吉林大学学报(工学版) ›› 2014, Vol. 44 ›› Issue (4): 1031-1036.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201404020

• • 上一篇    下一篇

基于通量分裂的一阶迎风差分格式在传输线分析中的应用

高印寒, 王天皓, 杨开宇, 张俊东, 金宇, 赵竟园   

  1. 1.吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室, 长春 130022;
    2.吉林大学 仪器科学与电气工程学院, 长春 130061
  • 收稿日期:2013-10-24 出版日期:2014-07-01 发布日期:2014-07-01
  • 通讯作者: 杨开宇(1971-), 男, 副教授.研究方向:汽车电子, 电磁兼容及车辆测试技术.E-mail:yangky@jlu.edu.cn
  • 作者简介:高印寒(1951-), 男, 教授, 博士生导师.研究方向:车辆测试技术及仪器.E-mail:yinhan@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    高等学校博士学科点专项科研基金项目(20110061110059); 吉林省科技发展计划重点项目(20110326)

Application of first-order upwind difference scheme based on flux splitting method in transmission line analysis

GAO Yin-han1, WANG Tian-hao1, YANG Kai-yu1, ZHANG Jun-dong1, JIN Yu2, ZHAO Jing-yuan1   

  1. 1.State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control, Jilin University, Changchun 130022, China;
    2.College of Instrumentation and Electrical Engineering, Jilin University, Changchun 130061, China
  • Received:2013-10-24 Online:2014-07-01 Published:2014-07-01

RICH HTML

0   

PDF (PC)

287

摘要： 利用一阶偏微分方程组将属于一阶双曲型偏微分方程组的多导体传输线方程变换为一阶线性常系数方程组, 应用偏微分方程的特征线构造该方程组的一阶迎风格式, 将一阶线性方程组的系数矩阵进行通量分裂, 结合阻性负载的边界条件, 计算出传输线的瞬态响应。最后通过仿真将本文计算结果与利用具有二阶精度的传统时域有限差分(FDTD)格式和Lax-Wendroff格式计算出的结果进行比较。结果表明:本文算法克服了传统FDTD格式和Lax-Wendroff格式在间断解处的非物理振荡, 同时还具有简单稳定, 适用范围广的特点。

关键词: 仪器仪表技术, 通量分裂法, 一阶迎风差分格式, 传输线方程, 数值解

Abstract: Multi-conductor transmission line equations belong to the first order hyperbolic partial differential equations, which are converted into first-order linear constant coefficient equations by means of the first-order partial differential equations. It applies the characteristic line of the partial differential equations to construct its first-order upwind scheme, conducts a flux splitting of the coefficient matrix of the linear equations and combines the boundary conditions of resistive load to calculate the transient response of the transmission line. Finally, by simulation, the calculation results of this work are compared with that of the traditional PDTD format and Lax-Wendroff format with second order accuracy. It is demonstrated that the proposed calculation method overcomes the non-physical oscillation of traditional PDTD format and Lax-Wndroff format at the discontinuous solutions. At the same time the new method has the characteristics of simple and stable, wide range of application and similar efficiency to those two calculation methods.

Key words: technology of instrument and meter, flux splitting method, first-order upwind difference scheme, transmission line equations, numerical solution

中图分类号: 

  • TH89
[1] Gao Yin-han, Wang Tian-hao, Yang Kai-yu, et al. Improvement of the best and the worst case method on the automobile cable bundles dynamic crosstalk based on the statistical model[J]. Journal of Applied Sciences, 2013, 13(16):3330-3334.
[2] 高印寒, 王瑞宝, 李碧若, 等. 汽车线束电感性串扰动态变化的预测[J]. 光学精密工程, 2011, 19(5):1088-1094. Gao Yin-han, Wang Rui-bao, Li Bi-ruo, et al. Prediction of variation of inductive crosstalk in automotive cable bundles[J]. Optics and Precision Engineering, 2011, 19(5):1088-1094.
[3] 高印寒, 王瑞宝, 马玉刚, 等. 汽车线束导线间寄生电容及串扰的解析预测模型[J]. 吉林大学学报:工学版, 2011, 41(Sup.1) :144-149. Gao Yin-han, Wang Rui-bao, Ma Yu-gang, et al. Analytical prediction of parasitic capacitance and crosstalk in automotive cable bundles[J]. Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition), 2011, 41(Sup.1):144-149.
[4] Clayton R Paul. Analysis of Multiconductor Transmission Lines[M]. 2nd ed. New York:John Wiley&Sons Press, 2008.
[5] 郭裕顺. 传输线瞬态分析中基于电报方程时空离散的有效方法[J]. 电子学报, 2001, 29(3):373-377. Guo Yu-shun. An efficient transient analysis method for general transmission lines based on the time-space discretization of telegrapher equations[J]. Acta Electronica Sinica, 2001, 29(3):373-377.
[6] 郑生富. 传输线方程的一种时域有限差分解法[J]. 重庆文理学院学报:自然科学版, 2007(2):22-25. Zheng Sheng-fu. Solution of transmission line equation with the finite difference-time domain method[J]. Journal of Chongqing University of Arts and Sciences(Natural Science Edition), 2007(2):22-25.
[7] 窦磊, 王执铨. Lax-Wendroff 差分法在高速互联线分析中的应用[J]. 信息与控制, 2005(6):724-728. Dou Lei, Wang Zhi-quan. Application of Lax-Wendroff difference method to the analysis of high-speed interconnect transmission lines[J]. Information and Control, 2005(6):724-728.
[8] 张希, 刘宗行, 孙韬. 传输线方程的一种数值解[J]. 重庆大学学报:自然科学版, 2004(2):116-119. Zhang Xi, Liu Zong-hang, Sun Tao. A numerical method for transmission line equations[J]. Journal of Chongqing University(Natural Science Edition), 2004(2):116-119.
[9] 黄俊彦, 刘永强, 马士超, 等. 基于Upwind差分格式的电缆故障测距仿真系统[J]. 光纤与电缆及其应用技术, 2010(3):22-26. Huang Jun-yan, Liu Yong-qiang, Ma Shi-chao, et al. Simulation system for cable fault location based on Upwind difference scheme[J]. Optical Fiber & Electric Cable, 2010(3):22-26.
[10] Steger J L, Warming R F. Flux vector splitting of the invicid gasdynamic equations with applications to finite-difference methods[J]. Journal of Computational Physics, 1981, 40(2):263-293.
[1] 仇艳凯, 李宝仁, 杨钢, 曹博, 刘真. 新型液压消声器吸收液压系统压力脉动的机理和特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1085-1091.
[2] 吴疆, 徐壮, 刘丽佳, 嵇艳鞠, 李肃义. 基于环绕式血氧探头的睡眠呼吸暂停综合征检测装置原型设计与开发[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 640-644.
[3] 杨诚, 宋萍, 彭文家, 金昊龙, 潘志强. 基于混合总线的装甲车辆实车综合测试系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 186-198.
[4] 杨诚, 宋萍, 彭文家, 邓高寿, 刘雄军. 装甲车辆综合测试系统上位机平台设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1796-1803.
[5] 柏德恩, 全齐全, 李贺, 陈雅文, 邓宗全. 伺服加载的谐波减速器启动力矩测试系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1804-1810.
[6] 王天皓, 王忠福, 王雨蒙, 杨开宇, 高印寒, 马喜来. 基于混沌多项式展开法的线束串扰统计模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1568-1576.
[7] 陈赫, 杨智君, 吴昭春, 冯志刚, 赵科佳, 李抵非, 田地. 标准失真模拟分量视频信号源及其校准方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(4): 1159-1164.
[8] 刘晓为, 李海, 翁睿, 张海峰, 赵军. 应用静电力矩改善新型转子式陀螺的动态特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(3): 850-854.
[9] 林君, 赵越, 蒋川东, 王应吉. 基于优化Block反演的地面磁共振测深新方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 530-539.
[10] 张飞, 单忠德, 任永新, 聂军刚, 刘丰. 缸盖缺陷检测系统线阵相机现场标定方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(2): 540-545.
[11] 訚耀保, 原佳阳, 傅俊勇. 先导阀前腔串加阻尼孔的新型双级溢流阀特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(1): 129-136.
[12] 林君, 杨宇, 胡雪岩, 王世隆. 基于感性负载的瞬变电磁发射波形控制技术[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1718-1724.
[13] 于生宝, 苏发, 郑建波, 朱占山. 基于LabVIEW的瞬变电磁接收系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1725-1731.
[14] 申茂冬, 程德福, 安战峰, 王一, 赵静. 五棱台式全张量磁梯度探头侧面倾角优化方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1732-1738.
[15] 闫光, 庄炜, 刘锋, 祝连庆. 具有增敏效果的光纤光栅应变传感器的预紧封装及传感特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1739-1745.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
版权所有 © 《吉林大学学报(工学版)》编辑部
地址：长春市人民大街5988号　电话：+86-431-85095297　传真：+86-431-85094074　E-mail: xbgxb@jlu.edu.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发