完全三维自由表面非静水压力流动数学模型Ⅰ:算法

为准确模拟具有自由表面的非静水压力水波流动问题,本文采用有限体积法,在交错的、z坐标网格体统下,求解三维Navier-Stokes方程,建立了完全三维非静水压力水波流动数学模型。动量方程的对流-扩散项采用守恒的Euler方法离散,使模型具有守恒性的特点。为了减少垂向分层以及计算代价,采用对垂向动量方程积分的方法,与传统的垂向分层的三维非静水压力模型相比,模型考虑了表层非静压的影响。模型具有简单、守恒和高效的特点。     

基于无结构、σ坐标网格的半隐式三维水沙数学模型Ⅰ-算法

针对天然河流水域边界不规则的特点,提出了平面无结构、垂向σ坐标网格上三维自由水面水沙数学模型的基本框架。模型基于压力分裂模式和θ半隐算法建立,求解分为两步,第一步求解一个关于自由水面的二维Poisson方程,获得水位和临时流场;第二步求解一个关于动水压强的三维Poisson方程,获得动水压强场并用它来校正临时流速场。在构造动水压强三维Poisson方程时借鉴了BOM模型方法,而在自由水面处理上摒弃了其内外模分裂方法,因而模型不受模式分裂方法中一致性问题的影响。在三维水流模型的基础上建立了悬移质泥沙模型,采用欧拉-拉各朗日方法（ELM）求解控制方程中的对流项,使模型计算的时间步长不受CFL稳定条件限制。     

复杂边界下三维水流数学模型的建立和验证

本文从底层开发了三维水流数学模型。模型使用平面正交坐标和立面为a坐标来拟合河道平面形态、地形和自由水面的不规则分布。计算中采用同位网格布设方式和动量插值方法来避免棋盘压力分布。采用有限体积法（FVM）离散紊流方程,方程的对流项采用修正QUICK格式离散。采用SIMPLEC算法求解流速场和动水压力场。通过对弯道和深槽水流输运的验证表明计算结果和实测值吻合良好,模型能够用于复杂边界条件下水流输运数值计算。     

基于无结构、σ坐标网格的半隐式三维水沙数学模型Ⅱ-验证

将文章Ⅰ建立的平面无结构、垂向σ坐标网格上的三维自由水面水沙数学模型与几个类似模型进行了比较,并从水流、泥沙两个方面对模型进行了验证。借助天然感潮河道水流运动实测资料对水流模型进行了测试,采用净冲刷实验、梯形断面丁坝局部冲刷实验资料和天然潮沟冲刷现场观测资料对泥沙模型进行了验证,计算结果与解析解、实验资料和天然观测资料符合良好,表明本文模型能较准确地模拟实验水槽及天然河流中的水沙运动。     

基于欧拉-拉格朗日方法的明渠中悬移质淤积数值模拟

为了研究水利工程中悬移质泥沙淤积时的运动轨迹,基于欧拉-拉格朗日方法建立了三维悬移质泥沙输移数学模型,模型中采用标准k-ε湍流模型计算水流紊动流场,在拉格朗日坐标下计算泥沙颗粒轨迹,颗粒受力考虑了有效重力、阻力、虚拟质量力和Saffman升力。与传统的扩散模型和双流体模型相比,该模型摆脱了依赖泥沙浓度分布资料给定泥沙进口边界条件的局限性。使用该数学模型对经典的悬移质泥沙净淤积水槽实验进行了模拟,通过对计算的泥沙浓度垂向分布沿程变化与实验结果的对比,验证了数学模型的可靠性。模型还较好地模拟得到了实验中泥沙浓度在垂向上呈现的非单调变化。     

曲线坐标系下的三维k-ε-A_p固液两相湍流总沙输运模型

本文建立非正交曲线坐标系下的三维k-ε-A,固液两相湍流模型研究弯道内的水流泥沙运动和河床冲淤变形.河床变形计算采用推移质模型和总沙模型两种处理方法.两相湍流模型在计算推移质输运时采用泥沙的横纵向速度处理推移质的强度和方向,利用泥沙垂向速度计算悬沙与床沙之间的交换通量.计算发现两相湍流模型的河床冲淤变化分布结果比单相湍流模型的结果更接近试验结果,两相湍流总沙模型计算结果中局部区域的水深比两相湍流床沙模型计算得到的水深小.床面变形以及固液两相横纵向流速分布分析比较表明,泥沙运动的横向和纵向分布对床面变形的影响起重要作用,单相湍流模型在计算弯道内的推移质运动时夸大了二次流对泥沙横向输运的作用.     

高压直流电缆绝缘二维模型下空间电荷动力学仿真算法研究

为实现高压直流电缆绝缘层内部空间电荷输运的数值仿真,结合双极性载流子输运模型,提出基于二维非结构网格的空间电荷输运特性算法。该算法基于对泊松方程与连续方程的迭代求解,其中泊松方程采用有限元法求解,连续方程采用格心离散有限体积法求解。为同时保证电荷密度落在合理区间及二阶计算精度,对绝缘内部电荷密度进行线性重构和限制器控制处理。通过对4mm厚绝缘电缆内部空间电荷二维仿真和电声脉冲法全尺寸测量的结果进行比对,验证了所提算法的准确性和有效性。另外,二维结构空间电荷的仿真结果表明:当电缆长度远大于半径时,除电缆轴向两端区域之外,中部区域空间电荷沿轴向基本均匀分布,因此该条件下中部区域的空间电荷仿真可简化为径向一维模型。但当电缆长度接近半径值或关注电缆端部的空间电荷分布时,空间电荷沿轴向存在明显的不一致性,一维简化模型将不再适用,必须采用二维模型,以提高空间电荷输运仿真结果的准确性。     

非静压假定的σ坐标下垂向二维浅水模型的应用研究

本文采用σ坐标下的垂向二维自由表面流动的k -ε双方程湍流数学模型 ,加入动水压力项 ,采用有限体积法来离散 ,求解模型时利用SIMPLE算法。本模型通过带有槽沟的明渠水流资料进行验证 ,计算结果与实测结果吻合较好 ,在预测底部有潜堤明渠水流时 ,计算出潜堤后面有明显的回流。     

混流式水轮机压力脉动预测

通过混流式模型水轮机全流道的三维非定常紊流计算，预测了引水部件和尾水管的压力脉动。计算以N－S方程为基础，基于贴体坐标和交错网格划分，对控制方程进行变换和离散，采用SIMPLEC算法求解，应用了RNG的k-ε湍流模型。     

RNG k-ε湍流模型在三维弯曲河流中的应用

本文采用非正交曲线坐标下的三维RNG k-ε双方程湍流数学模型,该模型在水平方向采用非正交曲线坐标,在垂直方向采用等分网格的全坐标变换,采用由二维深度平均方程演化而来的2-D泊松方程计算三维自由水面,应用SIMPLEC程式求解方程。通过两个180°弯曲渠道和天然河流Fall River部分河段对本文的数学模型进行验证,给出水位、流速及二次流的分布图等。对比分析,本模型的计算结果和实测值吻合很好,表明采用2-D泊松方程法计算三维自由水面是可行的,RNG k-ε湍流数学模型可以应用到天然河道的计算中去。     

Multiple model estimation: A convex model formulation

The multiple model (MM) framework provides an elegant solution to adaptive filtering problems. An important issue in the MM framework is how the estimation is performed. In this paper, a brief overview is given of the mainstream methods for MM estimation and a new method is proposed. Contrary to existing methods that mostly adopt a hybrid model structure, the newly proposed method uses a more general MM framework that allows for weighted combinations of the local models. The main advantage of this framework is that it has better model interpolation properties. These improved properties allow for smaller model sets, which are very useful in, for example, fault detection and identification (FDI) of partial faults. The improved interpolation properties are demonstrated by means of two simulation examples, one in which an FDI problem is addressed, and one in which a target tracking problem is addressed. Monte Carlo simulation results of these two examples are given. In these simulations, the well‐known interacting IMM filter is compared with two estimation algorithms based on the proposed model structure. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于模型拼接与外网等值的南方电网在线模型协调方法

根据南方电网的调度生产实践,给出了基于模型拼接与外网等值的网省在线模型协调方法.通过模型拼接方法,在南网总调侧形成了500 kV/220 kV南方电网全网模型、图形和数据,供能量管理系统(EMS)进行在线计算使用.通过外网等值,由南网总调为五省区中调在线生成外网等值信息.各中调将外网等值数据应用到各自的EMS在线网络分...     

基于模型预测控制的永磁同步电机参数辨识

为了达到永磁同步电机系统的动态响应快、稳态误差小、控制精度高的要求,采用模型预测控制设计转速控制器和电流控制器分别代替传统矢量控制系统的转速PI控制器和电流PI控制器,又因预测控制器较依赖于电机模型参数,易在电机运行过程产生参数失配现象,提出模型参考自适应方法对基于模型预测控制的永磁同步电机进行在线多参数辨识,以保证电机控制系统的性能要求,为了解决多参数辨识存在的欠秩问题,采用模型参考自适应分步辨识策略,以准确辨识电机模型参数,并在MATLAB/Simulink上仿真验证了所描述方法的有效性和可行性。     

永磁同步电机模型自适应补偿速度控制

针对参数变化、负载扰动带来的永磁同步电机速度控制问题,提出基于投影算法的永磁同步电机模型自适应补偿速度控制.依据永磁同步电机速度环模型自适应补偿的充分条件,设计满足该条件的参数、负载估计投影算法,并以计算出的前馈控制量补偿到速度控制系统中,使实际速度系统等效于无参数变化、无负载扰动的标称模型,并对该标称模型设计速度跟踪...     

IGBT model validation

Efforts to model the switching behavior of IGBTs have been greatly expanded. In many cases, circuit modeling has become an economic necessity because the cost of the components of a medium- to high-power circuit, and the load itself, is so high that all means available muse be used to lower the risk of system failure during both the prototyping phase of product development and production. As the physics that govern transistor behavior are quite complex, attempts at accurately predicting the details of transistor switching performance tax models to their extreme. Test procedures are needed to check the validity of predictions made by various models, and these procedures need to be applicable to commonly used circuits. It is particularly important that these test procedures are built around a test-bed that is well understood and well characterized so that the device model is given the correct information for the simulations. The details of a suitable test bed circuit that can be used for model-verification-related measurements on half bridge configured IGBTs are given. The NIST/IEEE Working Group on Model Validation has been established to address the need for testing the validity of various models as they relate to predicting the behavior of devices under realistic conditions. The work described in this article is performed, in part, to support the needs of the IGBT task of the Working Group     

NIOS模型材料及其在地质力学相似模型试验中的应用

NIOS相似材料是一种新型的地质力学模型相似材料。本文对该相似材料的特点、相关参数、配比组合、成型工艺以及物理力学性能进行了简要的介绍。在溪洛渡电站超大规模地下洞室群三维地质力学模型试验中应用该相似材料 ,取得了良好的效果     

势流体和Housner模型动力研究比较

势流体假设流体无黏、无旋、无热转换、不可压缩且流体域的边界运动很小,计算中仅包括未知量—速度势;Housner模型采用等效弹簧质量系统来模拟流体对结构的压力作用;两种模型在流-固耦合中都偏重流体对结构的作用研究。三维渡槽体系流-固耦合模态分析表明,两种模型的振动都是从流体开始的;结构前五阶动力特性是一致的,Housner模型的振动频率偏低;动力时程分析可知,Housner模型结构动力响应偏大,结果较安全。     

基于鲁棒降阶模型的内模控制研究

针对大量物理对象的高阶模型,将H∞控制中的模型匹配问题与高阶系统平衡截断降阶方法相结合,提出了鲁棒降阶控制方法。并将该方法应用于内模控制系统模型降阶,设计出低阶的内模控制器,使控制过程更为简洁,且易于实现。对设计的内模控制系统进行了仿真验证,仿真结果表明,该方法具有较好的适用性．能达到较好的预期效果。     

基于NPS蒸发波导预测模型的适应性研究

蒸发波导预测模型的适应性研究对电磁波的传播、雷达通信及战术指导有着十分重要的意义。根据蒸发波导的探测原理,为了研究蒸发波导NPS模型对南海海域的适应性,在我国南海海域搭建了一套气象梯度仪测试设备,获取了大量的海洋水文气象数据,并仿真分析了空气温度、相对湿度、气海温差、风对蒸发波导高度的影响,将蒸发波导高度实测数据和NPS模型预测值进行了对比分析与验证。实验结果表面,稳定条件下NPS模型预测的蒸发波导高度的偏差值随气海温差呈现出近似线性变化规律。该文的研究成果对南海海域蒸发波导预测模型的选择具有一定的指导意义。     

脉冲响应广义Hammerstein模型的约束模型算法控制

提出一可描述＂对称非线性系统＂的脉冲响应广义Hammerstein模型。在目标函数中加入控制输入的高次项和其符号函数,提出一超二次型目标函数。对控制输入加入饱和限幅限制,给出一约束多步模型算法控制,适用于开环稳定的＂非最小相位＂系统。提出一控制策略使算法无稳态偏差,且控制输入收敛于以原点为中心的变化域内。求解当前控制输入归结为线性不等式约束最优化问题,采用投影梯度法结合变尺度法寻优,证明了可行域内所有点均可做为投影梯度法的初始可行点,并证明线性不等式约束的任意紧约束组合其可行域即为正则域。仿真研究表明了上述研究的合理性和有效性。