摘要：对燃烧室壳体构件进行优化设计,是改善应力集中状况、防止热变形损伤、提高其承载能力的重要措施。在燃烧室壳体构件优化设计中,本文建立了轴对称构件的边界元全解析敏度分析技术,并将该技术与通用的形状优化设计算法相结合,对燃烧室壳体中的某一平面应力下的构件进行形状优化设计。在优化燃烧室壳体构件时,用加权求和法处理该构件的多目标问题,最后获得满意的结果。

摘要：基于多孔介质流体动力学理论和边界元法原理,构建了填埋气运移边界元数值模型,进行填埋场内部填埋气的运动规律研究;通过与理想条件下的解析解对比分析,检验了该边界元数值模型方法本身;进行了垂直抽气井设施的填埋场实例气体运动数值模拟,得到了填埋场内部填埋气体的压力分布情况,由此确定了集气井的影响范围.模型精度分析和模型验证结果表明,该模型与解析解的平均相对误差在3%以下,与实测数据的平均相对误差均在10%左右,具有较高的精度;抽气井模拟结果表明,该模型可应用于填埋场气体运移的模拟预测和现场分析,能够为填埋场释放气体控制系统设计和优化提供理论依据.

摘要：针对结构和外声场相互作用的声振强耦合系统,建立了基于混合有限元-边界元的多材料拓扑优化设计方法。为处理优化过程中声振耦合面的变化,设置固定的虚拟界面将计算域划分为有界域和无界域,分别由混合位移-压力有限元方法(混合有限元方法)和边界元方法进行离散。运用混合有限元方法能够避免对声振耦合面的显式表征,且能使有限元与边界元离散交界面固定不变,有效减少计算成本。运用有序固体各向同性材料惩罚模型,建立单一设计变量下的多材料拓扑优化模型。以结构的辐射声功率级作为优化的目标函数,并采用伴随变量法进行灵敏度分析,最后通过移动渐进线优化算法对优化问题进行求解。通过基于Heaviside函数的分段投影密度滤波器进行优化后处理,得到数值稳定的多材料优化设计。数值模拟表明,该研究建立的多材料优化方法不仅具有高优化灵活度,同时可以降低声振耦合系统的辐射声功率级,是一个有效的拓扑优化方法。

摘要：站场埋地管网众多,干扰和屏蔽现象严重;庞大接地网的存在使阴极保护电流流失严重。针对这些问题,建立埋地管道阴极保护电位分布的数学模型,并采用边界元算法进行离散。设计实验,测试埋地管道阴极极化曲线,并采用分段线性法进行处理。采用基于边界元法的大型数值模拟软件BEASY对某一区域站场进行阴极保护设计,考虑了3种阴极保护方式:牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护、牺牲阳极和外加电流联合阴极保护。研究结果表明:边界元算法是解决埋地管道阴极保护问题的有效工具。采用牺牲阳极和外加电流联合阴极保护可以有效地解决2个问题;采用牺牲阳极保护所需阳极数量太多,工程上难以实施;采用外加电流阴极保护使得整个埋地管网电位分布不均匀。

摘要：通过灵敏度分析可以对由结构修改而引起的局部或全部结构状态特性的变化做出估计,为设计指明方向。对结构-声学优化设计中的构形灵敏度进行研究,利用有限元、边界元数值计算方法获得辐射声压关于组合结构各构件旋转角度的半解析声学构形灵敏度公式,扩大了声学灵敏度的范畴。该声学灵敏度公式可以用来预测结构组合方式的改变而导致的空间声学量的改变。对该灵敏度公式进行数值计算,与传统有限差分法对比,证明了本文方法的正确性。

摘要：讨论了三维弹性连续体应力集中极小化的形状优化问题。边界元法作为应力分析工具，解析法或差分法计算应力敏度，用约束变尺度优化算法进行优化。根据形状优化的特点，给出了提高求解形状优化问题数值方法效率的措施：用子结构技术，节省了应力重分析时的计算机时；用选主元三角分解法方程组，使解析敏度分析时不解方程组。所编程序实用于分布载荷作用下的一般三维弹性连续体构件的应力集中最小的形状优化问题。该算例为轴类零件，用三次样条函数描述待优化边界的母线，并将其插值样点的坐标作为设计变量。待优化边界光滑，设计变量少。算例结果表明：优化结果正确，应力集中显著降低，程序运行稳定、高效和可靠。

摘要：特高压直流换流站阀厅金具表面场强的精确计算对于阀厅和金具的设计具有重要的指导意义,但由于阀厅内部设备众多、结构复杂,金具几何建模和表面电场数值求解存在较大困难。为准确计算阀厅金具表面场强,首先采用Pro/E建立了±800 kV阀厅金具的全尺寸模型,并通过ANSYS进行离散剖分;然后通过PSCAD仿真金具关键部位的瞬时电压分布,作为场计算的边界条件;最后采用伽辽金边界元法对阀厅金具表面电场进行数值分析,该方法大大降低了剖分难度和计算代价。计算结果表明,在该设计方案下,阀厅金具表面场强最大位置出现在低压端B相连接管母处,最大值为14.7 kV/cm,低于起晕场强限值。仿真结果为阀厅及金具设计提供了参考依据。

摘要：针对传统边界元法计算量大、计算效率低的问题,以三维弹性静力学的边界元法为对象,将基于CUDA的GPU并行计算应用到其边界元计算中,提出了基于CUDA架构的GPU并行算法.该算法首先对不同类型的边界元系数积分进行并行性分析,描述了相关的GPU并行算法,然后阐述了边界元方程组的求解方法及其并行策略.实验结果表明,文中算法较传统算法具有显著的加速效果.

摘要：针对工程广泛应用的圆柱壳结构,首次运用解析法探讨了边界元软件Sysnoise两种加载方式-基于单元(Element)加载和基于节点(Node)加载-对声辐射影响,以及两种加载方式在网格加密情况下的收敛性问题。得到一些对工程计算的有益结论:①基于单元(Element)加载方式得到的结果要好于基于节点(Node)加载方式;②基于单元(El-ement)加载方式网格加密时收敛到解析解,而基于节点(Node)加载方式网格加密后,不一定得到收敛结果。

摘要：在半导体高压终端研究中，重要的工作之一是终端电场电位分析。国内外以往报道的JTE分析结果除采用解析方法外，数值方法主要采用差分或有限元法。作者利用边界元数值技术，采用“边界元临界电场分析法”，用自主开发的统一的边界元终端分析软件，从新的角度，以单区、双区JTE为例，详细讨论了新的边界元分析法，研究了极值电场分布等情况，得到了物理概念清晰，描述较准确而又简明直观的优化结果。边界元算法独特，优点显著。现有程序不但可用于JTE终端优化分析设计，还可直接用于场板、JTE加场板等终端结构场分析。