摘要：该文提出的表贴磁极永磁电机考虑周期/半周期性边界条件的子域模型,为舰船大容量直驱多相永磁推进电机的设计优化提供一种快速、高效的工具。介绍周期性边界条件和半周期性边界条件的原理及实现方法,并将其应用到基于等效面电流的子域模型中求解电机气隙磁场,而后通过有限元仿真验证了解析计算的准确性。对比3种求解域下子域模型中谐波系数矩阵的维数和求解速度,表明考虑周期/半周期性边界条件的子域模型在保证结果精度的前提下,能大幅降低矩阵维数,并显著减少求解时间。对实验样机进行空载和负载实验,空载反电势与负载转矩实验结果与解析结果吻合较好,进一步说明了周期/半周期性边界条件下所用子域模型的正确性。

摘要：射流是一种有效的强化传热方式,随着微机械的快速发展近年来受到了广泛的关注。该文用实验和数值计算的方法研究了周期性边界条件下射流冲击形状记忆合金表面的温度场瞬态分布规律。主要分析了射流速度、喷距以及射流周期对驻点以及附壁射流区温度分布规律的影响。结果表明,射流速度越大、喷距越小、射流周期越长,形状记忆合金温度的波动范围也就越大,而且其表面温度在交变的冷热射流作用下也呈现一个明显的周期性变化规律。对比发现,表面温度波动范围完全超过了形状记忆合金的滞后温差。实验与数值计算结果吻合较好,研究结果对于以形状记忆合金作为热驱动元件的设计具有一定的指导意义。

摘要：湿气增压是气田低压高含水开发阶段的常规工艺,由于湿气中溶解盐的存在,现场离心压缩机叶轮结盐问题突出,有必要开展其内部多相流动耦合研究。传统的离心压缩机叶轮内部流动研究通常是对整个叶轮进行网格划分,计算负荷大,多相流动研究难以实现,且无实验数据对比验证。以Eckardt叶轮为研究对象,采用周期性边界条件以单个流道为计算区域,对叶轮内部流动情况进行数值模拟,并与实验数据进行对比分析。结果表明:周期性边界条件模型能够准确地反映叶轮内部的实际流动情况,如二次流分布、射流尾迹的产生与发展等,因而为后续研究叶轮内部复杂流动耦合问题奠定了基础。

摘要：在混凝土计算均匀化的研究工作中,与Dirichlet和Neuman边界条件相比,周期性边界条件因其计算结果精度高的优点得到广泛应用.但是,对于水工混凝土而言,其细观数值模型结构复杂,单元节点众多,使得周期性边界条件的施加成为一个难题.为此,本文基于周期性边界条件理论以及有限元计算软件平台ABAQUS,提出了水工混凝土细观分析周期性边界条件自动施加方法.最后,在3种不同工况下,使用本文方法对混凝土细观数值模型施加周期性边界条件.结果表明,3种工况下,混凝土数值模型的变形和应力分布均符合周期性边界条件的特征,即位移连续和应力连续,验证了本文所提出的周期性边界条件自动施加方法的正确性.

摘要：本文设计了金属界面的圆弧弯曲模型，并且将固体的平移周期性边界条件，经过适当的数学处理成功应用到材料的界面弯曲模型中，解决了在动态下不能使用静态平移周期性边界条件的问题，克服了硬边界条件的不足之处．在弹性区内所得到的结论与虎克定律符合得很好．

摘要：通过材料内侧孔壁的边界条件和单胞的周期性边界条件,可以得到材料的细观性能,并通过材料的总体均匀化本构关系得到材料在面内和面外的宏观均匀化模量参数.所计算的均匀化模量与其他数值及解析模拟得到的结果非常吻合.由于省去了有限元法中对于细观结构的网格划分和前后处理等过程,本文提出的方法在计算效率方面有了明显的提高.此外,对于含有两种不同孔隙体积比的多孔金属材料的初始屈服面进行了预测.以上结果显示,本文所提供的方法可以为工程人员进行多孔材料的模拟和设计提供有效的理论依据.

摘要：对多孔材料进行有限元建模通常需要极其精细的网格,因而采用直接数值模拟方法有着非常高的建模和计算的成本.传统的一阶计算均匀化框架局限于宏观特征长度远远大于非均质性所在尺度特征长度的问题.为此,本文基于微态多尺度理论,提出多孔材料的微态多尺度计算方法,并应用商业软件MATLAB实现微态多尺度计算均匀化框架.理论上,引入运动场分解,并将宏-微观能量等效通过Hill-Mandel条件自然地联系起来,进而导出宏-微观控制方程.算例结果表明,微态多尺度分析方法拥有较高的计算精度与计算效率.该方法具有良好的通用性,能够为多孔材料的设计和实际工程应用提供有力工具.

摘要：提出一种ANSYS分析Love波传感器性能的有限元方法。根据Love波传感器的特点,施加一维近似假设和周期性边界条件建立了由压电基片,金属电极和波导层组成Love波传感器的三维有限元分析模型,并在此模型分析结果基础上提取结构的特征频率。一方面运用开路和短路条件下的特征频率来计算机电耦合系数,另一方面结合微扰理论的计算得到器件的质量灵敏度。最后通过这两个参数来选取波导层厚度,使器件达到最优的性能。在不同的波导层厚度情况下,计算了SiO_2/ST-90°X石英和SiO_2/36°Y-X LiTaO_3两种结构Love波传感器结构的仿真结果,得到了这两种结构的波导层最优的厚度分别为0.11λ和0.2λ。与已报道的文献和实验的结果对比,本文所采用的方法明显优于传统的均匀层状结构理论分析的结果,通过仿真不同结构和材料参数的器件性能,有效地指导Love波传感器的设计。

摘要：在直线加速器加速管的设计中,腔间耦合系数是一个关键参量,它的误差是影响场分布误差的主要因素.准确计算耦合系数,对于腔间耦合孔几何参数的设计十分重要.目前,采用电磁场计算软件进行数值模拟是计算耦合系数的主要方法.文献调研发现,使用MAFIA程序计算耦合系数,对于单周期的盘荷波导结构,根据MAFIA程序内部电(磁)边界条件和周期性边界条件,对应两者有行波模拟、驻波模拟两种方法计算色散曲线.本文结合这两种方法,对计算双周期加速结构耦合系数的方法进行了探索,它们可得到相近的结果,与实验测量值的差别小于15%.

摘要：根据细编穿刺复合材料的细观和微观结构,分别建立了纤维束和细编穿刺单胞有限元模型。采用周期性非绝热温度边界条件,计算了纤维束和材料整体的等效热导率。计算结果与经验公式比较,具有高度的一致性。在此基础上,进一步研究了纤维体积分数、基体和纤维热导率对材料热导率的影响。结果表明,随着纤维含量的增加,材料两个方向热导率均有不同程度的下降,且差异逐渐减小,且基体对热导率影响作用较大。文中采用的模型和周期性边界条件与理论预期符合较好,为材料热学和热力耦合问题的分析提供了有用参考。