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World File Search System数值模拟
桩基设计的数值模拟与优化
随着城市人口的增长，地下轨道交通已成为主要交通方式之一[1]。作为地下轨道交通的交通枢纽，地铁站大多位于人口密集、地形复杂的城区，施工期间地表沉降是地铁站常见的问题之一[2-4]。地铁车站往往具有深厚的桩基础，这会阻碍地铁、管道等地下结构的建设[5]。许多工程，包括高层建筑，都建设了桩基础。但目前桩基础托换研究主要集中在托换方案的布置与优化，对相应的压力切换机理及其对地铁隧道生产的影响研究较少。此外，隧道生产会扰动桩基础的竖向摩阻及其整体抗力能力。
先进电池管理系统：控制建模与数值模拟
摘要 — 电池管理系统 (BMS) 依赖于经验模型，即等效电路模型，这得益于其数学简单性和低计算负担。然而，经验模型需要经过大量的校准工作，而且它们缺乏跨化学性质的可转移性。此外，无法预测电化学内部状态和考虑退化动态通常会导致电池系统可用性不佳，可能导致不准确的健康状态 (SOH) 估计随时间而变化。一种能够观察和控制电池系统内部变量的先进 BMS 设计对于克服这些限制至关重要，从而为快速增长的能源市场提供持久、更安全且具有成本效益的电池系统。基于物理的电池模型已被视为适合集成到下一代 BMS 中的建模框架之一。在基于模型的估计中，可用的输入/输出传感器信息（例如电流、电压和温度）与电池动态的数学表示一起用于估计内部状态。本教程的目的是回顾基于物理的电池模型的实施挑战，并概述最新的研究趋势，重点关注面向先进 BMS 的基于物理的电池模型硬件实现的数值算法和观察器设计。
用于激光金属沉积过程数值模拟的耦合多相拉格朗日-欧拉流体动力学框架
摘要 我们提出了一个计算流体动力学 (CFD) 框架，用于对 3D 打印中的激光金属沉积 (LMD) 过程进行数值模拟。该框架综合了数值公式和求解器，旨在提供足够详尽的过程场景，其中载体气体被建模为欧拉不可压缩流体，在 3D 打印室内传输金属粉末，这些粉末被跟踪为拉格朗日离散粒子。基于来自激光束和加热基板的热源，开发了粒子模型，使其也通过热传递与载体气体相互作用，并根据粒子液体质量分数的增长规律在熔化相中演变。采用增强型数值求解器，其特点是改进的牛顿-拉夫森方案和用于跟踪粒子的并行算法，以获得数值策略的效率和准确性。从研究整个 LMD 过程的优化设计的角度出发，我们提出了一种敏感性分析，专门用于评估流入速率、激光束强度和喷嘴通道几何形状的影响。此类数值计算是使用 deal.II 开源有限元库开发的内部 C++ 代码执行的，并可在线公开获取。
结合数值模拟、人工智能和智能采样算法建立替代模型并计算城市隧道失效概率
摘要：当需要用概率方法评估城市隧道与邻近结构的相互作用时，计算能力是数值模型面临的重要挑战。因此，即使样本数量较少，智能采样算法也可以成为获得结果领域更好知识的盟友。无论如何，当采样有限时，风险评估也会受到限制。在这种情况下，人工智能 (AI) 可以通过插入结果并快速生成更大的样本来填补风险分析中的一个重要空白。人工智能算法的目标是找到一个近似函数（也称为替代模型），该函数可以重现原始数值模拟行为并且可以更快地进行评估。该函数是通过在智能采样技术获得的特殊点执行多次模拟来构建的。本文使用了一个假设案例来验证方法建议。它涉及一条深度约为三倍直径的隧道的连续挖掘，与一座七层楼的建筑物相互作用。首先，对三维数值模型 (FEM) 进行确定性求解，然后对其域和网格进行细化。之后，从 FEM 软件中以数值方式获得另外 170 个解决方案，并对所涉及的随机变量进行策略性抽样。接下来，基于 31 种人工智能技术，评估哪些变量对于预测周围建筑物地基元件的垂直位移量级最重要。然后，一旦选出了最重要的变量，就再次对 31 种人工智能技术进行训练和测试，以确定 R 平方最小的技术。最后，使用这种最佳拟合算法，可以使用大量样本（大小约为 10 7 ）来计算失败的概率。这些样本用于说明简单蒙特卡罗抽样 (MC) 和拉丁超立方抽样 (LHS) 的收敛性。本文的主要贡献是方法论上的；因此，该新程序可以汇总到与隧道相关问题相关的最先进的风险评估方法中。
直接能量沉积过程中熔池动态分析的数值模拟
图2为直接能量沉积过程中单通道单层熔覆层的外观图及相应时刻的熔池XZ截面和YZ截面图（红色虚线框内为XZ截面，黑色虚线框内为YZ截面）。从图2（a）可以看出，t=0.13时基体处于预热状态，这是为了保证粉末颗粒在熔池中初步完全熔化。由图可知，热源作用于基体时，基体受热比较均匀，热影响区具有很高的对称性，说明高斯热源在数值模型中具有良好的效果。随着金属粉末颗粒进入熔池，熔覆层逐渐形成，熔池最高温度可达3000K左右，如图2（b）所示。
激光粉末床熔合制造的 625 合金残余应力的数值模拟和同步衍射测量
金属增材制造部件中的残余应力是一个众所周知的问题。它会导致样品在从构建板上取出时变形，并且对疲劳产生不利影响。了解打印样品中的残余应力如何受到工艺参数的影响对于制造商调整工艺参数或部件设计以限制残余应力的负面影响至关重要。在本文中，使用热机械有限元模型模拟增材制造样品中的残余应力。材料的弹塑性行为通过基于机制的材料模型来描述，该模型考虑了微观结构和松弛效应。通过将模型拟合到实验数据来校准有限元模型中的热源。将有限元模型的残余应力场与同步加速器 X 射线衍射测量获得的实验结果进行了比较。模型和测量的结果显示残余应力场具有相同的趋势。此外，结果表明，随着激光功率和扫描速度的改变，所产生的残余应力的趋势和幅度没有显著差异。2022 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可协议开放获取的文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。
吸湿添加剂改性硫酸镁热化学材料构建及低温储能传热数值模拟
目前，已经设计了多种储热技术，以匹配系统。1,2这些技术通常可分为三大类：显热储热、潜热储热和热化学储热。7-11但前两种技术更容易损失守恒的热能，因此不适合长期储热。12在这些技术中，热化学储热利用可逆化学反应释放和储存热量，由于其良好的储热密度，热能利用效率最高。13因此，可以研究大量材料用于广泛工作温度范围内的热化学储热。12-19Kubota等人9,20将多孔碳和吸湿材料与氢氧化锂（LiOH）制成低温储能材料，储热性能明显提高。这项研究证明
具有一系列磁通量分布的太阳爆发基本机制的数值模拟
太阳喷发是日冕磁场能量的爆炸性释放，表现为太阳耀斑和日冕物质抛射。观测表明，喷发区的核心往往是剪切磁拱，即单一的双极结构，特别是在光球层，相应的磁极性沿强梯度极性反转线（PIL）拉长。什么机制会在单一双极场中触发喷发，以及为什么强PIL的场有利于产生喷发，目前仍不清楚。最近，我们利用高精度模拟，建立了太阳喷发的基本机制，即光球层准静态剪切运动驱动的双极场形成内部电流片，随后快速磁重联触发和驱动喷发。这里我们结合理论分析和数值模拟，研究了不同光球磁通分布即磁图下的基本机制的行为。研究表明，不同磁图的双极场在连续剪切下都表现出类似的演变——从磁能的缓慢储存到快速释放——这符合基本机制并证明了所提出机制的稳健性。此外我们发现具有较强PIL的磁图产生较大的喷发，关键原因是具有较强PIL的剪切双极场可以实现更多的非势能，并且它们的内部电流片可以在较低的高度形成较高的电流密度，从而可以更有效地重联。这也为在具有强PIL的活跃区域中观测到的喷发提供了可行的触发机制。
激光定向能量沉积的粉末尺度多物理场数值模拟黄辰阳，陈嘉伟
摘要 激光定向能量沉积（L-DED）作为一种同轴送粉金属增材制造工艺，具有沉积速率高、可制造大型部件等优点，在航空航天、交通运输等领域有着广泛的应用前景。然而，L-DED在金属零件尺寸和形状的分辨方面存在工艺缺陷，如尺寸偏差大、表面不平整等，需要高效、准确的数值模型来预测熔覆轨道的形状和尺寸。本文提出了一种考虑粉末、激光束和熔池相互作用的高保真多物理场数值模型。该模型中，将激光束模拟为高斯表面热源，采用拉格朗日粒子模型模拟粉末与激光束的相互作用，然后将拉格朗日粒子模型与有限体积法和流体体积相结合，模拟粉末与熔池的相互作用以及相应的熔化和凝固过程。
脑组织中电扩散和水运动的精确数值模拟
离子电扩散和水运动的数学建模正在成为一种强有力的研究途径，为大脑稳态提供新的生理学见解。然而，为了提供可靠的答案和解决争议，预测的准确性至关重要。离子电扩散模型通常包括非线性和高度耦合的偏微分方程和常微分方程的非平凡系统，这些方程控制着不同时间尺度上的现象。在这里，我们研究与近似这些系统相关的数值挑战。我们考虑了一个脑组织电扩散和渗透的均质模型，并提出和评估了不同的相关有限元分裂方案的数值特性，包括理想场景和皮质扩散抑制 (CSD) 的生理相关设置的准确性、收敛性和计算效率。我们发现，对于具有平滑制造解决方案的问题，这些方案在空间中显示出最佳收敛率。然而，生理 CSD 设置具有挑战性：我们发现 CSD 波特性（波速和波宽）的精确计算需要非常精细的空间和精细的时间分辨率。