常壁温下管内相变凝固的准稳态近似

为了分析热能贮存及太阳能利用中的固液变问题,需要掌握圆管中含有内热源相变介质的凝固规律.采用热传导中的准稳态方法,通过定义无量纲参量对该凝固问题作近似分析,举例说明该近似方法的应用过程.结果表明:该问题的控制参数仅为内热源参数β.在内热源参数β的数量级较小时,近似方法精度较高,并导出各参变量内热源参数、无因次凝固时间、瞬态温度和瞬态、稳态相界面位置的关系.随着β的增大完全凝固的无量纲凝固时间增大;同一β下,随着无量纲相变位置的减小,获无量纲时间的增大幅度加大.

第二类边界条件下固液相变问题的改进型准稳态近似解

基于准稳态近似方法,从热平衡角度出发,给出了直角坐标系和圆柱坐标系中恒定热流边界条件下传导型固液相变传热问题的无量纲近似解.对于直角坐标系情形,得到的改进型准稳态近似解精度高,且解的形式为显式表达式,相比于已有的隐式近似解更便于直接使用.对于圆柱坐标系的情形,所得到的近似解是目前文献公开报道的唯一的近似解.此改进型准稳态近似解弥补了传统准稳态近似方法不考虑显热的不足,提高了准稳态近似法的精度,丰富了固液相变传热问题的求解方法,物理意义明确,可用于实际应用问题的初步分析和计算.

正十二烷高温燃烧详细化学动力学机理的系统简化

采用详细化学反应动力学机理的系统简化方法,以典型航空燃料的替代组分正十二烷为研究对象,开展了正十二烷高温燃烧化学动力学机理的系统简化.首先采用多步直接关系图法(DRG)和基于计算奇异值摄动法(CSP)重要性指标的反应移除方法对由1279个组分,5056个基元反应组成的正十二烷燃烧详细机理进行框架简化,得到了包含59个组分,222个基元反应的框架机理;进一步采用CSP对框架机理进行时间尺度分析,选出了10个准稳态物种,采用准稳态近似方法(QSSA)构建了包含49个组分的全局简化机理.计算结果表明,在较宽的参数范围内,框架机理和全局简化机理均能够重现正十二烷详细机理在高温燃烧的点火延迟时间、熄火以及物种浓度分布等方面的模拟结果.

庚酸甲酯高温燃烧化学动力学机理的系统简化和分析

采用详细化学反应动力学机理的系统简化方法,对庚酸甲酯高温燃烧化学动力学机理进行了系统简化.首先采用两步直接关系图法(Directed relation graph method,DRG)和主成分分析(Principle componentanalysis,PCA)方法对由1087个物种、4592步可逆反应组成的庚酸甲酯燃烧的详细机理进行框架简化,得到了包含108个物种、547步基元反应的框架机理.在此框架机理基础上,进一步采用计算奇异值摄动法(Computational singular perturbation,CSP)对框架机理进行时间尺度分析,再选取30个准稳态物种,采用准稳态近似(Quasi steady state approximation,QSSA)方法构建了包含78个物种、74步总包反应的全局简化机理.模拟结果表明,在较宽的参数范围内,框架机理和全局简化机理均能重现庚酸甲酯高温燃烧时的点火延迟、物种浓度分布和熄火等燃烧特性.此外,基于框架机理阐明了庚酸甲酯高温燃烧的反应路径和对点火有重要影响的基元反应.与详细机理相比,框架机理保留了良好的精确性和全局性,可以很好地反映庚酸甲酯的燃烧特性,有助于对生物柴油的燃烧过程的理解.

凝固热采集换热器中层流水冻结特性研究

采用准稳态近似方法分析了常壁温下凝固热采集换热器管内层流流动水的冻结过程，讨论了0～4℃水在不同Re、不同管径、不同壁温等工况下的冻结特性。结果表明，层流水冻结过程中，在结冰初期某一参变量的变化对量纲一冰层厚度的影响不明显，随时间的增长其影响逐渐加大。

最优协调电压控制间接拉道排列算法

根据准稳态假设建立含连续–离散时间微分–代数方程约束的最优协调电压控制模型。该模型综合考虑长期电压稳定性和控制成本因素,协调不同地理位置和不同种类的控制手段。根据Pontryagin极大值原理建立该协调电压控制问题的1阶最优性条件,该条件是一个典型的两点边值问题。在此基础上采用拉道(Radau)排列法求解这个两点边值问题。该算法具有计算精度高、数值稳定性好等特点。此外,为考虑有载调压变压器变比、可投切电容器组和待切除负荷的离散特性,还在控制模型中引入了二次罚函数的处理方法。以新英格兰39节点系统为基础构造算例,算例结果表明了该方法的有效性。

基于Radau排列的非线性模型预测紧急电压控制器设计

将非线性模型预测控制方法应用于紧急电压控制器的设计,并以准稳态近似为基础建立滚动动态优化模型,该模型旨在协调各种电压控制手段,从而维持系统的长期电压稳定性。滚动动态优化问题的目标函数综合考虑了电压偏移和控制成本,等式约束包括了连续?离散时间微分?代数方程组。为提高求解滚动动态优化模型的效率,采用Radau排列法将该模型转化为非线性规划问题,并采用内点法解法器IPOPT求解该问题。在新英格兰10机39节点系统上的计算结果验证了所提方法的有效性。

功率因数校正电路大信号暂态稳定性分析和模拟

从功率因数校正电路特点入手，建立了用于大信号分析的ＴＬ域准稳态近似模型，并依此对闭环系统的Ｌｙａｐｕｎｏｖ稳定性进行分析，得出为保证大范围渐近稳定性的恰当反馈函数。最后，依据ＴＬ域准稳态近似模型的计算机模拟与实验结果吻合，验证了模型的正确性。

基于准稳态分析求取中长期电压稳定极限的方法

本文以电压稳定性分析为核心，结合前人研究出的中长期电压稳定分析方法，选取基于准稳态分析方法进行中长期电压稳定极限值计算，通过实例证明建构的准稳态近似模型的准确性、实用性，供同行参考借鉴。