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考虑土颗粒微细观运动的多尺度耦合有限元分析方法

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岩土力学 2021年第4期42卷 1186-1199页

作者：刘嘉冯德銮中交湾区(广东)投资发展有限公司广东广州510000 广东工业大学土木与交通工程学院广东广州510006

土体是一种多相碎散性颗粒材料,具有显著的非均匀非连续力学特性。建立在单一宏观尺度上的经典弹塑性有限元法忽略了土体微细观尺度上的控制机制,不能模拟和预测土体跨尺度层次演化的变形-破坏过程。为研究土体微细观尺度上的物理细节... 详细信息

土体是一种多相碎散性颗粒材料,具有显著的非均匀非连续力学特性。建立在单一宏观尺度上的经典弹塑性有限元法忽略了土体微细观尺度上的控制机制,不能模拟和预测土体跨尺度层次演化的变形-破坏过程。为研究土体微细观尺度上的物理细节和运动特征对宏观力学响应的影响规律,基于多尺度分层次的土体胞元模型,建立考虑土颗粒转动自由度的多尺度耦合颗粒微转动理论,并编制相应的颗粒微转动理论多尺度耦合有限元程序,对地基塑性区的开展深度进行模拟和预测。结果表明:颗粒微转动理论能有效地实现土颗粒微细观运动细节与土体宏观力学响应的跨尺度耦合关联,且可有效地克服经典有限元法的病态网格依赖性问题;土颗粒的转动位移主要集中在地基塑性区范围内,颗粒转动位移最大值为4°;地基塑性区的开展深度随地基土的颗粒粒径和弹性模量的增加而增大。地基塑性区跨尺度演化的微细观物理机制可解释为:土颗粒的微观转动削弱了颗粒之间应变的传递能力,进而形成塑性应变的集中和发展,最终导致地基的塑性区贯通而发生破坏。

关键词：土力学地基塑性区多尺度耦合土颗粒转动有限元模拟

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核反应堆热工水力多尺度耦合模拟初步研究

核动力工程 2010年第S1期31卷 11-15页

作者：刘余张虹贾宝山清华大学工程物理系北京100084 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术国家级重点实验室成都610041

近年来,核反应堆安全分析越来越多地强调分析的精细化和真实性,国际上提出了热工水力多尺度耦合模拟研究。该方法包括系统、部件和局部3个尺度,通过一定的耦合方法将3者有机地结合到一起。采用类似的思路,本文提出了基于RELAP5、COBRA4... 详细信息

近年来,核反应堆安全分析越来越多地强调分析的精细化和真实性,国际上提出了热工水力多尺度耦合模拟研究。该方法包括系统、部件和局部3个尺度,通过一定的耦合方法将3者有机地结合到一起。采用类似的思路,本文提出了基于RELAP5、COBRA4和CFX的多尺度耦合程序框架,完成了程序开发的前期工作,并通过2个简化问题的测试计算,对耦合程序进行了阶段性的验证。

关键词：多尺度耦合耦合方法 RELAP5/COBRA4/CFX

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数值反应堆多物理多尺度耦合技术进展研究

核动力工程 2021年第5期42卷 1-7页

作者：刘晓晶谢秋霞柴翔程旭上海交通大学核科学与工程学院上海200240

介绍了数值反应堆的基本概念,详细调研了国际上针对数值反应堆开展的研发项目,如轻水堆先进仿真联盟(CASL)、欧洲核反应堆仿真通用平台(NURESIM)和核能先进仿真与建模(NEAMS)项目,总结了多物理耦合及多尺度耦合技术的国内外研究现状,并... 详细信息

介绍了数值反应堆的基本概念,详细调研了国际上针对数值反应堆开展的研发项目,如轻水堆先进仿真联盟(CASL)、欧洲核反应堆仿真通用平台(NURESIM)和核能先进仿真与建模(NEAMS)项目,总结了多物理耦合及多尺度耦合技术的国内外研究现状,并结合研究现状指出材料腐蚀行为与流动传热、中子物理共同作用下的多物理耦合机理、基于统一网格求解的高保真耦合程序开发是数值反应堆技术发展的重点方向。

关键词：数值反应堆多物理耦合多尺度耦合

基于WRF与CFD的复杂地形风场多尺度耦合模拟分析

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华南理工大学学报（自然科学版） 2021年第5期49卷 65-73,83页

作者：杨易谭健成金博崇刘慕广华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

在超高层建筑结构抗风研究中,风场的准确模拟是重要的前提条件。文中综合利用WRF(中尺度天气预报)模式可以模拟高空大气环流、小尺度CFD模拟具备高时空分辨率的特点,选取深圳气象塔周边地带作为一典型丘陵地貌风场研究区域,基于四维数... 详细信息

在超高层建筑结构抗风研究中,风场的准确模拟是重要的前提条件。文中综合利用WRF(中尺度天气预报)模式可以模拟高空大气环流、小尺度CFD模拟具备高时空分辨率的特点,选取深圳气象塔周边地带作为一典型丘陵地貌风场研究区域,基于四维数据同化(FDDA)技术的WRF模式,以及平衡态大气边界层CFD模拟,进行这一复杂地形局部风场的多尺度耦合仿真分析。风场仿真结果验证了WRF模拟中AN(分析松弛法)与SAN(近地面分析松弛法)同化方案的适用性,相对而言,AN方案模拟精度更高;相较单一的中尺度WRF模拟,WRF-CFD多尺度耦合模式结果与气象实测数据更吻合,表明多尺度耦合模拟中,由于中尺度WRF模式可为小尺度的CFD模型提供更准确的入口边界条件,并通过网格嵌套实现边界层内的降尺度精细化模拟,从而可以提升风场本身的模拟精度。基于WRF-CFD边界层风场的多尺度耦合模拟将是提高高层建筑结构风效应模拟分析精度的有效途径。

关键词：大气边界层风场 WRF模式 CFD 复杂地形四维数据同化技术多尺度耦合

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多尺度耦合现象:挑战和机遇

自然科学进展 2004年第2期14卷 121-124页

作者：何国威夏蒙棼柯孚久白以龙中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100080

以力学学科的两个重要方向——流体湍流和固体破坏为例,解释了多尺度耦合现象。这类现象的本质是不同尺度上物理的多样性和强耦合,动力系统理论和统计力学为这类现象的研究提供了基本的方法。这种对不同现象中多尺度问题强耦合本质的统... 详细信息

以力学学科的两个重要方向——流体湍流和固体破坏为例,解释了多尺度耦合现象。这类现象的本质是不同尺度上物理的多样性和强耦合,动力系统理论和统计力学为这类现象的研究提供了基本的方法。这种对不同现象中多尺度问题强耦合本质的统一处理可能蕴涵着新的学科生长点。

关键词：多尺度耦合流体湍流固体破坏统计力学动力系统理论

多尺度耦合方法及其在高聚物材料加工中的应用展望

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玻璃钢／复合材料 2007年第4期 45-47,52页

作者：张靠民上官林建申长雨郑州大学橡塑模具国家工程研究中心郑州450002

跨长度和跨层次现象以及相应的多尺度耦合反映物质世界的基本性质及多学科交叉的内禀特征,具有极其丰富的科学内涵。在材料设计及加工成型过程的模拟仿真中采用多尺度耦合方法具有极为重要的理论和工程意义。本文介绍了材料科学中多尺... 详细信息

跨长度和跨层次现象以及相应的多尺度耦合反映物质世界的基本性质及多学科交叉的内禀特征,具有极其丰富的科学内涵。在材料设计及加工成型过程的模拟仿真中采用多尺度耦合方法具有极为重要的理论和工程意义。本文介绍了材料科学中多尺度的时空性质,各个不同尺度上的相关研究方法和建立多尺度耦合模型的基本思想;指出高聚物成型加工中采用多尺度研究方法的研究前景,并简要介绍短纤维复合材料的注射成型填充过程中双尺度多耦合模型的建模过程。

关键词：多尺度耦合多尺度模型短纤维复合材料复杂系统多尺度均匀化算法

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一种跨原子/连续介质尺度的多尺度耦合方法

四川大学学报（自然科学版） 2017年第1期54卷 124-130页

作者：盛鹰曾祥国郭杨陈华燕四川大学建筑与环境学院成都610065

基于原子尺度上的分析手段对研究材料变形和失效机理非常重要,且为材料在宏观尺度连续性理论中本构关系的进一步发展奠定了基础.而不同尺度下的连接对揭示材料变形与破坏的多尺度现象具有重要意义.本文建立了一种跨原子/连续介质尺度的... 详细信息

基于原子尺度上的分析手段对研究材料变形和失效机理非常重要,且为材料在宏观尺度连续性理论中本构关系的进一步发展奠定了基础.而不同尺度下的连接对揭示材料变形与破坏的多尺度现象具有重要意义.本文建立了一种跨原子/连续介质尺度的耦合数值模型,采用位移迭代方法对原子与有限元节点进行连接.耦合模型算例中观察到了裂纹钝化和空洞扩张的演化结果,与理论和实验结论相符,表明本文提出的方法和模型的合理性.

关键词：原子连续介质有限元节点多尺度耦合位移迭代

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基于多尺度耦合的密集残差网络红外图像增强

电子测量与仪器学报 2021年第7期35卷 148-155页

作者：李萍刘以安徐安林无锡职业技术学院物联网学院无锡214121 江南大学物联网工程学院无锡214122

为了提升非制冷红外热像仪的图像质量,满足低对比度弱小区域的观瞄与锁定的需求,提出了一种基于多尺度密集残差网络的红外图像超分辨重建模型,该模型的基本框架是通过级联多个残差特征进行学习,以粗到细的方式重建高分辨率图像。首先提... 详细信息

为了提升非制冷红外热像仪的图像质量,满足低对比度弱小区域的观瞄与锁定的需求,提出了一种基于多尺度密集残差网络的红外图像超分辨重建模型,该模型的基本框架是通过级联多个残差特征进行学习,以粗到细的方式重建高分辨率图像。首先提出一种多尺度跨域融合模块,通过对不同感受野的分支结果进行融合,不仅可以融合不同感受野的互补信息,还可有助于提升梯度收敛和特征传输;然后叠加多个跨域融合模块,并采用残差特征学习进行优化,最终学习出高分辨率细节信息。仿真实验结果表明,所提出的超分辨模型能够较好的超分辨重建效果,在微弱结构保持和点目标保持上的性能也更加突出。所提的模型已经在海思嵌入式深度学习平台上实现了高质量的红外增强,具有较高的工程应用价值。

关键词：红外图像图像增强深度学习特征级联密集残差网络多尺度耦合

非能动压水堆热工水力多尺度耦合计算分析研究

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核科学与工程 2018年第5期38卷 763-773页

作者：贾斌马帅史强高新力靖剑平石兴伟环境保护部核与辐射安全中心北京100082

本文为了更加真实准确的模拟非能动核电机组复杂的热工水力工况,提高事故分析计算精度,开展了非能动压水堆热工水力多尺度耦合计算分析研究。首先应用热工水力系统分析程序RELAP5对AP1000机组进行系统建模,并开展冷却剂强迫流动完全丧... 详细信息

本文为了更加真实准确的模拟非能动核电机组复杂的热工水力工况,提高事故分析计算精度,开展了非能动压水堆热工水力多尺度耦合计算分析研究。首先应用热工水力系统分析程序RELAP5对AP1000机组进行系统建模,并开展冷却剂强迫流动完全丧失事故(全失流事故)的分析计算,得到堆芯相关热工水力参数。然后将RELAP5程序的计算结果作为边界条件,分别利用子通道程序COBRA-Ⅳ、计算流体力学程序FLUENT以及基于两个程序的耦合程序对AP1000堆芯组件进行建模,并分别开展全失流事故过程中堆芯热工水力分析计算。最终通过三个程序计算结果的对比,表明应用耦合程序开展堆芯热工水力分析的方法可行,建立的堆芯组件模型合理,计算结果更加接近真实情况,有效减少了单一程序计算的过度保守性。

关键词：非能动压水堆 RELAP5 COBRA-Ⅳ FLUENT 多尺度耦合