时域模拟

摘要： 采用自主编写的动力定位时域仿真程序,以某钻井船为例,对内孤立波载荷进行建模并进行时域仿真。将内孤立波纳入环境载荷中,得到船舶在内孤立波下的动力定位时域仿真结果。获得船舶的作业窗口区间为[160°,180°]。结合船舶运动响应与推进器功耗情况对船舶动力定位性能进行评估,并提出船舶遭遇内孤立波时的海上操作建议。

摘要： 为更准确地评估颤振问题时域模拟在实际计算中表现出的时间精度,采用不同精度的耦合方法对Isogai Wing和AGARD 445.6 Wing的颤振问题进行时域模拟.参照网格收敛性分析方法,提出了基于广义Richardson外插方法的颤振问题时域模拟耦合时间精度分析方法,分析时域计算结果的时间步长收敛性,计算数值模拟结果时间精度并获得时间步长无关解.分析表明,对于Isogai Wing和AGARD 445.6 Wing颤振问题,计算结果具有良好的时间收敛性,采用广义Richardson外插方法对各耦合方法分析所得精度与理论分析结果基本一致.在合适的时间步长区间内,可忽略具体时间步长选取对广义Richardson外插方法分析结果的影响,验证了提出的气动弹性模拟耦合时间精度分析方法.

摘要： 为了在时域中考虑复数导纳函数,精细化模拟作用在移动列车上的非定常气动力,提出列车复数导纳函数时频变换方法,并建立同时考虑顺风向、横风向和竖向脉动风的移动列车非定常气动力数学模型.首先,推导出相对于移动列车的瞬时风速,并将瞬时风速代入到移动列车风荷载模型中,通过泰勒级数展开和忽略脉动风速、三角函数高阶项,将移动列车非定常气动力表示成关于顺风向、横风向和竖向脉动风的函数.然后,基于有理函数逼近法,将频域的复数导纳函数展开成有理函数项表示,再通过拉普拉斯逆变换实现导纳函数的时频变换,并将变换后的时域导纳函数代入推导的气动力模型中,精细化模拟移动列车非定常气动力.最后,通过与加权函数法对比,验证基于有理函数逼近法模拟移动列车非定常气动力方法的正确性,分析复数导纳函数相位、横风向和竖向脉动风对列车非定常气动力的影响.研究结果表明:有理函数逼近法可以成功实现列车复数导纳函数的时频变换,能够在非定常气动力时域模拟中有效考虑复数导纳函数的相位特性;导纳函数能够降低气动力的峰值,其相位可以使得非定常气动力时程产生"延迟";横风向和竖向脉动风对列车非定常气动力的贡献不容忽视,能够使得气动力峰值显著增大;在列车非定常气动力模拟中,应该综合考虑复数导纳函数以及横风向和竖向脉动风的影响.研究结果可为移动列车风荷载及风-车-桥耦合振动等相关研究提供参考.

摘要： 以轨道随机不平顺时域样本数值模拟方法为研究对象,采用谱表示-随机函数法分别由2个随机变量模拟生成轨道高低、水平、方向、轨距不平顺,并利用基于广义概率密度演化理论的非线性车辆-轨道耦合动力学随机分析模型,进行耦合动力系统随机振动分析.结果表明:利用谱表示-随机函数法模拟所得轨道不平顺时域样本集的均值、标准差、轨道谱、各频点谱概率分布均与原轨道谱一致;与三角级数法、傅里叶逆变化法相比,模拟生成轨道不平顺幅值范围误差在5.51％以内;该方法减少了模拟轨道不平顺时域样本所需的随机变量数,提高了基于概率密度演化理论的非线性车辆-轨道耦合系统随机振动计算效率,为随机振动分析中轨道随机不平顺模拟提供了新思路.

摘要： 沿海渔船的船型瘦小,对于动稳性的变化较为敏感,船体破损后失稳会产生严重的危害,因而近海作业的沿海渔船破舱稳性研究有比较实际的应用价值.运用CFD软件STAR-CCM+,对一艘28.8 m长、作业区域为渤海的养殖看护船,进行横浪条件下瞬时非对称进水过程的时域模拟,得到该船破舱进水过程中船舶的六自由度变化以及压力分布.对比该船在3种海况下破损后的物理行为发现,非对称舱进水会在波浪作用下带动船舶产生不同程度的艏摇运动,促使破损船由横波运动向纵波运动转变,基于破损后的运动响应,可以对渔船的舱室分布及对破舱事故后的操纵及减损提供参考意见.

摘要： 基于傅里叶伪谱提出了在时域上模拟气垫船线性兴波的新方法,计算了气垫船在匀速和匀加速直航工况下的兴波波形和兴波阻力.通过与相关文献结果的比较,验证了方法的正确性.讨论了气垫船气室压力分布对兴波阻力的影响.研究表明,论文提出的方法准确可靠,运算速度快、效率高;在气垫船航行中使用该方法对阻力进行实时预报和对气室压力分布加以调整,可有效降低兴波阻力.

摘要： 以半潜式拆解平台为研究对象,基于有限元理论、时域耦合理论和系泊缆动力分析理论,对非对称拆解平台单侧起吊过程进行数值模拟.结果 表明:起吊过程中,吊物纵荡与横荡运动趋势与平台运动趋势一致;75°吊臂旋转角时,纵荡运动幅度达到最小,而横荡运动幅度达到最大;起吊至一定高度后,文中对360°吊臂旋转角下的平台运动响应进行了分析,找出了大吊载下的危险工况0,30°,90°,并对平台进行了浮态稳性分析,研究成果供工程人员参考.

摘要： 针对不规则波浪作用下Wigley型船的运动响应问题进行了系统的研究,采用统计学方法深入探讨了船舶不规则运动幅值和响应周期的分布规律,并通过傅里叶变换对船舶运动响应进行了频谱特征分析。结果表明,船舶横摇方向与升沉和纵摇方向随机运动的响应特征有显著差异。在升沉与纵摇方向,波浪谱峰频率远离自振频率,前十分之一大振幅运动对应周期离散性较小,基本稳定在波浪谱峰周期附近,但小振幅运动周期分布离散性较大,频谱分析指出船舶升沉与纵摇运动响应频谱在波浪谱峰频率附近出现明显峰值。而在横摇方向,波浪谱峰频率与自振频率相耦合,不同振幅的横摇运动响应周期均稳定在自振周期附近,且周期离散性较小,频谱分析也表明横摇运动响应频谱主要集中于船舶运动自振频率附近。

摘要： 真实海况中，波与流通常同时存在。波流相互作用一直是近岸工程中的研究热点.层析水波理论是一种强非线性水波理论,该理论没有引入任何小参数,只是引入了竖直方向上不同流层间速度变化的假设.本研究采用层析波浪理论,对周期性非线性水波与剪切流的相互作用进行了时域模拟.采用有限差分法对层析波浪模型进行求解,五点中心差分法进行空间离散,时间步进采用具有四阶精度的Adams预测-校正法.造波边界处将纯波与剪切流的结果进行线性叠加.由于层析波浪理论分为不同的级别,使用第五级别层析理论的计算结果对第三级别层析理论的结果进行自收敛分析,对于算例,第三级别浅水层析水波理论可以提供收敛结果.将收敛的计算结果与其他模型的计算结果进行了比较.在均匀流算例中,层析水波理论的结果与流函数波浪理论的结果吻合很好.在线性剪切流算例中,当波浪的非线性较弱时,在波形的对比中,第三级别浅水层析水波理论的结果与他人的弱非线性模型的结果吻合良好.当波浪非线性增强时,无流情况下,第三级别浅水层析水波理论的结果与流函数波浪理论的结果吻合很好,而他人的弱非线性模型的结果与这两种结果相差较大;有流且波浪非线性较强情况下,第三级别浅水层析水波理论的结果与他人的弱非线性模型的结果相差较大,由于第三级别浅水层析水波理论的结果通过自收敛性分析,因此认为层析水波理论的结果更为准确.

摘要： 以低频时域水平运动方程为基础，考虑各种低频载荷作用以及动力定位模型，建立起一种半潜平台功率消耗的时域模拟系统。研究了一半潜平台从300m 水深到4500m 水深的动力定位系统功率消耗随水深变化的规律。

摘要： 以低频时域水平运动方程为基础，考虑各种低频载荷作用以及动力定位模型，建立起一种船舶动力定位的时域模拟系统，对某一驳船在只有动力定位系统和拥有锚泊辅助动力定位系统的情况下进行时域模拟，并比较了两种情况下的定位性能和功率消耗情况。

摘要： 近年来能源枯竭和环境污染情况日益严重,可再生能源的发展与利用越来越受到重视,其中海洋可再生能源,特别是波浪能的开发与利用,对海洋工程等具有重要意义.针对这一问题,本文利用CFD软件STAR-CCM+建立了一个三维黏性数值波浪水池,并进行了网格收敛性和时间步收敛性验证,之后对单浮子在不同波浪中的水动力性能进行了时域模拟,研究发现当波长大于共振波长时,随着波长的减小,浮子的速度、受力在不断增大,位移保持不变;当波长小于共振波长时,随着波长的减小,浮子的速度、受力在不断减小,位移也开始减小;共振时,只做垂荡运动的浮子的速度、位移和受到的垂直力与水平力幅值要比垂荡加纵摇运动的浮子大.

摘要： 基于经典MMG模型建立操纵性和横摇四自由度耦合模型,并利用耦合模型叠加波浪力的方式对一艘S175自航船模进行波浪中操纵性和横摇预报,并根据自航模试验进行对比验证.波浪力采用三维面元法计算,并根据船舶实时速度和遭遇浪向进行二维插值.验证模型准确性后对船舶在不同舵速、浪向角下的操纵运动进行时域模拟,比较了舵速和遭遇浪向对船舶舵效的影响,分析了浪向、波频对船舶操纵和回转时横摇的影响.

摘要： 浮托法是一种大型组块的安装方法,具有成本低、耗时少等优点,近些年来被广泛地应用于各种平台安装中.该方法是用驳船托举上部组块就位于平台基础结构的正上方,通过增加驳船吃水将组块质量缓慢转移到基础结构之上.安装过程准确的数值模拟十分必要,是设计和施工的重要指导.传统的模拟方法是将浮托安装过程分为几个阶段,逐个针对每个状态进行时域计算,计算中不考虑上部组块质量的转移和驳船吃水的改变.本文针对浮托安装的质量转移全过程,提出缓变湿表面假设考虑不同吃水下驳船所受波浪力的变化,并考虑驳船压载变化对驳船质量模型的影响,建立了全过程动态时域数值模型.其中驳船不同吃水时的水动力参数由频域分析软件WAMIT计算得到,时域计算使用FORTRAN自编程序实现,最终得到浮托过程中的驳船运动和各联接机构上受力.

摘要： 本文提出了用于时域模拟的改进的三角级数法,解决了频域内非均匀采样的随机过程时域仿真问题;引入疲劳缺口系数,考虑了缺口件应力集中对结构随机振动疲劳寿命的影响;采用雨流法对应力时间历程进行循环计数处理.给出了结构随机振动疲劳寿命估算的时域法,解决了随机振动载荷作用下缺口件的振动疲劳寿命估算问题.算例结果标明:基于改进三角级数法的缺口件随机振动疲劳寿命估算结果与试验值非常接近.

摘要： 在船舶与波浪相互作用时的三维预报方法的基础上,发展了SPAR平台与规则波相互作用的时域数值预报方法,该方法计入了SPAR平台垂荡和纵摇阻尼效应.使用该方法对一经典SPAR平台进行了规则波中的时域数值模拟.通过计算分析可以看出,该方法能捕捉SPAR平台在临界波浪周期下的耦合运动,验证了该方法的可靠性.

摘要： 在船舶与波浪相互作用时的三维预报方法的基础上,发展了SPAR平台与规则波相互作用的时域数值预报方法,该方法计入了SPAR平台垂荡和纵摇阻尼效应.使用该方法对一经典SPAR平台进行了规则波中的时域数值模拟.通过计算分析可以看出,该方法能捕捉SPAR平台在临界波浪周期下的耦合运动,验证了该方法的可靠性.

摘要： 在船舶与波浪相互作用时的三维预报方法的基础上,发展了SPAR平台与规则波相互作用的时域数值预报方法,该方法计入了SPAR平台垂荡和纵摇阻尼效应.使用该方法对一经典SPAR平台进行了规则波中的时域数值模拟.通过计算分析可以看出,该方法能捕捉SPAR平台在临界波浪周期下的耦合运动,验证了该方法的可靠性.

摘要： 本发明公开了一种用于相干光时域反射计长距离海底光缆模拟测试装置及方法，模拟测试装置，包括沿光路方向依次设置的50km第一传感光纤、3乘3耦合器、第一光放大器、2乘2耦合器、50km第二传感光纤、环形器、光通断控制单元、50km第一传输光纤、第二光放大器、光隔离器、50km第二传输光纤，以上器件均通过光纤进行连接。本发明的模拟测试装置及方法，不需要采用延迟线即可实现长距离测试的模拟，本发明与现有技术相比，体积更小成本更低，操作方便，且更能准确恰当的模拟探测光在长距离海缆中的传输过程和传输状态。

摘要： 本发明公开了一种基于时域高阶有限差分法的高精度波场数值模拟方法,包括以下步骤：S1.在波场方程的基础上，对空间2M阶展开，发展得到的传统时间二阶空间高阶的有限差分方法；S2.基于均匀网格有限差分方法以及Taylor公式，对二阶时间导数进行N阶精度的展开，得到奇数时刻时间高阶差分求解公式,并将奇数时刻时间高阶有限差分表示；S3.基于均匀网格有限差分方法以及Taylor公式，对二阶时间导数进行N阶精度的展开，得到偶数时刻时间高阶差分求解公式,并将偶数时刻时间高阶有限差分表示；S4.对波场模拟奇数时刻和偶数时刻有限差分方法进行奇偶加权处理。本发明在保证高稳定性的同时有效的压制了频散，可提供精确稳定的波场模拟结果。

摘要： 本发明涉及一种复杂地形下的时域地空瞬变电磁三维数值模拟方法。采用非均匀网格对计算模型中空气层和起伏地形进行剖分，将一阶高斯脉冲导数作为虚拟发射源引入到显式有限差分迭代计算中去，避免了计算初始场繁琐过程，并采用虚拟场软源加载方式，电磁场具有更强的传播和穿透能力，可以实现较长时窗电磁数值计算；最后通过在虚拟波动场中加载CFS‑PML边界条件，根据收发距对虚拟波场中电磁波反射系数及表面波吸收特性参数进行调整，有效解决了发射源位于区域边界处计算误差较大的问题，给出了最优化参数选取方案，实现了复杂地质条件下电性源单侧全区域的时域地空三维电磁高精度模拟。解决了复杂地质条件下的时域地空瞬变电磁模拟计算问题。

摘要： 本发明涉及一种时域有限差分的三维感应‑极化双场数值模拟方法，目的在于快速计算三维模型的感应‑极化双场的电磁响应。主要包括采用逆拉普拉斯变换获得迪拜模型电导率的时域表达式，构建电导率参数的e指数辅助方程，通过梯形积分法获得欧姆定律时域离散递推表达式，由四维数值运算降低为三维运算，再将其代入无源Maxwell旋度方程中，基于三维时域有限差分方法推导电场和磁场的迭代方程，进而完成三维模型的感应‑极化双场电磁响应数值计算。本发明目的在于解决欧姆定律的时域卷积运算耗时长、内存占用大等问题，最终实现三维模型的感应‑极化双场电磁响应快速数值计算。

摘要： 本发明提出一种同轴线馈电的电磁脉冲模拟器的时域辐射模拟方法，该方法选择模拟器计算空间的整体模型的对称面为PMC面，并根据该对称面，建立所述整体模型的一半模型；a、设置PMC面与UPML层相交处的介质为理想磁导体；b、在非UPML处，PMC面上的切向电场迭代时，若使用到所建立的一半模型以外的空间的磁场，则用与PMC面对称的计算空间的磁场的负值替代；所建立的一半模型以外空间的法向电场直接赋值为0；c、同轴线激励源处的磁场迭代时，若使用到所建立的一半模型以外的空间的电场，则用与PMC面对称的计算空间的电场替代；在非激励源处且非UPML处，所建立的一半模型以外空间的切向磁场直接赋值为0。

摘要： 本发明涉及一种基于电磁场时域有限差分法的模拟电磁参数方法，用于建筑体的雷电电磁脉冲防护，包括如下步骤：获取第一参数组，根据所述第一参数组生成所述建筑体的模拟三维空间；获取第二参数组，根据所述第二参数组对所述模拟三维空间进行网格划分，得到模拟三维网格空间；获取第三参数组，根据所述第三参数组确定雷电通道在所述模拟三维网格空间内的相对位置参数；获取第四参数组，根据所述第四参数组及所述相对位置参数，利用麦克斯韦方程计算预定时空范围内的电磁参数。上述基于电磁场时域有限差分法的模拟电磁参数方法的有益效果是：可通过计算机模拟建筑体周边的电磁参数，并针对模拟电磁参数对雷电电磁脉冲进行防护设计。

摘要： 本发明涉及一种时域信号特征卷积神经网络的双端口模拟电路单故障判断算法，该方法基于时域信号特征和卷积神经网络(CNN)判断双端口网络模拟电路故障，包括以下步骤：S1、采集不同工作状态下对象电路的激励输入和输出响应的时域信号，经过简单截断处理后成为1*N或2*N的时域信号序列；S2、设计卷积神经网络，将上述时域信号序列直接输入到卷积神经网络中进行训练与调试，最终建立一个从原始输入时域信号到双端口模拟电路单故障识别期望输出之间的数学映射模型；S3、实时采集实际时域信号并输入到训练好的卷积神经网络中，端到端实现故障识别功能。本发明省去信号预处理环节，直接处理含噪时域信号，能够准确快速地识别和定位模拟电路中的结构性故障和参数变化型故障，获得满足工程需求的解算结果。

摘要： 一种被配置成计算矩阵乘法和加法计算的电路，包括：数字‑时间转换器，其被配置成接收数字输入，并且输出与所述数字输入成比例且在与参考时间相关联的时域中被调制的信号；存储器，其包括交叉开关网络，其中所述存储器被配置成从数字‑时间转换器接收所述时间调制信号，并且输出响应于所述时间调制输入信号和交叉开关网络的网络权重而缩放的加权信号；以及输出接口，其与交叉开关网络进行通信，并且被配置成接收其加权输出信号并且使用时间‑数字转换器来输出与至少所述参考时间成比例的数字值。

摘要： 本发明公开了一种基于时域高阶有限差分法的高精度波场数值模拟方法,包括以下步骤：S1.在波场方程的基础上，对空间2M阶展开，发展得到的传统时间二阶空间高阶的有限差分方法；S2.基于均匀网格有限差分方法以及Taylor公式，对二阶时间导数进行N阶精度的展开，得到奇数时刻时间高阶差分求解公式,并将奇数时刻时间高阶有限差分表示；S3.基于均匀网格有限差分方法以及Taylor公式，对二阶时间导数进行N阶精度的展开，得到偶数时刻时间高阶差分求解公式,并将偶数时刻时间高阶有限差分表示；S4.对波场模拟奇数时刻和偶数时刻有限差分方法进行奇偶加权处理。本发明在保证高稳定性的同时有效的压制了频散，可提供精确稳定的波场模拟结果。

摘要： 本发明属于专用集成电路设计技术领域，尤其是涉及一种多输入时域模拟信号宽度量化器。该设计面向时域模拟计算，通过采用一对MOM电容循环充放电，将时域模拟量转换到电荷域中，消除了脉冲边沿带来的“0，1”误差，并且不依赖于高频采样时钟，大幅减少了功耗。电路包括：可控放电单元簇，采样电容充放电控制，整数累加器和MOM采样电容，反馈型放电单元控制电压生成器，剩余电荷量化器。多路时域脉冲同时对同一个采样电容放电，直接实现了时域脉冲在模拟域上的相加，并且减少了放电单元的局部工艺波动，通过反馈型控制电压生成器，将放电单元的放电速度固定到一定的倍数，实现了对不同路脉冲量化的加权，进一步提升了量化器的精度。