基于Matlab PDETOOL的渗流力学可视化教学与上机实验

为提高渗流力学的课堂效率,针对渗流力学学科自身的特点及其在教学实践中普遍存在的问题,提出了将Matlab PDE工具箱引入课堂的教学方法:介绍了利用Matlab中的PDE工具箱(PDETOOL)对渗流力学中经典数学模型进行求解的方法和步骤,归纳了常见的油气渗流数学模型和边界条件,并利用PDETOOL对渗流力学中一源一汇、两源两汇、稳定渗流、弹性不稳定渗流等经典的模型进行了数值模拟,实现了各经典渗流模型压力场、流场的可视化,有利于帮助学生理解流函数、压力波、导压系数等抽象概念,加深学生对压力波传播,不稳定渗流压力衰竭等抽象过程的感性认识,提升学生上课的兴趣和热情;同时提出了在渗流力学教学过程中增设上机实验内容的教学建议,充分发挥可视化教学的优势,为数值模拟、油藏工程等课程打基础,使学生对石油工程整个专业的知识体系产生宏观的认识,提高教学质量。     

介质球在均匀外场中的电场数值模拟

针对均匀电场作用下介质球周围电场分布情况,建立了二维电场数学模型,采用有限差分法,对场域内的Laplace方程和边界条件进行离散化,得到了均匀电场作用下介质球周围及其内部的电势及电场分布的数值解,并从理论上验证了该数值解的准确性。     

船舶水下电场数值模拟

为使教学中的可视化程度进一步加强,采用边界元分析软件BEASY对船舶在海水中由腐蚀产生的水下电场进行数值模拟分析,计算了船体在自然腐蚀和外加电流保护下两种状态下的船身电位分布和船体下方的电场分布。结果表明,对阴极保护系统的输出电流进行调控,能够对船身的腐蚀状况和水下电场信号的强度和分布产生影响,在合理设置的情况下能够抑制船身的腐蚀并减小水下的信号特征,采用beasy对船舶水下电场进行数值模拟能够使参数的调节更加直观,使得计算结果能够即时地跟随参数的变化而变化,有助于增强学生对船舶水下电场的认识和理论水平。     

拉普拉斯变换的数值逆在偏微分方程中的应用

利用拉普拉斯变换的数值逆研究了一类偏微分方程ut（t,x）-∫0^t（t-s）^-1/2uxx（s,x）ds=f（t,x）的数值解。该方法选择适当的n可以达到相当高的精度。本文给出的方法在x方向采用有限元法，t方向用拉普拉斯的数值逆求解。     

介质球在均匀外场中的电场数值模拟

针对均匀电场作用下介质球周围电场分布情况,建立了二维电场数学模型,采用有限差分法,对场域内的Laplace方程和边界条件进行离散化,得到了均匀电场作用下介质球周围及其内部的电势及电场分布的数值解,并从理论上验证了该数值解的准确性。     

一个偏积分微分方程的数值解

x方向采用有限元法,t方向用拉普拉斯的数值逆,求解一个偏积分微分方程的数值解,简便易行,而且该方法选择适当的求导阶数n可以达到所要求的精度。     

微分方程数值解及Matlab实现

实际问题和科学研究中所遇到的微分方程往往很复杂,很多情况下不可能求出它的解析解,只需要数值解,分析了龙格-库塔法的基本原理,并给出了相应步骤、Matlab程序,针对目前比较前沿的脉冲微分方程与时滞微分方程的数值算法进行了设计,运用经典的四阶龙格库塔方法给出了脉冲微分方程和时滞微分方程以及脉冲时滞微分方程数值解法的计算步骤与相应的程序实现.     

雨滴下落的数值模拟

对变质量雨滴的下落过程进行了研究,建立下落雨滴的动力学方程,用理论推导求解析解,并用计算机编程求解数值解,结果表明理论分析与数值结果一致.     

脉冲电场作用下W/O乳状液中水滴变形的数值模拟研究

油包水型乳状液使原油的品质降低,增加原油在收集、储存及运输过程中的负荷。脉冲电场破乳,能有效避免水链形成。对脉冲电场作用下的液滴运动规律进行模拟,建立液滴在脉冲电场作用下的物理模型和乳状液界面动力学模型;研究了脉冲电场中乳状液的电场强度、占空比、介电常数等参数对液滴变形行为的影响;针对脉冲电场中乳状液的电场强度、分散相水滴的受力以及各电场参数,研究水滴变形的作用机理,得到水滴变形速率方程,该方程能够较为客观地反映出脉冲电场作用下水滴的变形规律。     

泥石流模拟实验装置及虚拟仿真平台设计与应用

针对泥石流实验教学需求,该文设计了泥石流室内模拟实验装置用于模拟泥石流的启动、运移和堆积,基于数值模拟软件对实验数值建模和模拟分析,构建泥石流虚拟仿真平台。使用该实验平台对实际泥石流问题进行分析,验证了其实用性。该实验平台可用于地质工程专业学生的课程实验、课程设计、开放性创新实验和毕业设计,培养学生自主设计实验的创新能力和独立完成实验的动手能力。     

基于Matlab的数字信号处理实验仿真系统的实现

针对数字信号处理课程的特点和Matlab软件在可视化编程和数值计算的优势，开发出一套能辅助《数字信号处理》教学的实验仿真系统，既能丰富老师的教学手段，又能提高学生学习质量。     

基于Matlab混沌系统的数值仿真

利用Matlab软件对三个不同的混沌系统进行数值仿真.首先,对Lorenz系统,通过对相应线性化方程特征根的分布理论得出了系统的线性稳定性区域.然后,利用Matlab软件,对三个不同的系统进入混沌状态的过程进行数值仿真,揭示出它们从规则运动转化到混沌运动所具有的普适特征,并给出了它们关于初值敏感性的数值仿真图以及相应的Matlab程序.本研究成果有助于理解最终的混沌状态的性质.     

带电圆环的Matlab可视化电场解析及模拟

运用matlab采用解析计算和积分计算两种方法研究带电圆环电势电场的可视化,分析了电势和电场在空间的分布图。     

基于Matlab的静电场电场线和等势线(面)的数值模拟

利用Matlab软件模拟描绘了静电场的电场线和等势线(面),以电偶极子、均匀带电线段和等量异号平行直线电荷为例,导出了电场线和等势线方程并给出了数值模拟的相应结果,使教学内容更形象和直观,也更深刻地揭示了物理现象的内涵。     

The MATLAB Simulation of Plotting the Electric Field Experiment

设计了应用MATLAB对两个点电荷的电场强度和电势进行模拟的实验,对电场和电势的数值进行计算,绘制出相应电场线和等势线的图形。     

基于Matlab仿真的自动控制原理实验教学改革

针对自动控制原理实验教学中存在的问题,进行了实验内容的优化和模式的改革。在内容方面,基于Matlab仿真进行科学运算数据,绘制仿真曲线,设计控制器或校正器。在实验中建立控制系统,易于修改参数,直观及时得到实验结果。在实验模式方面,将实验分为基础理论型,验证结论型和项目设计型等三种类型。在实验教学中,教师角色转变,以学生为中心,注重实验原理,注重提出问题。重视学生的实验过程,遵循学生的认知习惯,注重学生的动手能力。该实验教学模式能够明显提高学生的控制系统仿真和设计能力,具有较好的操作性和适用性。     

感生电场实验研究

利用测量感生电动势的方法来研究螺线管内部的感生电场之分布。