基于欧拉-拉格朗日模型的不同含水率生物质热解对比研究

基于欧拉-拉格朗日模型,对固定床中不同含水率(水分质量分数)的生物质颗粒温度分布变化进行研究,利用OpenFOAM软件分析颗粒平均温度和固相质量分数的变化.以及不同热解阶段的颗粒温度分布.结果 表明:生物质的含水率越高,在热解中期的颗粒温度分布越不均匀;而在热解前期及热解后期,含水率对颗粒温度分布影响不大;含水率越高,...     

基于欧拉-拉格朗日模型的单相有源电力滤波器无源性控制新方法

有源电力滤波器(active power filter, APF)的控制方法是决定其补偿性能的关键因素之一。该文基于单相APF的Euler-Lagrange(EL)系统状态平均模型,提出了一种无源性控制新方法。该方法首先基于替代定理建立了考虑源阻抗和非线性负荷影响的单相APFEL系统状态平均模型,在此基础上设计了无源性间接控制律,确保对单相APF控制目标的渐近跟踪。由于在线计算直流电容指令电压波动量十分困难,在控制方法的执行中忽略波动量的影响,简化了控制方法的实现;此外,该方法还研究了所注入的阻尼大小对控制效果的影响以及APF内层控制过调制产生的原因,针对无源性控制律跟踪精度的要求与内层控制过调制限幅条件间的矛盾,通过构造模糊逻辑推理环节实现阻尼系数的在线调整,在满足内层控制限幅条件下确保跟踪精度和补偿效果。仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性。     

基于欧拉-拉格朗日系统模型的ASVG无源非线性综合控制

先进静止无功发生器(ASVG)的控制方法是影响其补偿性能和效果的重要因素,其传统PI控制器结构简单,参数设计容易,但动态稳定性较差.为提高系统稳定性,将ASVG的数学模型用Euler-Lagrange系统表示,采用无源控制(PBC),设计ASVG的PBC控制器.从理论上保证ASVG系统的Lyapunov函数稳定性,但当系统出现干扰时ASVG安装点的系统交流电压和电容器直流电压波动太大.基于此,提出ASVG无源非线性综合控制方案,即:电流内环控制采用基于PBC的控制,ASVG安装点交流电压和电容器直流电压的双外环控制均采用PI控制,既保持了所提出的综合控制器能在大干扰下提高系统的稳定性,也能够快速有效地将ASVG安装点的系统电压和电容器直流电压控制在允许的范围内波动.具有ASVG的单机-无穷大系统的Matlab仿真结果表明了控制系统模型的正确性和所设计的综合控制器的有效性.     

鱼卵漂流的欧拉-拉格朗日模型与产卵量估算

从河流鱼类早期资源研究和保护的角度，立足鱼卵运动，将传统二维浅水模型与三维粒子追踪结合起来，建立了适用于天然河流鱼卵漂流的欧拉-拉格朗日模型。模型能够模拟对流和紊动扩散作用下鱼卵在河道内的三维运动和散布特性。模型效果通过模拟文献中的室内水槽PTV试验，对比实测鱼卵运动特性参数得到了验证。将模型应用于长江中游藕池河支流鱼卵野外示踪漂流试验中，模拟分析了鱼卵在河道内的平面迁移动态、垂向混合规律、断面分布特性以及河道地形和水动力的影响和作用；重点讨论了鱼卵断面浓度分布不均对产漂流性卵鱼类早期资源量（产卵规模）估算的影响，并通过模拟对传统的断面平均估算方法进行了校正，校正效果得到了示踪鱼卵漂流回捕实测数据的良好验证，鱼卵总量估算误差大大降低。此外，模拟还发现鱼卵漂流过程中的平均速度滞后于水流断面平均流速，在产卵场精确定位时须予以考虑。     

基于MMC欧拉-拉格朗日模型的HVDC不对称故障控制

基于模块化多电平换流器(MMC)的稳态数学模型,建立了MMC离散化数学模型,并基于模型设计了MMC电流内环离散控制器。针对MMC直流输电故障时系统中存在的负序电流,提出了基于MMC欧拉—拉格朗日模型的正负序无源控制器。为保证故障时系统仍能安全传输指定的有功功率,采用了故障时的有功功率控制策略。最后,在PSCAD/EMTDC环境下搭建了21电平模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电系统仿真模型。仿真结果表明,所述控制策略在稳态和暂态过程中具有良好的控制效果,且结构简单,对实际工程具有一定的参考价值。     

基于欧拉-欧拉模型的气固鼓泡床数值模拟研究

通过基于颗粒动力学的双流体模型对气固流化床进行了数值模拟,分析考察了不同曳力模型、颗粒弹性恢复系数及计算时间步长等对床内混合及气泡的影响.数值计算结果表明:采用不同气固曳力模型会得到不同的气泡直径大小;对于同一曳力模型,随着颗粒弹性恢复系数的增加,床内流态化程度会加剧,计算时间步长增加,计算所得床内气泡直径略有减小.     

基于内嵌增广拉格朗日函数Q-learning方法的虚拟电厂市场博弈策略

聚合了多品类能源资源的虚拟电厂为多主体参与下的竞争电力市场增添了较多不确定性。为了刻画虚拟电厂在市场博弈行为中的特点,探寻更高效的电力市场交易机制,提出了一种含虚拟电厂的电力市场古诺博弈模型,并证明了其纳什均衡解的唯一存在性。由于传统优化算法难以准确模拟现实中发电商之间的竞争过程,而适用于不完全信息博弈的Q-learning算法又难以处理复杂的约束条件,提出了基于多智体框架下Q-learning算法内嵌拉格朗日函数的联合求解算法,对含虚拟电厂的电力市场博弈模型进行求解。算例分别采用遗传算法与所提算法对模型进行仿真测试,结果表明,在电能需求总量恒定且统一出清模式的电力市场中,虚拟电厂较传统电厂有着优越的资源整合与盈利能力,且所提算法能够获得更为稳定的收敛结果。     

基于增广拉格朗日方法的电动汽车聚合商分散充电控制策略

在电动汽车保有量日益攀升的背景之下,研究了配电网中电动汽车聚合商的分散充电控制策略。考虑配电网的系统约束以及所辖电动汽车充电需求的约束,以分时电价机制下的电动汽车聚合商充电收益最大化为目标,建立了电动汽车聚合商的集中充电控制模型。针对集中控制策略在实际应用中所存在的通信量大、通信成本高、计算效率低以及用户隐私泄露等问题,在集中控制模型的基础上,构造增广拉格朗日函数,引入交替方向乘子法,最终提出了电动汽车聚合商的分散充电控制策略,实现了由个体电动汽车根据本地信息计算充电方案的目标。通过仿真结果验证了该分散充电控制策略可以保证电动汽车聚合商的充电收益最大化,而且有着较高的计算效率和较快的收敛速度。     

基于无源性理论的异步电机转速控制

为了实现异步电机转速的全局稳定非线性动态控制,应用无源性理论从能量的角度分析异步电机,从中分离出不必抵消的“无功力”,简化了异步电机的控制,并据此导出一个全局稳定的非线性动态输出反馈控制律。该控制律以变结构的方式注入非线性阻尼,以加速系统的收敛,并防止放大电流噪声。该控制律无需对转子电流进行观测,减少了计算量。系统实现时,构造了一个线性滤波器以避免转子角加速度的测量,同时实现了转速的闭环跟踪。仿直结果表明,该控制器具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。     

基于积分滑模的带机械臂无人机控制方法研究

针对在复杂环境下带机械臂无人机进行空中轨迹飞行及抓取作业过程中,存在响应缓慢、不稳定性等问题,首次将积分滑模(ISMO)方法应用于带机械臂无人机控制。首先根据空间中的位姿关系及欧拉-拉格朗日方程,对无人机与三自由度机械臂建立整体的运动学和动力学模型,保证了系统的准确性。其次在利用数学模型描述各变量之间的相互关系后,搭建仿真复杂环境用于模拟整个采样过程。最后设计ISMO控制率用于整体控制,利用李雅普诺夫方程进行了证明。考虑全局在动静态下环境对无人机位置、姿态、机械臂的扰动以及抓取后增加负载的影响,经过仿真校验,其响应速度、鲁棒性等优于传统的PID控制器,保证了系统高效稳定地运行。     

一维浅水方程组的间断有限元计算

根据间断有限元法的基本原理,选用正交化基函数,构造求解一维浅水方程的计算格式。采用这种算法并对浅水方程的底坡源项按水面梯度法进行处理,可以获得较高精度的模拟结果。对二个模型算例的数值模拟结果表明:该算法对拟恒定流和非恒定流模拟都有较高的分辨率,具有处理间断问题的锐利波形能力,适合浅水流动的数值模拟。     

水轮发电机转子三维温度场的有限元计算

建立水轮发电机转子三维温度场计算的数学模型,用有限元法对水轮发电机转子1／2轴向长度的三维温度场进行求解,给出任意一个截面的温度分布曲线。对一台320MW的水轮发电机进行了数值计算。结果表明,最高温度值与实测值基本相符。     

水轮发电机定子三维温度场的有限元计算

建立水轮发电机定子三维温度场计算的数学模型和泛函,用有限元法对水轮发电机定子1／2轴向长度的三维温度场进行求解,得到任意一个截面及沿轴向方向的温度分布曲线。对一台320MW的水轮发电机进行计算。结果表明,定子最高温度值与实测值基本相符。     

基于改进接触界面模型的离散元复合断裂模拟

断裂过程区的合理表征对于混凝土和岩石等准脆性材料非线性损伤断裂的模拟具有重要意义。本文基于内聚力模型框架,对传统可变形体离散元方法中离散块体的接触界面模型进行改进,引入具有拉断性质的摩尔-库仑屈服面和BK复合能量演化准则,构建能够考虑单拉、拉剪与压剪响应区的非线性界面本构方程,并在分析模型中引入Voronoi镶嵌几何策略以克服断裂扩展路径对离散块体拓扑的依赖性。选择Galvez非对称三点弯梁试验对本文接触界面模型进行验证,计算和试验结果有较好的一致性,充分表明本文模型用于模拟I型和复合断裂问题的适用性。     

三维有限元法分析频率对接地电阻的影响

提出了用涡流场的A-V有限元分析方法计算接地系统接地电阻的方法,分析了入地电流频率的变化对接地电阻的影响。计算结果表明,频率对接地体自身电阻的影响较大,但对散流电阻的影响很小。     

SAR图像反演浅海地形的一种改进方法

传统的SAR图像浅海地形反演方法仅采用迭代模型求解水深,收敛速度较慢。采用基于AH模型获得初步的浅海水深,然后带入迭代模型进行优化的方法,加快了反演收敛速度。基于该改进方法,利用1景ERS-2和1景ENVISAT数据,对某海域的水深进行了反演。与实测水深相比,此方法获得的水深的平均相对误差分别为8.9%和10.8%,同时有效的减少了迭代次数。另外研究发现,采用地形的绝对变化误差作为SAR浅海地形反演精度的指标不够合理。因此采用去除反映地形整体走势的基准面后的相对地形变化误差作为浅海地形反演精度的一个指标。     

基于语义矩阵反馈的多特征融合三维模型检索方法

为解决相关反馈三维模型检索方法存在用户不能确定模型是否相似的问题,提出了一种基于语义矩阵反馈的多特征融合三维模型检索方法。首先,采用形状分布和球面调和两种特征提取算法进行多特征提取。然后,对每种特征进行检索计算,将得到的相似度进行基于语义的反馈,根据反馈结果对不同特征分配不同的权值。最后,对迭代反馈结果的权求和得到检索模型的相似度。实验结果表明,本方法的检索结果比用单一的特征提取方法得到的结果准确。     

Least squares spectral element method for 2D Maxwell equations in the frequency domain

We propose a high order numerical method for the first order Maxwell equations in the frequency domain, defined in media with arbitrary complex shape. Our approach is based on the combination of the least squares approach with the spectral element method. The former frees the solution from spurious modes, that can be found sometimes in classical finite element simulations. Many examples of such non‐physical solutions exist in literature, and elimination of these spurious effects is a subject of great interest. Spectral elements are a numerical technique for solving partial differential equations which can be regarded as an extension of finite elements: they merge the flexibility of finite elements in dealing with complex geometries, and the better accuracy of spectral methods. Convergence to exact solution is improved by increasing (at run time) the polynomial degree, with no changes on the computational grid: this provides a significant advantage in respect to low order finite element, which necessarily have to resort to grid refinement. In the authors opinion this approach can be successfully used for the treatment of large scale electromagnetic problems or, alternatively, for applications where higher precision is required. We present a few numerical experiments which prove the capability of the method in object. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

Magnetic field analysis of a 70‐MW‐class superconducting generator by the 3D finite element method

The three‐dimensional magnetic field and eddy current distribution of the 70‐MW‐class superconducting generator was calculated by a finite element method. The condition for the exciting armature coil was calculated by the jω‐method. In the magnetic flux distribution of the armature winding bore, the value obtained by analysis had good agreement with the measurement. An analysis that let the rotor move by the synchronizing speed was also done. The armature voltage for the nonload condition and the armature current for the three‐phase short‐circuit condition obtained by calculations had good agreement with the measurements. The validity of the analytical model for three‐dimensional magnetic field analysis of superconducting generators was confirmed from these results. In addition, the synchronous reactances were calculated using these results with eddy current in the facing. It was found that the facing had the effect of decreasing synchronous reactance by about 5%. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 134(2): 53–60, 2001     

Three-dimensional magnetic field analysis by T-Ω method using the finite element method coupled with integral equations

The electromagnetic quantities of the magnetic bodies and conductors are calculated by the Finite Element Method with Integral Equation and it is not necessary to divide the free air space. The field at an arbitrary point in the free air is obtained from the Integral Equation after the FEM-IEM analysis. In this paper, the magnetization is written in the terms of the unknown total scalar potential Ω, and the current vector potential T is added in the conductors. In order to calculate the unknowns defined in only the substances by FEM, it is necessary to establish the boundary condition by IEM. Then the calculation of the boundary condition on the surface of magnetic body requires high technical skills, so the formulation presented in this paper is improved by integration of parts. Results of the standard models specified by the I.E.E. of Japan suggest the validity of our method.