基于Simulink的航空供氧系统加压供氧性能仿真

在座舱高度超过12km后供氧系统需要对飞行员进行应急加压供氧,通过在Matlab/simulink软件上建立仿真模型对加压供氧性能进行数值仿真,分析了面罩余压、拉力管压力及压力比随高度变化的特性,以及结构参数对面罩余压、拉力管压力及压力比的影响.通过仿真结果与试验结果的对比分析,表明所建立的仿真模型是准确的,采用的仿真计算方法符合计算精度要求,为供氧系统的仿真研究提供了一定的参考作用.     

基于虚拟样机仿真的多管火箭武器专家系统

针对传统武器专家系统主要以武器专家经验为基础,存在着缺少动态预测功能及动力学机理性解释的不足,提出一种以多体系统动力学虚拟样机仿真模型为基础的多管火箭武器专家系统集成框架.通过建立多管火箭武器虚拟样机仿真模型,论述了该多管火箭专家系统的体系结构、系统框架、基于虚拟样机仿真的专家系统决策过程及参数推理与反演.在此基础上,通过关键技术实现与关键模块的系统开发,通过实例演算,验证了该系统模式的优越性,为解决武器系统分析提供了一个有效而又直观的新途径.     

Spheripol-Ⅱ双环管聚丙烯装置动态建模

针对工业实际装置Sphefipol-Ⅱ液相双环管聚丙烯反应器,从丙烯聚合反应动力学出发,根据物料平衡和能量平衡原理建立了反应器动态数学模型,并采用机理建模和经验建模相结合的方法得到熔融指数预报模型.考虑到装置是双环管串联的结构,给出聚合速率系数和夹套水换热系数的估计方法,并利用现场操作数据确定出上述模型参数.使用建立的模型对反应器进行仿真研究,分析主要操作条件的变化对浆液密度、反应温度和熔融指数等产生的影响.仿真结果表明所建模型能较好地反映双环管反应器的动态性能,对进一步先进控制策略的实施具有一定的指导意义.     

多管火箭射击精度仿真试验新方法

该文提出了多管火箭射击精度的仿真试验新思路,构造了射击精度仿真试验的基本框架。对多管火箭射击精度仿真试验的研究内容、研究方法和技术途径进行了论述,表明系统仿真模型的校核、验证和确认是关键。提出应用多体系统传递矩阵法,建立刚柔耦合多管火箭动力学模型,通过建立增广特征矢量,获得其正交性条件,实现对多管火箭振动特性和动力响应的精确分析的仿真算法。结合简易控制和弹道理论,建立多管火箭射击精度仿真系统。应用最大熵方法,形成了多管火箭射击精度仿真试验的新方法。     

基于混合模型的地铁换乘站客流仿真研究

针对地铁换乘站在大客流情况下客流仿真无法同时兼顾准确性和高效性的问题,采用动态网络流和系统动力学相结合的混合模型,研究换乘站系统客流的演化规律,为车站客流管理提供一定理论和实践支撑.将换乘站系统分为人、机、环、管四个子系统,并采用动态网络流模型对车站环境要素状态进行描述;依据换乘站系统结构要素关系,绘制客流系统流图,构建系统动力学方程,设计客流数值仿真计算流程.以某典型换乘站高峰期客流数据为基础,建立客流仿真模型进行分析.结果显示,混合模型数值仿真结果与实测数据基本一致,并且仿真效率高于商业仿真软件Anylogic,因此上述混合模型在高峰期大客流的情况下能保持客流仿真的准确性和高效性.     

高速燃油离心泵内流场分析和气蚀过程仿真

采用混合两相流模型和气蚀模型,采用两种网格技术多参考系模型和滑移网格模型对某型航空发动机高速燃油加力离心泵内流场和气蚀过程进行了二维数值仿真.首先使用多参考系模型得到稳态非气蚀流场,然后作为初始条件引入滑移网格技术同时加人气蚀模型对气蚀全过程进行了瞬态仿真.不仅良好地模拟出泵腔内空泡初生、发展、消失的瞬态全过程,同时发现了稳定的瞬态压力场和气泡体积分数场的周期性发展规律,并揭示这一规律由排出管引起.详细分析了气蚀易发生位置的空间分布,排出管对气蚀发生的影响,高度空化流中蜗室出口壁面处气蚀破坏及其成因.仿真结果与实物气蚀破坏情况符合良好,对认识高速离心泵内燃油流动,预测并克服气蚀发生有指导意义.     

基于摇架约束的炮口振动仿真分析

针对火炮射击时身管振动动力学和减小炮口振动的问题,建立了综合考虑弹炮刚柔耦合和摇架约束的身管振动动力学模型,以和射击精度相关的炮口振动横向线速度、横向线加速度和角位移、角速度表征炮口振动,在ADAMS中对身管振动动力学模型的四个参量进行了数值仿真求解,并考虑通过改变模型中摇架前后衬套距离来减小炮口振动。仿真结果表明,摇架约束的模型能够反应火炮射击时的身管实际振动规律,为减小炮口振动设计提供的依据。     

弹丸膛内发射全过程仿真方法研究北大核心

针对弹丸在炮膛内发射过程的非线性、高度耦合、大变形等极限状态的问题,合理确定和处理了弹丸与火炮身管的材料本构模型、摩擦和接触,建立了完全符合真实尺寸和发射状态的有限元仿真模型,实现了弹丸在火炮膛内发射全过程的仿真分析。并将仿真结果与真实的火炮射击试验结果进行了对比,验证了有限元仿真模型和仿真结果的正确性、有效性和精确性,计算结果稳定可靠,为火炮身管、炮弹的设计以及弹炮匹配性分析提供了一种有效的有限元分析方法。     

带有大刚度柔性梁系统的非线性控制

针对火炮身管振动影响射击准确度的问题,建立考虑身管微形变的炮塔动力学模型和状态空间模型.基于该系统模型,利用多项式平方和(SOS)方法设计非线性状态反馈控制器和非线性状态观测器,给出控制器和观测器在设计时满足分离原理的条件.数值仿真结果表明,所提出的方法可以使火炮随动系统在驱动炮台的同时有效抑制身管振动.     

充气管展开过程仿真研究

采用有限元方法就空间充气结构的基本组成部件(充气管),展开动力学响应过程进行仿真研究.在对流固耦合问题的数值求解方法进行探讨的基础上,建立了充气管的原始折叠模型,利用瞬态动力学分析软件MSC.Dytran较为准确地模拟了折叠管完全展开的全过程.随后,分析对比了折叠方式的选取和控制机制的引入等外界因素对于展开历程的影响.仿真结果表明,外在因素的变化会直接影响展开过程的动力学响应模式,并改变充入气体总量、结构内部压差等重要系统参数.仿真过程中所采用的数值计算方法以及获取的各项仿真数据为更进一步的结构仿真模拟、系统总体方案设计和具体参量设定提供了重要依据.     

膨胀弯管在管道柔性设计中的定性分析

为防止管道因热胀冷缩、管道支撑或端点附加位移造成的应力问题,对管线中设置的膨胀弯管进行定性分析.通过2个参数的变化对膨胀弯管进行编号得到多种设计方案,用ANSYS建立管道的有限元模型,并分析各方案中膨胀管道的变形、应力和弯矩等;根据分析结果对膨胀弯管设计半径、设置位置和形状进行定性分析.该定性分析结果可为膨胀弯管概念设计和管道柔性设计提供参考.     

浅谈基于GIS技术的天然气管线建设与维护效果

利用GIS技术,对城市天然气管网管理模式进行优化,可以使燃气公司获得旺盛持久的发展潜力和核心竞争力。该文在论述天然气传统管理模式弊端以及GIS技术在燃气管网建设维护中功能的前提下,着重分析了基于GIS技术的天然气管理维护效果。     

一种基于改进快速搜索随机树算法的管路自动布局方法

针对非正交管路自动布局问题,提出一种基于障碍物碰撞信息的快速搜索随机树 改进算法。该算法主要采用基于碰撞信息的节点扩展策略、快速绕障算法以及基于概率思想的 节点扩展策略3 种方法进行改进,能够在较短的时间内搜索出一条沿结构件表面从起点到终点 的路径,在此基础上采用基于关键节点的路径优化策略,对求解得到的布局路径进行优化后形 成最终的管路布局结果。开发了原型系统,通过实例验证了该算法的可行性。     

Reclaimed water distribution network design under temporal and spatial growth and demand uncertainties

A significant—but underutilized—water resource is reclaimed water, i.e., treated wastewater that is reintroduced for various purposes. Especially in water scarce regions, reclaimed water is often the only remaining source of water to meet increasing population and water demands. In this paper, we develop a new model formulation for the cost-effective branched reclaimed water network design and solve it with an exact optimization method. We consider both construction and energy costs expended over a twenty-year period. Unlike other formulations, uncertain reclaimed water demands, temporal and spatial population changes are explicitly considered in our two-staged construction and expansion model. In order for the system to meet higher demands during the peak times and to evaluate energy use, we consider two pumping conditions: one with average demands, which is used to compute the average energy consumption, and the other with peak demands, which dominates pipe size and pump station capacity selection. By introducing binary variables that indicate discrete pipe and pump sizes, we linearize the nonlinear hydraulic equations and objective function terms. We develop methods to significantly reduce the problem dimension by exploiting the problem characteristics and network structure. Our computational results indicate that these methods are very effective. Finally, we apply our model to design a reclaimed water network for a realistic municipal system under estimated demand and population scenarios, and analyze the sensitivity of the system to model parameters.     

厦门岛内涝灾害风险评价制图

城市内涝灾害风险评价图件是城市内涝灾害防灾减灾基础技术资料。利用城市管 网等基础地理数据,经过汇水区划分和管网概化以及参数率定建立厦门岛内涝模型,模拟出不 同重现期降雨量下厦门岛地表积水深度并作为内涝灾害风险评价中的危险性评价因子,以河网 影响度、敏感点密度、植被覆盖度作为孕灾环境的敏感性因子,人口密度、人均 GDP 作为承灾 体的易损性评价因子,建立厦门岛的内涝灾害风险评估模型,计算得到不同重现期下厦门岛内 涝灾害风险等级评价图。结果表明,随着重现期的增加高风险指数的区域逐渐增加,主要呈现 由沿海向岛内扩展的趋势,部分区域由于下垫面的构成如山体水系等影响表现出稳定的低风险 特征。     

Water pipe condition assessment: a hierarchical beta process approach for sparse incident data

Prediction of water pipe condition through statistical modelling is an important element for the risk management strategy of water distribution systems. In this work a hierarchical nonparametric model has been used to enhance the performance of pipe condition assessment. The main aims of this work are three-fold: (1) For sparse incident data, develop an efficient approximate inference algorithm based on hierarchical beta process. (2) Apply the hierarchical beta process based method to water pipe condition assessment. (3) Interpret the outcomes in financial terms usable by the water utilities. The experimental results show superior performance of the proposed method compared to current best practice methods, leading to substantial savings on reactive repairs and maintenance, as well as improved prioritization for capital expenditure.     

含能量耗散和容量扩充的电网级联故障模型*

根据电力系统级联故障发生的过程提出了一个含能量耗散和容量扩充的级联故障模型,并用元胞自动机方法进行模拟。结果显示,在能量耗散和容量扩充这两种因素的驱动下,系统能够达到自组织临界状态。该模型较好地解释了电力系统中出现的自组织临界现象。此外,我们还进一步研究了级联故障的控制措施,结果发现,通过对系统中的重要节点进行控制并采用适当的分流策略,能够大大降低级联故障的规模。     

Geographic micro-process model: Understanding global urban expansion from a process-oriented view

Urban expansion across the globe accelerates land cover change and significantly influences the environment and human beings. Measuring the urban expansion process can help us better understand urban expansion dynamics and contribute to urban growth simulation and spatial planning. By using urban land density (defined as the proportion of the built-up area to the buildable area) as a spatial variable, we propose a new model to fit urban land density from the city center outwards (distance-decay rule), based on the assumption that urban shapes are formulated by the accumulation of micro-processes of urban growth. The model is based on simple math with only two parameters that clearly denote urban process characteristics. Using a sample set of 112 large cities around the world at three time points (1990, 2000, and 2014), the proposed model fitted urban expansion data very well, verifying its applicability. One parameter in the model that describes the density gradient can be used to measure the compactness of a city. The model can be easily extended to fit the intermediate process of a given time span and provide a clear indicator of the compactness of the process. The results of our case study clearly show disparities of global cities in terms of urban land compactness. For example, cities in Latin America and the Caribbean are the most compact, cities in Europe and East Asia are moderately compact, and cites in the United States, Canada, and Australia are the most sprawling. Furthermore, we identified a path dependence of urban expansion patterns as well as uneven compactness change trajectories in rapidly urbanizing areas.     

数字气田智能管网协调调峰模型研究*

结合气田管网应急调度实际需求,从气田生产中采、集、输、配各环节的整体效益着眼,提出一种基于大系统分解协调的气田管网调峰模型及其实现技术,该模型渗透了大系统分级递阶、分而治之的思想;对复杂管网进行了形式化描述,解决了类似气田复杂管网的计算存储问题,有利于加速管网优化算法的运行。针对气田生产调度实时性问题的解决,构建了基于智能信息推拉技术（IIPP）的快速数据智能推送机制。最后通过示范工程中相关应用系统运行界面的展示证实了模型的有效性。     

6000m深海扬矿系统仿真分析

深海多金属结核开采系统的扬矿系统主要由扬矿硬管、扬矿泵、中间仓、扬矿软管等组成的长管线系统构成,其水下的运动学行为,决定了深海采矿的成败.运用几何非线性有限元理论对6000m深海采矿系统的扬矿系统进行了力学分析;在扬矿系统受管道及管内流体重力,海水浮力以及水平液动力作用的情况下,用有限元方法分别对几种工况下的扬矿系统进行了仿真计算,其结果可作为扬矿系统的设计和操作控制的依据.