流转捩模型,分析湍流中多尺度结构及湍流统计理论和层次结构理论中蕴含的尺度划分和结构分层构思,阐述湍流中的相干结构和转捩中的涡结构变化的唯象认识,并利用湍流中的多尺度结构分析引出涡团介尺度结构对于建立湍流模型的启发作用。(2)利用多尺度结构分析将湍流体系划分为非湍流成分流体和以双涡结构为特征的湍流成分流体,依据动力学方程和能耗率表达式建立双涡EMMS湍流模型,并利用层流和完全湍流下分别对应的两个能耗率极值条件在竞争中协调的作用原理构建适合层湍转捩问题的极值条件封闭模型。(3)求解双涡EMMS湍流模型并分析求解得到的湍流非均匀结构物理量,考察不同极值条件下的模型求解结果,并阐明构建的极值条件对于描述湍流转捩问题的有效性,对双涡EMMS湍流模型参数的物理含义进行拓展与探究。(4)根据双涡EMMS湍流模型的计算结果拟合得到湍流涡团体积分数代数表达式,利用该表达式改进k-ωSST模型,依据转捩机理构建计算层湍转捩过程的新湍流模型,利用层湍转捩等算例验证新湍流转捩模型,并对模型未来改进方向进行了展望。
王宇贤[3](2021)在《木星太阳风-磁层-电离层/热层耦合研究》文中指出作为太阳系八大行星中体积最大、自转最快的行星,木星拥有太阳系体积最大的行星磁层。和类地行星磁层不同,木星磁层动力学主要由两种机制主导:一种是和地球磁层类似的太阳风驱动的Dungey循环,而另一种则是和行星高速自转以及内等离子体源相关的Vasyliunas循环。太阳风与行星磁层的相互作用,以及行星磁层动力学的研究是行星物理学的关键问题之一。在太阳风和行星自转的共同驱动和调制下,全球磁层等离子体流特征和磁层-电离层-热层(Magnetosphere-Ionosphere-Thermosphere,MIT)耦合机制都是木星磁层动力学的研究热点。在木星磁层动力学的研究中,观测数据和模拟工具都扮演着非常重要的角色。在本文的第一章中,我们首先简要介绍了太阳风和木星的概况,并回顾了木星磁层、电离层和热层/大气层的背景知识和基本理论。之后,我们又介绍了木星极光观测形态和MIT耦合基本原理。磁流体力学数值模拟是研究行星磁层大尺度物理过程的重要工具之一,它可以高效地模拟磁层中的大尺度动力学过程。为了研究在太阳风和行星自转的驱动作用下木星的全球磁层动力学,在第二章中我们自主构建了木星全球磁层磁流体力学模型。该模型包含了木卫一(Io)的内磁层等离子体源效应,行星的高速自转(~10 h)效应,以及磁层-电离层耦合效应。模拟结果显示,该模型可以合理地模拟木星磁层的基本位型,如赤道面等离子体流、共转驱动电流和电离层的场向电流。此外,我们还将模拟结果和观测结果进行了比较,发现赤道面等离子体的密度和压强曲线和观测吻合性较好,而且模拟的电离层场向电流分布和观测到的极光特征具有很好的相似性,表明本模型中采用的磁层-电离层静电耦合模型可以适用于木星复杂的磁层-电离层耦合过程。在太阳风和磁层以及电离层的相互作用过程中,太阳风作为其中重要的驱动源之一,主导着木星的磁层动力学和物理过程。而由于观测数据的缺失,木星附近实时的太阳风数据只能依赖于数值模型获得。因此,在第三章我们构建了一个“数据驱动”的内日球层背景太阳风磁流体力学模型,来模拟木星附近的太阳风。在该模型中,我们将太阳磁场概要图作为输入,然后基于WSA关系得到模型内边界条件并驱动内日球层模型,进而模拟木星附近的太阳风。为了测试模型性能和预报的准确度,我们将模拟结果和不同纬度、不同日心距离的多卫星观测结果进行比对。结果显示:(1)我们的模型可以再现行星际太阳风的典型结构和物理现象,如共转相互作用区、日球层电流片和高速流等;(2)整体上来说,模拟的太阳风参数在不同纬度和不同日心距离上,都和卫星观测吻合较好。该研究表明我们的日球层模型有能力预报内日球层太阳风的大尺度结构,而且可以用来预报行星如地球和木星附近的背景太阳风,这对太阳风和行星磁层的相互作用等研究具有重要意义。木星磁层动力学主要由MIT耦合机制主导。在电离层高度上,MIT耦合可以由一系列关键参数(包括电离层电导率、电流和电场、沿着磁力线的粒子交换、焦耳热和粒子能量沉积)来表征。由于磁流体理论的局限性,MIT耦合中的很多物理现象无法由磁层磁流体力学模型来描述。因此在第四章,结合Juno的多仪器数据,我们提出了一种新方法来评估沿着Juno轨迹的MIT耦合参数,并将其应用于Juno前8圈南半球主极光穿越事件,来分析穿越过程中这些关键参数的变化和分布特征。至此,我们完成了木星太阳风-磁层-电离层/热层的因果链的初步研究:(1)创建了描述太阳风和木星磁层全球动力学和大尺度结构的2个磁流体力学模型;(2)利用Juno卫星观测数据来定量分析木星MIT耦合的基本特征。
刘斯诺[4](2021)在《基于物理的流体动画细节增强与气液耦合模拟》文中进行了进一步梳理基于物理的流体动画在影视特效、电子游戏、虚拟现实等领域有着广泛的应用,在海上军事仿真、工业流体建模等方面也具有极为重要的辅助作用。现有的流体动画技术已经可以较为高效和逼真地实现流体宏观运动与流固耦合场景的模拟,但仍然无法完全消除数值耗散问题从而保留足够的流体表面细节,也无法高效地生成具有较高真实感的气液耦合动画。随着技术的发展和社会的进步,人们对流体动画提出了更高的要求,包括更精确的流动趋势、更艺术的视觉效果、更高效的计算方法和更丰富的微观细节等,这给基于物理的流体动画技术带来了极大的挑战。本文以纳维-斯托克斯方程(Navier-Stokesequation,N-S方程)控制的连续流体为研究对象,以光滑粒子流体动力学(Smoothed particlehydrydynamics,SPH)为离散化方法,针对基于物理的流体动画中的细节增强与气液耦合模拟问题进行研究,以较低的计算开销逐步改进流体动画的逼真度、艺术性、丰富度与真实感,最终实现统一粒子框架下的低耗散、多细节、多元素、高真实感流体动画。本文的主要工作及创新点如下:(1)针对粗糙离散化体系下,因流体粒子角速度张量缺失而引起的数值耗散问题,本文提出了一种基于Rankine涡模型的线速度校正算法。该方法首先根据角速度变化量对粒子旋转状态进行描述。然后,将旋转中的粒子近似为Rankine涡的刚性核,并计算自适应核半径。最后,根据邻居粒子的角速度变化量,对目标粒子进行基于感应速度曲线的线速度校正。该方法考虑了邻居粒子旋转运动产生的切向粘度对目标粒子运动轨迹的影响,使得模拟效果更为逼真。实验结果表明,本文所提出的算法不会引入多于粘性阻尼的正反馈,可以在保证稳定性的前提下,有效恢复流体动画表面纹理细节。(2)针对平流-投影过程中,因涡旋内粒子的法向线速度分量丢失而造成的流场内涡度耗散问题,本文提出了一种基于涡度的全流场湍流增强算法,并命名为涡度精细化(Vorticityrefinement,VR)方法。首先,该方法通过N-S方程的旋度形式推导出无耗散的涡度方程。然后,根据理论涡度与实际涡度之差计算涡度耗散量。最后,该方法对流函数进行了基于粒子的离散化表达,并将耗散的涡度反馈到线速度场,使得涡旋的涡度得以保持。实验结果表明,该方法能以极小的计算开销实现湍流效果增强,不仅可以增强现有涡旋,还可以在潜在位置上生成新的涡旋。(3)针对流体动画内泡沫细节的高效模拟问题,本文建立了一种包含布朗运动的高效单向耦合模型。首先,根据流体粒子的动能与速度差判定泡沫粒子生成量,并对泡沫粒子进行基于源流体粒子的随机初始化。然后,忽略小质量泡沫粒子对大质量流体粒子的影响,实现基于速度场的高效气-液耦合模拟,并根据耦合程度设置耦合参数。最后,基于Schlick随机函数实现泡沫粒子的布朗运动模拟,解决了泡沫粒子规则分布的失真问题。实验结果表明,该方法可以实现更为充盈的泡沫效果和更为逼真的运动趋势描述。同时,该方法避免了双向邻居查找,极大地提升了模拟效率。(4)针对多尺度气-液耦合模拟问题,本文提出了统一框架下多尺度含气液体模拟方法,对液体内具有不同半径大小的气体粒子及其与液体粒子耦合的过程进行模拟。液内气体包括可见形状的大尺寸气体材料与不可见形状的小尺寸气体材料,不同的半径大小使其具有不同的耦合特性,因此气-液耦合模拟问题具有多尺度的复杂特性。该方法首先使用对数正态分布的概率密度函数计算气体粒子尺寸,其中,大尺寸气体粒子具有随机的大半径,小尺寸气体粒子具有统一的小半径。然后,以粒子半径与存在时间为依据,设计基于半衰期的气体粒子删除机制。进一步,根据气体粒子的尺寸及气体粒子与流体粒子的耦合程度设计六种动力学模型,并使用改进的高阶核函数模拟粒子间的弱引力与强斥力。最后,基于逆扩散方程实现大尺寸气体粒子间的传质现象。实验结果表明,本文所提出的方法可以在统一粒子框架下实现多尺度液内气体模拟,同时避免因随机初始化产生的不稳定现象。综合上述工作,本文对基于物理的流体动画展开研究,在SPH方法数值校正、全流场湍流细节模拟、高效泡沫细节模拟、多尺度气-液耦合模拟等方面提出了系列化算法,最终实现了基于统—粒子框架的高效率、高真实感流体动画系统。本文的研究工作不仅在计算机图形学领域具有很好的理论研究价值,还能为影视、游戏、虚拟现实等产业的发展提供强有力的技术支撑。
张玉良[5](2021)在《SMA驱动的空间高承载低冲击连接分离装置关键技术研究》文中研究指明空间连接分离装置广泛应用于火箭级间分离、星(船)箭分离、太阳翼(天线)展开、有效载荷释放等任务,其性能直接影响航天器发射与在轨工作的成败。传统连接分离装置利用火工作动实施结构破坏分离,存在分离冲击大、爆炸有污染、无法重复使用等问题,严重限制了在空间任务中的应用。随着载人航天、对地观测、深空探测等航天应用的发展,航天器对于在轨低冲击分离的需求日益迫切。自上世纪九十年代起,各种基于热、电、磁致驱动的新型非火工空间分离技术逐渐得到发展与应用。其中,基于形状记忆合金(SMA)驱动的非火工分离装置,由于其设计多样化、分离冲击小、可重复使用等优点,得到了广泛关注。然而,现有研究多聚焦于单个装置的构型设计,尚未形成将高承载性能与低冲击性能有效耦合的设计构型,对分离装置多点解锁的同步性控制方法研究较少,对此类分离装置的可靠性评价方法仍处于空白。上述问题限制了非火工分离技术在航天任务中的推广应用。因此,本文开展SMA驱动的空间高承载低冲击连接分离装置关键技术研究,为此类非火工空间分离装置的设计与应用提供参考。开展基于能量流的点式连接分离装置设计方法研究,以连接分离装置的自由度约束功能分析为基础,结合连接分离装置具体工作需求,建立点式连接分离装置的运动学广义模型。根据自由度约束与释放研究,得到力约束在分离装置自由度约束中的关键作用,并对可实现力约束施加与释放的分离构型进行综合。而后,以分离装置能量流向分析为基础,提出实现低冲击连接分离装置性能耦合的设计方法,并针对低冲击连接分离装置设计方法进行具体构型设计,以重载连接与低冲击分离为目标对分离构型进行优选。针对连接分离装置的多点同步解锁使用需求,对装置分离同步性进行分析并开展控制方法研究。首先分析其连接位置和环境温度等不可控因素的影响,揭示设计参数和使用条件等因素对分离同步性的影响关系,结合电热驱动原理和本构模型建立了广义的SMA触发一致性控制策略,开展特定构型下SMA驱动器驱动响应特性研究,辨识各影响因素的耦合关系,给出了相应的同步触发控制设计方案。基于仿真和试验验证分析了一致性控制策略和控制仿真策略的有效性和控制效果,实现分离装置SMA驱动组件的快速响应与精确控制。提出基于CPSO-BR-BP神经网络的连接分离装置运动可靠性分析方法,验证其在不确定性参数作用下的运动可靠性。通过试验获得表征形状记忆合金驱动器不确定性参数与回复位移之间对应的训练集和预测集。构建基于BP神经网络的不确定性参数与响应之间的映射关系,得到优化后的网络关系。获得参数不确定条件下SMA丝回复位移的概率分布特征,计算SMA丝的解锁可靠度。对传统隶属度函数进行改进,构造适用于不确定性参数特征的隶属度函数,确定其隶属度函数值,计算装置分离过程运动可靠度,并结合装置可靠性模型,得到分离装置的整体运动可靠度。对装置的模态及频响函数等分离冲击传递特性进行分析,采用环形布点方式,便于分析连接分离装置各层之间的振动传递特性。进行测点信号采集,利用VMD分解将实测的冲击响应信号逐级展开成各阶模态分量,去掉噪声和干扰成分,提取出需要的冲击响应成分,确定各分量的主要频率。利用频域法得到激励点与响应点的频响函数,确定振动在星箭装置中的传递规律。通过对比频响曲线峰值与VMD分解的各阶模态主要频率,验证分析结果准确性。
安琪[6](2021)在《新型低维半导体材料电子性质调控及量子输运的第一性原理研究》文中指出近年来,一个或多个维度被限制在纳米尺度下的新型低维材料逐渐成为材料科学研究领域的热点。与传统的三维块体材料相比,低维材料由于量子限制、表面和界面等效应,具有独特的电子、光学和力学等性质。因此,低维材料在工业技术应用方面有着巨大的潜力,尤其是为纳米电子器件的发展注入了新的活力,并且提供了拥有极多可能性的新的基础科学研究方向。与此同时,理论物理化学和计算机科学的发展进步也是日新月异,这促使了很多量子计算方法的产生。其中,基于密度泛函理论的第一性原理方法使得我们可以用数值方法求解复杂体系的薛定谔方程,进而获得与实验测量结果相近的材料体系的物理化学性质。通过对低维材料的理论计算研究,可以预测材料体系的未知性质,为实验制备、测量和应用等提供参考,从而节省资源并提高实验效率。因此,本论文的主题是为了突破当前电子器件发展瓶颈,采用第一性原理计算的方法,结合实验体系,对一些新型低维材料的电子结构和调控、表面和界面效应、量子输运以及潜在应用进行研究。围绕这一主题,我们有两个切入点:利用低维材料设计新型逻辑器件,并且对新型低维半导体材料性质进行理论计算研究。贯穿本论文的研究有三条主线:(1)结合实验体系开展理论计算预测;(2)从一维(1D)体系到二维(2D)体系;(3)从使用传统第一性原理计算方法对中小体系进行模拟计算到使用新开发的计算程序RESCU突破大体系计算瓶颈对大体系进行包含自旋轨道耦合的复杂计算。论文的主要研究内容和成果如下:(1)依据实验材料体系设计构建了 S i(10 0)-2 ×1:H表面悬挂键纳米线(dangling bond wire,DBW)自旋量子输运器件模型,并利用非平衡格林函数方法的第一性原理量子输运理论对其自旋相关量子输运性质进行研究。通过分析透射系数和散射态密度,发现了位于DBW附近的单个自旋极化的悬挂键(dangling bond center,DBC)可以对DBW中自旋输运产生强烈的影响;并且这种影响可以通过透射系数图谱中的尖锐的下降表现出来。研究表明,这种DBW和DBC之间依赖于自旋的调控作用的有效距离可以达到1.5纳米;透射图谱中位于尖锐的下降的能量所对应的散射态密度则集中分布在DBC周围,而非向电极方向传播。这些发现可以通过一个清晰的物理图像很好的解释,即,当DBW和DBC具有相同的自旋极化态并处于相近的能级上时,两者之间会产生很强的杂化等相互作用。DBW中这种现象可以产生高达100%的自旋过滤效应。(2)近来,实验室成功制备出二维五族锑砷合金材料,为新兴五族二维材料的研究的增添了新的自由度,然而,目前实验上对此类二维材料的具体电子性质等的测量较难实现。因此,本论文采用第一性原理方法研究了不同组分浓度和原子排布方式对锑砷合金单层膜电子结构的影响;并且对锑砷合金单层膜在包括Ge(1 11)、Si(1 11)、石墨烯和六方氮化硼在内四种常用基底上的生长机制和界面作用进行了模拟计算。研究结果揭示了通过调控锑砷合金单层膜中不同元素原子的位置排布可以导致材料从间接半导体到直接半导体的转变,并且解释了这种现象是由轨道态密度分布的转变所引起的。此外,研究表明在Ge和Si基底上制备的锑砷合金单层膜的半导体性质因较强的界面处相互作用受到了抑制;而由于较弱的范德瓦尔兹相互作用,在石墨烯和六方氮化硼基底上制备的锑砷合金单层膜则保留了完好的半导体电子结构性质。(3)二维层状材料范德瓦尔兹异质结结构的层间相对扭转可以形成莫列条纹(moire pattern),并且通过控制扭转角度θ可以构建出具有不同尺度大小的周期性莫列超晶格(moire superlattice,MSL)。莫列超晶格结构可以对异质结的原子和电子结构性质进行周期性平面内调控,从而产生如原子位置重构以及超平能带(ultra-flat bands)等新的有趣物理现象。在本研究工作中,我们使用新开发的大体系第一性原理计算程序RESCU对双层扭转锑烯莫列超晶格的原子结构重构现象以及电子结构演变进行了系统深入的研究。首先,我们发现在结构优化过程中,其莫列条纹结构会通过漩涡重构(vortex-like reconstruction)形成具有明显边界的高对称堆叠区块分布。当扭转角度θ减小至≤ 6.01 °时,原子结构重构对电子结构的影响逐渐增强并导致边缘价带处平能带(flatbands)结构的出现。与双层扭转石墨烯不同的是,这些平能带结构的形成不需要一个特殊“魔法角度”。通过进一步的研究,我们发现不均匀的层间杂化作用以及局域应力是造成平能带结构的原因,并且通过局域应力可以改变双层扭转锑烯MSL的实空间波函数分布,从而实现能带结构调控。
徐帅[7](2020)在《人下颌爆炸伤和作战头面盔防护模型的建立及生物力学仿真模拟研究》文中提出高能爆炸性武器在现代战争中广泛应用,而颌面部由于位置突出且缺乏防护,导致颌面部爆炸伤在全身爆炸伤中比例较高。颌面部爆炸伤救治困难,致伤及致死率较高,因此建立人颌面部软硬组织爆炸伤模型以及系统分析颌面部爆炸伤致伤机制、损伤特点以及防护、救治要点对颌面部战创伤研究具有重要意义。三维有限元方法(Three-dimensional finite element method,FEM)能够分析作用物体间及物体内部的复杂力学变化过程,预测力学作用的效应,是颌面部爆炸伤仿真模拟研究的重要方法。但该方法在爆炸冲击波致伤颌面部软硬组织研究中具有一定局限性,表现为模拟仿真失效和变形。而光滑粒子动力学方法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)是是一种无网格仿真研究方法,可弥补三维有限元研究的不足。在战场环境下,现代作战防护头面盔具有防弹、防爆功能,对颅颌面爆炸伤具有重要防护作用。对作战防护头面盔在爆炸伤条件下防护能力的生物力学仿真研究,对于进一步认识头面盔对颌面部的保护机制,了解保护的局限性,如何进一步改进并提高防护效果均有重要意义。因此本研究的目的是:1、建立人颌面部软硬组组爆炸伤三维有限元模型,分析人下颌软硬组织爆炸伤致伤过程及生物力学特点;2、分析SPH方法在人颌面部软硬组织爆炸伤研究中应用,为颌面部软硬组织爆炸伤模型研究提供新方法;3、研究现代作战防护头面盔对颌面部软硬组织爆炸伤的防护作用及其作用机制。研究方法和结果:1、通过人颌面部CT和MRI数据建立包含人下颌骨骨皮质、骨松质,皮肤,咬肌的FEM模型,将该模型导入有限元前处理软件ANSA中,采用四面体与六面体单元格结合方式建立人下颌软硬组织爆炸伤三维有限元模型,该模型包含单元格数为1238910,节点数为1176338。结果表明:建立的人下颌软硬组织爆炸伤FEM模型与真实人颌面部解剖结构相似,细节损失小,有限元单元格划分合理,能够满足人下颌软硬组织爆炸伤生物力学研究。2、将建立的人下颌软硬组织爆炸伤FEM模型进行材料参数设定、力学载荷和边界加载条件设定,模拟不同TNT炸药(600mg,800mg,1000mg)与不同爆炸伤距离(3cm,5cm,10cm)共9组爆炸致伤人下颌角的皮肤、咬肌、下颌骨的动态损伤过程。结果表明:采用的有限元研究方法合理、可靠,对颌面部爆炸伤损伤过程有较好的预测性,能满足对颌面部软硬组织爆炸伤生物力学深入分析。3、通过三维有限元仿真结果对人颌面部软硬组织爆炸伤仿真过程,Von Mises应力、有效应变进行系统分析。结果显示:(1)Von Mises应力、应变可以作为评判下颌骨损伤严重程度的指标,可分析皮肤、肌肉软组织爆炸伤后组织坏死面积,从而指导软组织初期清创。(2)在相同致伤条件下,爆炸冲击波对下颌骨损伤程度较皮肤、肌肉软组损伤程度严重(3)爆炸冲击波除造成爆炸目标下颌角骨折外,应力还可以传导到下颌骨髁状突、乙状切迹区域,导致这些部位形成高应力、高应变区域,从而形成骨折。4、通过SPH方法建立人下颌骨硬组织、咬肌软组织的爆炸伤三维模型,研究该模型对颌面部软硬组织爆炸伤仿真的有效性。结果显示:该模型结构与人解剖结构相似,细节损失少,仿真结果与三维有限元结果接近,SPH方法在研究颌面部软硬组织爆炸伤中对求解组织大变形、裂纹扩展、爆炸冲击等方面相对于有限元研究具有显着优势。5、通过三维有限元方法成功建立了我军最新的QGF11作战防护头面盔模型,该模型包含盔体、柔性内衬、系带的结构,并与人颌面部软硬组织爆炸伤模型进行装配,从而得到了作战头面盔颌面部软硬组织爆炸伤模型。研究结果:该模型与真实作战头面盔结构相似,细节损失少,可用于研究作战头面盔对颌面部软硬组织爆炸伤防护研究。6、将建立的作战头面盔人下颌软硬组织爆炸伤三维有限元模型进行材料参数设定、力学载荷和边界加载条件设定,模拟TNT炸药1000mg对不同爆炸距离(3cm,5cm,10cm)人下颌角的皮肤、咬肌、下颌骨的动态损伤过程,及应力应变分析。结果显示:佩戴QGF11防护头面盔后其下颌角区软硬组织爆炸伤损伤程度减轻,尤其在致伤条件为5cm-1000mg实验组表现最为显着,该研究结果可用于指导现代作战头面盔的改进,从而增加其对颌面部软硬组织爆炸伤的防护。结论:1、建立人颌面部软硬组组爆炸伤FEM模型,可以用于对颌面部软硬组织爆炸伤致伤过程及生物力学分析,该模型可用于指导颌面部软硬组织爆炸伤救治与防护;2、SPH研究方法在研究颌面部软硬组织爆炸伤中相对于有限元研究方法具有显着优势,可为研究颌面部爆炸伤模型提供新方法;3、现代作战防护头面盔对颌面部软硬组织爆炸伤具有一定的防护作用,但对颌面部暴露部位保护作用较弱,该研究结果可用于指导现代作战头面盔的改进,从而增加其对颌面部软硬组织爆炸伤的防护。
周越[8](2020)在《海域地震动特性及场地影响分析》文中研究说明随着我国海域经济快速发展和海洋开发战略需求,大量海洋工程与跨海交通工程的建设步入高潮,随之出现的是面对复杂海域地震地质环境、缺乏历史震害资料及可供参考的抗震设计规范条件,如何保障建设工程结构的地震安全性。我国位处环太平洋地震带以及欧亚地震带之间,受板块间运动挤压作用,包括板块俯冲带区域的海域地质构造活动非常活跃。相较于陆域,海域场地强震动数据更为稀缺,且俯冲带板缘/板间地震与大陆板内地震、海洋地壳与大陆地壳及海、陆域局部场地条件均存在明显差异。因此,在海域场地地震动工程特性、海洋工程抗震设计地震动的确定等方面仍有许多亟待解决的问题。本文基于美国与日本的海域场地强震动观测资料开展海域场地地震动工程特性研究,对比海、陆域场地地震动特征差异,并结合陆域场地分类标准提出典型海域场地类别划分建议,研究海域场地地震反应非线性特征,建立了综合考虑海域震源、传播路径及典型场地条件等因素的海域场地地震动预测模型,以期为复杂地震地质条件下的海洋重大工程抗震设防提供可靠的设计地震动参数。主要内容和研究结果如下:1.回顾世界范围内针对海域强震动特征、海洋工程设计地震动参数、海域场地效应以及强地面运动模拟方法的发展与研究现状,对世界范围内海域强震动观测台网建设以及海域工程抗震设计规范的相关规定进行总结。2.引入小波变换和希尔伯特黄变换方法对典型海域场地地震动进行分析,表明海域场地地震动频域能量主要集中于低频段,部分海域地震事件存在能量的阶段性释放现象;海域场地地震动水平与竖向分量边际谱形状相似,呈现脉冲式分布的特征;频域能量统计结果揭示了海域场地地震动存在较丰富的中长周期成分。3.基于海域场地地震动记录资料,考虑震源、震中距、场地等因素分析地震动参数特征,研究了海、陆域场地地震动特性差异。根据震源位置将海域场地地震动分为海域地震与陆域地震所分别引起,并按照震级与震中距分档统计分析,结果表明相同震级与震中距范围内海、陆域地震动反应谱差异无明显规律性;各震中距区间对应地震动EW和NS向分量反应谱曲线形状一致,对海域场地地震动而言,竖向分量强度比水平向分量小一个量级;选取的海域场地地震动动力放大系数谱值明显高于我国大陆常用规范谱,显示海域场地实际强震动与陆域规范设计地震动参数间存在较大差异。4.开展海域场地强震动观测记录统计分析,研究了海域场地对地震动的影响及强震动作用下的海域场地非线性特征。根据陆域台站场地土层资料得到场地平均剪切波速,结合水平与竖向谱比(HVSR)法给出了陆域台站场地类别;计算得到了三种典型的海域场地放大系数,并以此进行场地分类;震中距的变化对海域台站场地HVSR曲线的峰值周期几乎没有影响,而PGA与HVSR曲线特征周期有较强关联性,存在随输入PGA增大HVSR曲线峰值周期变大的现象;展现了强震动作用下海域场地的非线性效应,并计算场地非线性参数DNL与PNL;基于规范标准与海、陆域场地对比结果,给出了海域台站场地的剪切波速建议值;计算给出日本海域场地水平向和竖向分量的高频衰减参数?0参考值和误差范围。5利用随机有限断层地震动模拟方法,面向海域震源、地壳介质与场地条件建立了地震动预测模型。对比研究日本海域、近海、陆域三次地震的模拟结果与实测记录的加速度时程及PGA、加速度反应谱、傅里叶谱等地震动参数特征,证明利用合适的地震动模拟方法可以实现对典型海域场地强震动参数的有效模拟。
孙寿文[9](2020)在《热力学一致相场模型和非等温多相流体力学模型的推导、分析及保结构算法研究》文中指出多组分材料系统的研究一直是科学与工程界关注的重点之一。相场方法特别是多相物质体系的相场方法已经被实践证实是描述多相物质体系从非平衡态向平衡态演化动力学过程的有效方法之一。Allen-Cahn模型是多组分材料系统建模中比较常用的、而且简单的一种热力学一致模型,但其不能保证相变量所描述的物理量在整个区域上积分后守恒的性质。在本文的第一部分工作中通过对经典的Allen-Cahn模型进行修改,分别添加带有惩罚势的非局部约束和Lagrange乘子的非局部约束,使得修正后的Allen-Cahn模型满足系统多组分体积守恒的性质,我们称之为带非局部约束的Allen-Cahn模型。对于上述两种带非局部约束的Allen-Cahn模型,我们分别采用能量二次化方法(EQ)和标量辅助变量法(SAV)提出了四种关于时间和空间均为二阶、线性及无条件能量稳定的数值格式,并严格分析了这四种数值格式的误差估计。除了对每种数值格式进行严格的误差估计外,我们还证明了这些能量稳定的数值格式产生的线性系统都是唯一可解的。最后的数值模拟验证了所提出的数值格式的精度及其在两相流体融合模拟中具有保能量耗散和保组分体积守恒的特性。非等温条件下的多组分流体的对流与扩散在工程应用中发挥着重要的作用,是流体力学和传热过程研究的中心课题之一。由于相邻两层液-液体系中流体流动受流体动力学和热效应的相互作用,使得两层液-液体系中的热毛细对流的特征更加复杂。在本文的第二部分工作中,针对非等温多相流问题我们提出了基于广义Onsager原理的相场输运Cahn-Hilliard方程、力平衡的Navier-Stokes方程和来源于非平衡热力学框架导出的能量守恒方程组成的非等温不可压缩两相粘性流体流动热力学一致模型。我们构造出的这种非等温流体力学模型是全新的,因为它在模型中不仅考虑了流体动力学效应和热-水动力耦合效应并且还对关于绝对温度和相变量以及潜热的内能函数采用了更精确的近似。接着,我们根据熵二次化(EQ)的方法,以及一种新提出的补充变量法(SVM)对上述非等温不可压缩两相粘性流体流动热力学一致模型提出两类二阶保结构数值格式。这两种数值格式均保持了各相液体组分的体积守恒、能量守恒和熵增率的保正性质。其中,EQ数值格式是弱非线性的,我们利用快速傅里叶算法辅助迭代方法在2维空间内求解;SVM数值格式是线性的,其主要思想是在方程中引入一个新的只依赖于时间的补充变量来确保正的熵增率。然后我们将上述两种半离散数值格式在交错网格上运用有限差分法进行空间离散,得到两个全离散数值格式。通过网格细化的数值实验,我们验证了两类数值格式的收敛阶。最后,我们采用构造出的非等温不可压缩两相粘性流体流动热力学一致模型和提出的数值格式与算法模拟了绝热容器中两层不可压缩粘性流体系统的热毛细效应,揭示了在非等温两相流界面附近、弱性的热毛细效应。
杨扬[10](2020)在《基于动态冲击滑移接触特性的煤矸识别与试验研究》文中提出综放开采是我国厚煤层开采的主要技术之一,然而,由于综放开采工况复杂、环境恶劣,目前放顶煤还处于人工放煤的落后状态,易产生“过放”和“欠放”问题。精确地识别煤和矸石,进而采取策略对“放落”或“关停”进行自动化控制,是安全、高效地进行智能自动化综放开采的有效途径,也是当前智能综放开采研究的热点。本文在分析放顶煤开采工艺特点的基础上,采取理论分析、数值模拟和试验研究相结合的手段,对煤矸与放顶煤液压支架的冲击、滑移接触特性进行研究,并基于多类别试验信号和多信息融合展开试验技术研究,实现了基于动态冲击滑移接触特性的煤矸分类识别。本文研究得到了国家自然科学基金“基于尾梁振动信号的煤矸识别技术研究”项目的支持。本文提出了基于接触响应差异的煤矸可识别性研究方法。构建了极限压缩状态岩石与金属板的冲击接触动力学模型以及岩石的屈服冲击速度模型,针对高阶非线性接触状态方程提出了递归求解的方法,并得到了煤矸与不同支撑状态金属板变位弹性冲击接触动力学数学模型;建立了准脆性煤矸与金属板的冲击损伤动力学模型并对其进行了接触有限元模拟。通过弹性及准脆性接触响应分析,得到了煤矸与金属板的接触差异特性。开展了煤矸与金属板的冲击试验,提取金属板的接触振动信号进行煤矸颗粒识别,试验识别准确率达到91.25%,验证了所提出的煤矸识别方法的有效性和可行性。针对放顶煤中煤矸与液压支架间存在的冲击和滑移接触行为,通过Hypermesh和Adams联合开展了煤矸与液压支架顶梁、掩护梁和尾梁的刚柔耦合冲击接触分析;随后,在离散元软件中开展不同比例煤矸混合体与不同放煤姿态液压支架的滑移接触仿真,研究了煤矸比例和支架位姿对煤矸与液压支架滑移接触特性的影响。通过冲击和滑移接触特性分析,得到了煤矸性质、混合比例差异导致的系统接触响应差异。建立了煤矸颗粒与尾梁结构体的结构-接触理论模型,分析得到了系统接触响应的影响因素,研究了各影响因素对系统动态响应的影响规律。引入间隙非线性因素,研究了多间隙和变间隙条件下煤矸冲击诱发的销轴非线性接触行为及系统接触响应特性。通过多工况接触响应差异分析,确定了尾梁千斤顶压力、尾梁振动信号和销轴振动信号为煤矸分类识别参数。搭建了煤矸与液压支架冲击滑移试验台,构造了双维多信息采集系统。开展了 2270组变煤矸混合比例冲击滑移试验,运用GBDT等10种分类算法基于单通道信号进行煤矸“可放类”和“关停类”有序随机分类识别以及识别信度和“煤矸混合比例范围”适应性研究。结果表明:信号的时域特征数据具有较强的分类识别能力,验证了基于冲击滑移接触特征进行煤矸“类”识别试验方法的有效性。为进一步提高分类识别精度,以试验信号时域特征为样本,提出了基于信号特征串行和并行投票制度的煤矸多信息融合分类识别方法,同时运用Kalman滤波数据融合进行了煤矸分类识别研究,并得到了各方法的识别准确率。结果表明,基于信号串行特征和投票制度的煤矸分类识别方法均可有效提高煤矸的有序随机分类识别准确率。在此基础上,继续进行了煤矸完全随机分类识别,最终确定了“GBDT对全通道信号串行特征的分类识别”为最佳分类识别方式,有序分类识别准确率和完全随机平均识别准确率均达到99%,识别方式稳定可靠。
二、A new method for constructing total energy conservation algorithms(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、A new method for constructing total energy conservation algorithms(论文提纲范文)
(1)共轭分子链的透热化及非绝热动力学研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 非绝热动力学与面跳跃方法 |
1.1.1 最少面跳跃方法 |
1.1.2 全局流面跳跃方法 |
1.2 透热电子态与透热化方法 |
1.2.1 透热电子态 |
1.2.2 透热化方法 |
1.3 共轭分子链与电荷传输机制 |
1.4 本论文的研究内容和意义 |
2 复杂势能面交叉的面跳跃方法 |
2.1 引言 |
2.1.1 自回避交叉和平凡交叉 |
2.1.2 扩展体系中的势能面交叉 |
2.1.3 传统最少面跳跃方法的改进 |
2.1.4 退相干修正方法 |
2.2 限制退相干修正的自洽面跳跃方法 |
2.2.1 退相干修正加剧的平凡交叉问题 |
2.2.2 限制退相干修正的自洽面跳跃方法 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 动力学时间步长的收敛性 |
2.3.2 典型的电子波函数演化轨迹 |
2.3.3 退相干方法和P_c对动力学时间步长收敛性的影响 |
2.3.4 退相干修正对电荷扩散动力学的影响 |
2.3.5 迁移率随温度变化的关系 |
2.3.6 核振动的量子效应 |
2.4 小结 |
3 基于机器学习的柔性分子体系透热化方法 |
3.1 引言 |
3.2 基于机器学习的透热化方法 |
3.2.1 参考分子轨道的相位修正 |
3.2.2 原始分子轨道的态匹配和相位修正 |
3.2.3 通过机器学习对离域分子轨道透热化 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 DNA链的透热化 |
3.3.1.1 分子动力学模拟及刚性构型拟合 |
3.3.1.2 电子结构计算和参考分子轨道的相位修正 |
3.3.1.3 原始分子轨道的态匹配和相位修正 |
3.3.1.4 使用机器学习预测离域分子轨道的透热态 |
3.3.2 单碱基的透热轨道能量 |
3.3.2.1 神经网络训练 |
3.3.2.2 泛化能力评估 |
3.3.3 碱基对的透热电子耦合 |
3.3.3.1 神经网络训练 |
3.3.3.2 泛化能力评估 |
3.3.3.3 与文献的比较 |
3.3.4 位点能和电子耦合的谱密度 |
3.4 小结 |
4 DNA链的电荷传输研究 |
4.1 引言 |
4.2 解析透热哈密顿量的构建 |
4.2.1 局域电-声子耦合 |
4.2.2 非局域电-声子耦合 |
4.3 DNA链的电荷传输模拟 |
4.3.1 动力学方法和参数收敛性测试 |
4.3.2 局域电-声子耦合对电荷传输的影响 |
4.3.3 非局域电-声子耦合对电荷传输的影响 |
4.3.4 双链(ABC)_n型DNA的电荷迁移率 |
4.3.5 DNA中的电荷传输机制 |
4.3.6 DNA导电性与重复序列分布概率之间的关系 |
4.4 小结 |
5 总结与展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文 |
(2)基于EMMS原理的双涡介尺度湍流模型及应用(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号列表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 EMMS原理探索湍流 |
1.3 湍流转捩研究 |
1.3.1 理论研究 |
1.3.2 实验研究 |
1.3.3 数值研究 |
1.4 常用湍流转捩模型 |
1.4.1 低雷诺数湍流模型 |
1.4.2 间歇因子转捩模型 |
1.4.3 层流动能转捩模型 |
1.5 本论文研究思路及内容 |
第2章 湍流多尺度结构分析 |
2.1 湍流统计理论和层次结构理论 |
2.2 湍流中的相干结构 |
2.3 转捩中的结构分析 |
2.4 基于非均匀结构的湍流模型 |
2.4.1 湍流双流体模型 |
2.4.2 双尺度湍流模型 |
2.5 本章小结 |
第3章 双涡EMMS湍流模型建立 |
3.1 湍流两相概念及级串图像假说 |
3.2 双涡模型约束方程 |
3.3 湍流能耗分解及量化 |
3.3.1 总能量耗散率 |
3.3.2 湍流涡团表面振荡而产生的能量耗散率 |
3.3.3 大涡破碎而产生的能量耗散率 |
3.3.4 小涡能量耗散率 |
3.4 湍流中极值条件 |
3.5 模型求解计算流程 |
3.6 本章小结 |
第4章 双涡EMMS湍流模型求解及分析 |
4.1 双涡EMMS湍流模型结果与讨论 |
4.2 不同极值条件对比分析 |
4.2.1 极值条件一 |
4.2.2 极值条件二 |
4.2.3 极值条件三 |
4.3 不同模型参数对比分析 |
4.3.1 表面张力系数 |
4.3.2 密度差 |
4.4 本章小结 |
第5章 双涡EMMS湍流模型与CFD的耦合 |
5.1 数据拟合和计算模型构建 |
5.2 耦合CFD软件 |
5.3 算例验证与应用 |
5.3.1 零压力梯度平板边界层转捩 |
5.3.2 NACA0012翼型绕流 |
5.3.3 Aerospatiale-A翼型绕流 |
5.3.4 T106A涡轮叶栅绕流 |
5.3.5 后台阶流 |
5.3.6 顶盖驱动方腔流 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 本论文的创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
致谢 |
(3)木星太阳风-磁层-电离层/热层耦合研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 太阳风与空间天气 |
1.2 木星的概况 |
1.3 木星磁层 |
1.3.1 磁层顶、磁鞘和弓激波 |
1.3.2 内磁层 |
1.3.3 等离子体片 |
1.3.4 磁层等离子体流 |
1.4 木星大气层和电离层 |
1.5 木星极光 |
1.6 磁层-电离层-热层耦合基本原理 |
1.7 小结及本文研究内容 |
第2章 木星全球磁层MHD数值模拟 |
2.1 MHD数值模型 |
2.1.1 磁流体力学基本理论 |
2.1.2 木星磁层MHD模型的研究进展 |
2.1.3 控制方程 |
2.1.4 数值格式简介 |
2.1.5 磁层-电离层耦合方法 |
2.1.6 Io等离子体源 |
2.1.7 计算单位制 |
2.1.8 解域和网格 |
2.1.9 初始和边界条件 |
2.2 木星磁层模拟结果 |
2.2.1 北向IMF条件下的木星磁层 |
2.2.2 不同太阳风和IMF条件下的木星磁层 |
2.3 讨论 |
2.3.1 不同磁层-电离层耦合模型间的对比 |
2.3.2 磁场内边界条件的影响 |
2.3.3 内磁层高纬等离子体流 |
2.3.4 木星磁层中的Dungey循环 |
2.3.5 木星内源磁场对磁层-电离层耦合的影响 |
2.4 小结 |
第3章 木星附近背景太阳风的MHD数值模拟 |
3.1 日球层MHD数值模型 |
3.1.1 内日球层MHD模型的研究进展 |
3.1.2 控制方程 |
3.1.3 数值格式简介 |
3.1.4 计算单位制 |
3.1.5 解域和网格 |
3.1.6 初始和边界条件 |
3.2 内日球层MHD模拟结果 |
3.2.1 卡林顿周内的模拟观测对比 |
3.2.2 2007年全年模拟观测对比 |
3.3 讨论 |
3.3.1 模型的局限性 |
3.3.2 不同MHD模型结果之间的比较 |
3.4 小结 |
第4章 基于Juno数据的木星磁层-电离层-热层耦合研究 |
4.1 背景介绍 |
4.1.1 木星MIT耦合及其特征参数 |
4.1.2 Juno卫星的介绍 |
4.2 研究方法 |
4.2.1 Juno数据 |
4.2.2 应用的3个模型 |
4.2.3 由Juno数据和模型得到关键参数的方法 |
4.3 基本结果 |
4.3.1 电导率和极光电子沉降之间的关系的初步分析 |
4.3.2 本研究中选用的事例描述 |
4.3.3 PJ-3S和PJ-6S关键参数的详细分析 |
4.3.4 前8圈南极轨道的统计分析 |
4.4 讨论 |
4.4.1 MIT耦合参数计算的稳定性和误差来源 |
4.4.2 计算的电离层电导率和以往研究的对比 |
4.4.3 MIT耦合参数的量级 |
4.4.4 和MHD模型以及轴对称的共转驱动模型间的比较 |
4.4.5 和电离层-热层模型间的比较 |
4.5 小结 |
第5章 总结与展望 |
5.1 工作总结 |
5.1.1 木星全球磁层MHD数值模拟 |
5.1.2 木星附近背景太阳风的MHD数值模拟 |
5.1.3 基于Juno数据的木星磁层-电离层-热层耦合研究 |
5.2 未来展望 |
参考文献 |
附录 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
致谢 |
(4)基于物理的流体动画细节增强与气液耦合模拟(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
缩写清单 |
符号清单 |
1 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 研究内容与创新点 |
1.3 论文组织结构 |
2 国内外研究现状 |
2.1 基于物理的流体动画 |
2.1.1 计算机图形学中的流体动画 |
2.1.2 空间离散化方法 |
2.1.3 光滑粒子流体动力学 |
2.2 流体高频细节模拟 |
2.2.1 上采样法 |
2.2.2 涡度限制法 |
2.2.3 拉格朗日涡旋法 |
2.3 含气液体模拟 |
2.3.1 卷入气体的模拟 |
2.3.2 成核现象与沸腾现象 |
3 基于SPH方法的流体动画 |
3.1 流体的物理模型 |
3.1.1 连续性方程与质量守恒定律 |
3.1.2 纳维-斯托克斯方程与动量守恒定律 |
3.2 SPH方法的数学思想 |
3.2.1 积分表示 |
3.2.2 粒子近似 |
3.2.3 邻居粒子搜索方法 |
3.3 基于SPH方法的流体模拟策略 |
3.3.1 低粘度不可压缩流体的SPH描述 |
3.3.2 显式时间积分求解 |
3.4 不可压缩SPH方法的精度与细节增强 |
3.4.1 压力泊松方程 |
3.4.2 基于压力泊松方程的无散度SPH方法 |
3.4.3 基于微极元模型的细节增强方法 |
3.5 实验结果与讨论 |
3.6 本章小结 |
4 粗糙离散化下SPH方法数值校正 |
4.1 引言 |
4.2 粗糙离散化下数值耗散问题描述 |
4.2.1 张量缺失导致的能量损失 |
4.2.2 粗糙离散化下的误差爆炸 |
4.2.3 旋转运动对邻居粒子的影响 |
4.3 基于Rankine涡模型的数值校正 |
4.3.1 Rankine涡模型 |
4.3.2 刚性核半径 |
4.3.3 流体粒子线速度校正 |
4.4 实验结果与讨论 |
4.4.1 视觉效果对比 |
4.4.2 收敛性数值对比 |
4.5 本章小结 |
5 全流场湍流细节模拟 |
5.1 引言 |
5.2 平流-投影机制下湍流损失问题描述 |
5.2.1 平流-投影求解机制 |
5.2.2 湍流损失原因分析 |
5.3 涡度耗散量的计算 |
5.3.1 不可压缩流体涡度方程 |
5.3.2 理论涡度的计算 |
5.3.3 涡度耗散量计算 |
5.4 基于流函数的湍流恢复 |
5.4.1 流函数的粒子形式 |
5.4.2 基于流函数的线速度校正 |
5.5 实验结果与讨论 |
5.5.1 多参数下数值与效果对比 |
5.5.2 强耦合场景下的湍流效果对比 |
5.5.3 计算性能对比 |
5.6 本章小结 |
6 高效泡沫细节模拟 |
6.1 引言 |
6.2 泡沫粒子生存周期建模 |
6.2.1 泡沫粒子的生成 |
6.2.2 泡沫粒子的初始化 |
6.2.3 泡沫粒子的删除 |
6.3 基于速度场的高效耦合 |
6.3.1 单向耦合与双向耦合 |
6.3.2 动力学模型构建 |
6.3.3 耦合参数 |
6.3.4 布朗运动 |
6.4 实验结果与讨论 |
6.4.1 宏观场景实验 |
6.4.2 细节效果展示 |
6.5 本章小结 |
7 多尺度含气液体模拟 |
7.1 引言 |
7.2 多尺度气体粒子生成 |
7.2.1 多尺度气体粒子分类 |
7.2.2 多尺度气体粒子生存周期 |
7.3 动力学建模 |
7.3.1 气体粒子受力分析 |
7.3.2 气-液耦合 |
7.3.3 气-气耦合 |
7.3.4 气-固耦合 |
7.3.5 传质现象 |
7.4 实验结果与讨论 |
7.5 本章小结 |
8 总结与展望 |
8.1 论文工作总结 |
8.2 未来工作展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(5)SMA驱动的空间高承载低冲击连接分离装置关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 课题研究的目的和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 空间非火工低冲击连接分离装置 |
1.2.2 形状记忆合金精密驱动控制方法 |
1.2.3 空间机构可靠性分析与评价方法 |
1.2.4 分离冲击建模、辨识与分析方法 |
1.3 当前研究存在的问题 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 高承载低冲击点式分离机构构型设计 |
2.1 引言 |
2.2 连接分离系统可动性建模与分析 |
2.2.1 运动学建模与可动性分析 |
2.2.2 自由度约束分析与可动性判别准则 |
2.2.3 点式分离构型综合分析 |
2.3 基于能量流的低冲击快速分离机构设计 |
2.3.1 分离机构分离过程能量流向分析 |
2.3.2 低冲击分离构型能量转化原理 |
2.3.3 基于能量转化原理的分离构型设计 |
2.4 高承载低冲击快速连接分离装置设计 |
2.4.1 非自锁螺纹分离机构工作原理 |
2.4.2 连接分离装置组成 |
2.4.3 分离机构能量转化分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 多点分离同步性分析与控制 |
3.1 引言 |
3.2 分离同步性影响因素分析 |
3.2.1 SMA触发时间影响因素表征 |
3.2.2 机构动作时间影响因素表征 |
3.2.3 分离时间影响因素分析 |
3.3 分离同步性控制方案 |
3.3.1 SMA丝触发同步性控制原理 |
3.3.2 同步触发控制器设计 |
3.4 同步性仿真与实验验证 |
3.4.1 单因素电流调控触发同步性仿真 |
3.4.2 单因素等待时间调控触发同步性仿真 |
3.4.3 多因素同步性仿真与实验验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于CPSO-BR-BP神经网络的可靠性分析 |
4.1 引言 |
4.2 CPSO-BR-BP神经网络代理模型基本原理 |
4.2.1 BP神经网络代理模型 |
4.2.2 混沌粒子群算法 |
4.2.3 CPSO-BR-BP神经网络代理模型 |
4.3 SMA丝解锁运动可靠性分析 |
4.3.1 SMA丝高低温条件下的性能测试 |
4.3.2 参数不确定性对SMA丝性能的影响分析 |
4.3.3 SMA丝解锁时的运动可靠性 |
4.4 分离过程的运动可靠性分析 |
4.4.1 分离过程确定性动力学仿真 |
4.4.2 基于改进隶属度的模糊可靠性模型 |
4.4.3 参数不确定性对分离时间的影响分析 |
4.4.4 分离过程运动可靠性分析 |
4.5 连接分离装置的运动可靠性分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 基于变分模态分解的分离冲击传递分析与验证 |
5.1 引言 |
5.2 分离装置的变分模态分解及动态信号采集 |
5.2.1 EEMD与 VMD分解的精度对比 |
5.2.2 变分模态分解(VMD)流程 |
5.3 分离过程冲击响应信号采集 |
5.3.1 分离冲击实验设置 |
5.3.2 分离冲击测试结果 |
5.4 基于变分模态分解(VMD)的模态分析 |
5.4.1 分离装置冲击响应信号的VMD分解 |
5.4.2 模态特征分析 |
5.5 频响函数辨识 |
5.5.1 一级摆臂撞击点对所有测点的频响 |
5.5.2 二级摆臂撞击点及捕获帽对所有测点的频响 |
5.5.3 局部测点的频响 |
5.5.4 频响结果分析 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录 形状记忆合金晶体变速本构模型 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(6)新型低维半导体材料电子性质调控及量子输运的第一性原理研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
计量单位清单 |
缩写清单 |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 基于硅表面量子点电子器件的研究进展 |
2.2 二维层状半导体材料的研究进展 |
2.2.1 二维过渡金属二硫属化物 |
2.2.2 镓与铟的硫属化物 |
2.2.3 主族元素二维材料 |
2.3 二维层状半导体材料在器件领域的应用 |
2.3.1 电子和传感器件 |
2.3.2 光子和光电器件 |
2.3.3 新能源材料 |
3 第一性原理计算理论与方法 |
3.1 求解多粒子的薛定谔方程 |
3.1.1 玻恩-奥本海默(Born-Oppenheimer,BO)绝热近似 |
3.1.2 Hartree-Fock近似 |
3.2 密度泛函理论(DFT) |
3.2.1 Hohenberg-Kohn(HK)定理 |
3.2.2 Kohn-Sham(KS)方程 |
3.2.3 交换关联泛函 |
3.2.4 自旋密度泛函理论 |
3.2.5 小结 |
3.3 赝势近似 |
3.4 Kohn-Sham方程求解 |
3.4.1 基函数 |
3.4.2 平面波基组 |
3.4.3 LCAO基组 |
3.4.4 自洽求解Kohn-Sham方程 |
3.5 非平衡格林函数法(NEGF) |
3.5.1 屏蔽近似 |
3.5.2 NEGF方法计算电荷密度 |
3.5.3 物理量计算 |
3.6 相关第一性原理计算软件程序介绍 |
3.6.1 VASP |
3.6.2 NanoDcal |
3.6.3 RESCU |
4 自旋极化硅悬挂键纳米线的第一性原理量子输运研究 |
4.1 引言 |
4.2 模型与方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 DBWs的自旋极化构型和能带结构 |
4.3.2 量子输运性质 |
4.4 总结 |
5 V族锑砷合金新型二维材料的电子结构以及界面相互作用的研究 |
5.1 锑砷合金二维材料的电子结构调控 |
5.1.1 引言 |
5.1.2 构建材料结构及其优化 |
5.1.3 交换关联泛函选取 |
5.1.4 锑砷合金单层膜能带结构的调控 |
5.1.5 小结 |
5.2 锑砷合金单层膜在不同衬底上生长机制的研究 |
5.2.1 引言 |
5.2.2 构建As_3Sb_5/衬底异质结结构及其优化 |
5.2.3 As_3Sb_5/衬底异质结界面特性的研究 |
5.2.4 小结 |
6 双层锑烯莫列波纹晶格结构和电子性质演变的研究 |
6.1 引言 |
6.2 双层扭转锑烯莫列超晶格建模及计算方法 |
6.3 双层扭转锑烯莫列超晶格结构优化中的漩涡重构现象 |
6.4 双层锑烯莫列波纹随扭转角度的平能带演变及物理机制 |
6.5 小结 |
7 结论与展望 |
参考文献 |
附录A 自旋极化硅悬挂键纳米线-补充材料 |
附录B As_3Sb_5/衬底异质结界面特性的研究-补充材料 |
附录C 双层扭转锑烯莫列波纹的研究-补充材料 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(7)人下颌爆炸伤和作战头面盔防护模型的建立及生物力学仿真模拟研究(论文提纲范文)
英文缩写一览表 |
Abstract |
中文摘要 |
前言 |
第一部分 人下颌爆炸伤仿真模拟、验证及生物力学分析 |
实验一 人颌面部软硬组织三维有限元模型的建立及网格划分 |
材料与方法 |
结果 |
讨论 |
小结 |
实验二 人颌面部软硬组织爆炸伤有限元动态模拟及结果分析 |
材料和方法 |
结果 |
讨论 |
小结 |
实验三 颌面部软硬组织爆炸伤生物力学分析 |
材料和方法 |
结果 |
讨论 |
小结 |
第二部分 人颌面部软硬组织爆炸伤光滑粒子流体动力学的初步研究 |
实验一 人颌面部软硬组织光滑粒子动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)模型的建立 |
材料和方法 |
结果 |
讨论 |
小结 |
实验二 人颌面部软硬组织爆炸伤SPH模型的仿真运算及与FEM模拟结果的对比研究 |
材料和方法 |
结果 |
讨论 |
小结 |
第三部分 作战防护头面盔对人颌面部爆炸伤作用研究 |
实验一 作战防护头面盔爆炸伤三维有限元模型建立 |
材料和方法 |
结果 |
讨论 |
小结 |
实验二 作战头面盔对人颌面部软硬组织爆炸伤作用研究 |
材料和方法 |
结果 |
讨论 |
小结 |
全文总结 |
参考文献 |
文献综述 口腔颌面部爆炸伤研究进展 |
参考文献 |
课题相关科研成果及论文发表情况 |
致谢 |
(8)海域地震动特性及场地影响分析(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 海域场地地震动特征研究 |
1.2.2 海域工程抗震设计研究现状 |
1.2.3 海域场地效应研究现状 |
1.2.4 国内外地震动模拟研究现状 |
1.3 论文研究目的 |
1.4 论文研究内容与安排 |
第二章 海域地震动观测及分析方法 |
2.1 海域地震动观测系统简介 |
2.1.1 北美海底地震监测系统 |
2.1.2 欧洲海底观测系统 |
2.1.3 日本海底地震观测系统 |
2.1.4 中国海底地震观测系统 |
2.2 小波变换和希尔伯特黄变换基本理论 |
2.2.1 小波变换基本原理 |
2.2.2 希尔伯特黄变换基本理论 |
2.3 基于小波包分解的海域地震动特性分析 |
2.3.1 海域强震动记录的小波包分解与重构 |
2.3.2 典型海域场地地震动小波包分解 |
2.4 基于希尔伯特黄变换的海域场地地震动特征分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于地震动观测的海域地震动参数特征与工程特性 |
3.1 海域地震动数据选择与计算 |
3.1.1 日本与美国海、陆域场地地震动数据预处理 |
3.1.2 反应谱相关概念与计算 |
3.2 日本海、陆域场地地震动特性分析 |
3.2.1 海、陆域震源对海域场地地震动特性影响 |
3.2.2 震中距对海、陆域场地地震动的影响 |
3.2.3 不同PGA对应海、陆域场地地震动反应谱特征 |
3.3 美国海域场地地震动特性分析 |
3.4 海域工程抗震设计相关规范及海域地震动工程特性研究 |
3.4.1 海域工程设计地震动参数规定 |
3.4.2 海域地震动工程特性分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 海域地震动台站场地效应研究 |
4.1 地震动场地效应研究现状 |
4.2 基于HVSR方法的海、陆域场地效应研究 |
4.2.1 HVSR方法与场地非线性影响 |
4.2.2 地震作用下陆域场地效应及非线性影响 |
4.2.3 地震作用下海域场地类别划分 |
4.2.4 海域场地非线性效应研究 |
4.3 海域场地地震动高频衰减特性研究 |
4.4 本章总结 |
第五章 典型海域地震动场模拟及与观测记录的对比 |
5.1 随机有限断层方法相关理论和方法 |
5.1.1 随机有限断层法介绍 |
5.1.2 震源模型与参数 |
5.1.3 地震波传播路径参数 |
5.1.4 地震动场地效应 |
5.2 基于随机有限断层法的海域地震动场模拟 |
5.2.1 日本M_w5.1级海域地震模拟 |
5.2.2 日本M_w4.9级近海地震模拟 |
5.2.3 日本M_w5.2级陆域地震模拟 |
5.3 本章总结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 后续研究工作展望 |
参考文献 |
作者简历及在学期间科研成果 |
致谢 |
附录 |
(9)热力学一致相场模型和非等温多相流体力学模型的推导、分析及保结构算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
第二章 带非局部约束的Allen-Cahn方程能量稳定数值格式的误差估计 |
2.1 两相材料系统的相场模型 |
2.1.1 Allen-Cahn模型的介绍 |
2.1.2 带非局部约束的Allen-Cahn模型 |
2.2 能量稳定数值近似 |
2.2.1 带有惩罚势的Allen-Cahn模型的EQ数值方法 |
2.2.2 带有Lagrange乘子的Allen-Cahn模型的EQ数值方法 |
2.2.3 带有惩罚势的Allen-Cahn模型的SAV数值方法 |
2.2.4 带有Lagrange乘子的Allen-Cahn模型的SAV数值方法 |
2.2.5 全离散数值近似 |
2.3 误差估计 |
2.3.1 带有惩罚势的Allen-Cahn模型的EQ数值格式的误差估计 |
2.3.2 带有Lagrange乘子的Allen-Cahn模型的EQ数值格式的误差估计 |
2.3.3 带有惩罚势的Allen-Cahn模型的SAV数值格式的误差估计 |
2.3.4 带有Lagrange乘子的Allen-Cahn模型的SAV数值格式的误差估计 |
2.3.5 全离散数值格式的误差估计 |
2.4 数值结果 |
2.4.1 网格细化即收敛阶测试 |
2.4.2 数值格式的评估 |
2.5 本章小结 |
第三章 非等温两相粘性流体流动热力学一致模型的保结构数值算法 |
3.1 非等温两相粘性流体流动热力学一致模型的建立 |
3.1.1 守恒定律 |
3.1.2 热力学第二定律和Onsager原理 |
3.1.3 内能和体积熵的表达式 |
3.1.4 无量纲化 |
3.2 符号和引理 |
3.2.1 算子的定义 |
3.2.2 边界条件处理 |
3.2.3 内积范数和引理 |
3.3 非等温两相粘性流体流动热力学一致模型的保结构数值近似 |
3.3.1 用EQ方法重新建立方程组 |
3.3.2 时间半离散数值格式 |
3.3.3 全离散数值格式 |
3.3.4 全离散格式的实现 |
3.3.5 一种基于补充变量法的解耦线性保结构数值算法 |
3.4 数值结果和讨论 |
3.4.1 精度测试 |
3.4.2 非混相两相粘性流体系统中的热毛细对流的数值实验 |
3.5 本章小结 |
第四章 总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A 二阶非线性全隐式格式 |
附录B 攻读博士学位期间发表的论文 |
(10)基于动态冲击滑移接触特性的煤矸识别与试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 国内外研究现状综述 |
1.3 当前研究存在的问题 |
1.4 主要研究内容 |
2 基于接触响应差异的煤矸可识别性分析与试验验证 |
2.1 引言 |
2.2 煤矸与金属板的弹性接触分析 |
2.3 煤矸与金属板的准脆性接触分析 |
2.4 基于接触响应差异的煤矸可识别性试验 |
2.5 本章小结 |
3 煤矸与放顶煤液压支架的冲击滑移接触特性分析 |
3.1 引言 |
3.2 煤矸与放顶煤液压支架的冲击接触特性分析 |
3.3 煤矸与液压支架的滑移接触特性分析 |
3.4 本章小结 |
4 基于尾梁冲击接触特性的煤矸分类识别参数研究 |
4.1 引言 |
4.2 煤矸与尾梁结构体理论接触模型 |
4.3 煤矸与尾梁结构体的冲击接触特性研究 |
4.4 煤矸与尾梁含间隙结构体的冲击接触特性研究 |
4.5 本章小结 |
5 基于冲击滑移的煤矸分类识别试验技术研究 |
5.1 引言 |
5.2 煤矸与支架冲击滑移试验台的设计与搭建 |
5.3 多源信息采集系统的构建 |
5.4 试验和多源信号采集 |
5.5 多源信号预处理 |
5.6 基于单信号的煤矸分类识别技术研究 |
5.7 本章小结 |
6 基于多信息融合的煤矸分类识别的实现 |
6.1 引言 |
6.2 基于多通道信号串行特征的煤矸识别 |
6.3 基于多通道数据融合的煤矸识别 |
6.4 基于并行信号和程序并行投票制度的煤矸识别 |
6.5 最优识别策略决策 |
6.6 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 论文主要研究工作总结 |
7.2 论文主要创新点 |
7.3 今后研究工作展望 |
参考文献 |
作者简历 |
致谢 |
学位论文数据集 |
四、A new method for constructing total energy conservation algorithms(论文参考文献)
- [1]共轭分子链的透热化及非绝热动力学研究[D]. 白昕. 浙江大学, 2021(02)
- [2]基于EMMS原理的双涡介尺度湍流模型及应用[D]. 郭舒宇. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2021(01)
- [3]木星太阳风-磁层-电离层/热层耦合研究[D]. 王宇贤. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2021(01)
- [4]基于物理的流体动画细节增强与气液耦合模拟[D]. 刘斯诺. 北京科技大学, 2021
- [5]SMA驱动的空间高承载低冲击连接分离装置关键技术研究[D]. 张玉良. 哈尔滨工业大学, 2021
- [6]新型低维半导体材料电子性质调控及量子输运的第一性原理研究[D]. 安琪. 北京科技大学, 2021(02)
- [7]人下颌爆炸伤和作战头面盔防护模型的建立及生物力学仿真模拟研究[D]. 徐帅. 中国人民解放军陆军军医大学, 2020(07)
- [8]海域地震动特性及场地影响分析[D]. 周越. 中国地震局地球物理研究所, 2020(03)
- [9]热力学一致相场模型和非等温多相流体力学模型的推导、分析及保结构算法研究[D]. 孙寿文. 中国工程物理研究院, 2020(01)
- [10]基于动态冲击滑移接触特性的煤矸识别与试验研究[D]. 杨扬. 山东科技大学, 2020