基于GA-BPNN代理模型的混合式黏滞阻尼器构造优化

采取CFD(computational fluid dynamics)数值模拟和基于代理模型的优化方法,研究混合式黏滞阻尼器在多参数设计空间内的构造参数优化问题。首先,分析黏滞阻尼器参数对力学性能的影响规律,基于正交试验理论选取间隙宽度、缸体内径、活塞厚度、阻尼孔直径为关键参数,利用优化拉丁超立方设计和CFD数值模拟获得初始样本点耗能性能指标;然后,使用遗传算法(genetic algorithm,GA)和反向传播神经网络(backpropagation neural network,BPNN)的方法构建代理模型,其能够准确反映构造参数耗能性能指标和构造参数之间的繁复关系。进一步地,循环更新GA-BPNN代理模型并结合非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm-II,NSGA-II),以最佳耗能能力为目标,实现在全设计空间内的寻优,确定在典型阻尼介质黏度下双出杆混合式黏滞阻尼器的最优构造参数。最后,探讨了构造参数对黏滞阻尼器流动性能的影响机理。研究结果表明,优化双出杆混合式黏滞阻尼器构造参数在选用基于GA-BPNN代理模型的优化方法时,可有效提高计算效率且具有较高预测精度。从性能指标提升角度,全黏度下最优构造参数阻尼孔直径、活塞厚度、缸体内径和间隙宽度分别为1.31 mm、120.78 mm、199.87 mm、0.5 mm,相较于基准构造,最大阻尼力和能量耗材比分别提升33.8%和64.8%。该方法可为黏滞阻尼器构造参数优化及相关研究提供参考。

贝壳形屋盖风压系数密度峰值聚类分区研究

鉴于贝壳形屋盖表面风压分布的特殊性,提出基于快速搜索技术的密度峰值聚类风压系数分区方法。以某贝壳形屋盖表面风压分布试验结果为基础,进行密度峰值聚类风压系数分区,采用SD有效性指标验证分区数的合理性,并与改进k-means聚类分区结果进行对比。结果表明:密度峰值聚类风压系数分区以风压系数相对距离、局部密度和综合指数为特征参数,能较好反映屋面风压分布特性,有效保证类聚合性和类类分离性;相较于改进k-means分区法,不同风向角下密度峰值聚类得到的分区数与SD最优聚类数接近;密度峰值聚类分区结果能更准确反映贝壳形屋盖表面风压分布特性,充分体现测点风压系数局部密度和相对距离特征值较大的基本原则,对于贝壳形屋盖的风压系数分区具有更好的适用性;贝壳形屋盖密度峰值聚类分区最大负风压系数在-0.59~-1.74之间。

基于时钟循环神经网络的光伏故障诊断

光伏电站大多地处恶劣环境,遭受风沙雨雪腐蚀,电池板容易出现多类型故障,如何对故障进行有效识别与定位尤为重要。为此,提出了一种基于时钟循环神经网络(clockwork-recurrent neural network,CW-RNN)的光伏故障诊断策略。首先,建立了光伏阵列系统仿真模型,分析了光伏发电故障的成因,模拟了不同故障下的光伏阵列输出特征;其次,采用CW-RNN方法建立了故障诊断模型,对光伏阵列故障进行识别与定位;最后,基于实时数据库系统搭建了光伏发电故障分析平台,对所提出的故障诊断模型性能进行验证,结果表明其有效性和准确性,对光伏电站高效地进行故障准确识别与定位具有一定参考意义。

有氧运动治疗应用在单纯性肥胖儿童中对其糖脂代谢、胰岛素抵抗及血管内皮功能的影响分析

目的研究分析有氧运动治疗对单纯性肥胖儿童糖脂代谢、胰岛素抵抗以及血管内皮功能的影响。方法简单随机选取2020年5月—2023年5月福建省泉州市洛江区妇幼保健院收治的60例单纯性肥胖的儿童作为研究对象,依据随机数表法分组,对照组(n=30)予以常规饮食及行为干预,观察组(n=30)基于对照组干预条件予以有氧运动治疗,比较两组儿童不同干预时间的糖脂代谢指标、机体胰岛素抵抗状况以及血管内皮功能。结果干预后,观察组空腹血糖(Fasting Plasma Glucose,FPG)、胆固醇(Cholesterol,TC)以及三酰甘油(Triglyceride,TG)水平依次为(4.83±0.53)、(4.03±0.42)、(1.56±0.21)mmol/L,均低于对照组,分别为(5.19±0.61)、(4.65±0.53)、(1.79±0.24)mmol/L,差异有统计学意义(t=2.440、5.021、3.950,P均<0.05)。干预后,观察组2项胰岛素抵抗指标[空腹胰岛素(Fasting Insulin,FINS)、胰岛素抵抗指数(Insulin Resistance Index,HOMA-IR)]均低于对照组,差异有统计学意义(t=3.472、2.544,P均<0.05)。干预后,观察组一氧化氮(Nitric Oxide,NO)较对照组更高,内皮素-1(Endothelin-1,ET-1)较对照组更低,差异有统计学意义(t=2.719、3.298,P均<0.05)。结论对单纯性肥胖儿童实施有氧运动疗法干预,能够有效改善其糖脂代谢状况以及胰岛素抵抗问题,并且对血管内皮功能的恢复有良好助益。

泸定6.8级地震农村居住建筑震害调查与分析

2022年9月5日,四川省泸定县发生了6.8级地震,对泸定、石棉、汉源等地区的农村建筑造成严重影响。为了分析农村建筑的震害,对评估烈度为Ⅵ~Ⅸ度区域12个乡镇35个地点的农村建筑进行了现场调查,总结了砖砌体结构、木结构、石结构和生土结构的典型震害特征,并对4种结构的震害等级进行了统计和分析。结果表明:砖砌体结构房屋的严重破坏及倒塌占比为4.2%和3.3%,且与构造措施有很大关系,未经正规设计且缺乏构造措施的砌体结构出现屋面破坏、局部甚至整体倒塌,但设有构造措施的砌体结构房屋保存较好;木结构建筑整体受损较轻,但由于本次泸定地震的竖向作用强烈,木屋盖破坏较为严重;石砌体结构和生土结构房屋,发生严重破坏和倒塌的比例较高,严重破坏占比分别为7.2%和5.1%,倒塌占比分别为10%和7%,破坏最为严重。山体滑坡、落石等次生灾害对建筑造成不同程度的损坏,是此次泸定地震的特征之一。针对此次泸定地震的破坏特征,建议农村建筑落实抗震措施,引入适用的新工艺;灾后恢复过程中,以房屋震损程度评估为基础,重建与加固相结合;同时,建议注重农村规划、选址的研究,降低地震次生灾害破坏;应当进行抗震科普宣传,加强农村工匠培训。

基于模型预测控制的多微网系统2阶段优化调度

针对多微网系统集中式优化所带来的巨大计算压力以及源荷不确定性给系统稳定运行所造成的影响,提出了基于模型预测控制的多微网系统2阶段优化调度方法。针对日前阶段,考虑微网间源荷时空互补特性,以微网间热电交互功率、各微网中可控微源出力以及储能系统出力为优化变量,建立最小化多微网运行成本的日前优化模型,并利用同步型交叉方向乘子算法求解日前调度计划;针对日内阶段,为应对源荷预测偏差,用模型预测控制对储能系统进行合理调控,以平滑热、电网联络线,跟踪日前调度计划。算例结果表明,所提优化调度方法可缓解集中式优化的计算压力,提升系统运行的经济性与可靠性。

基于模型预测控制的分散式空调两阶段优化调度

近年来,空调负荷急剧增长,如何保证电网的安全、稳定运行是当前亟须解决的重要难题。针对含分散式空调的楼宇微网,提出一种基于模型预测控制(ModelPredictiveControl,MPC)两阶段优化调度策略。日前阶段,考虑楼宇微网设备间电能的互济互补能力,以系统运行经济性、环保性以及设备损耗作为综合成本目标,兼顾自身利益的同时最大限度地消纳可再生能源。在日内阶段,基于MPC方法建立融合分散式空调的楼宇微网预测模型,并反复滚动优化,以解决可再生能源出力、负荷预测精度随时间尺度增加而下降的问题。通过算例分析得出:分散式空调两阶段优化调度方法能够有效解决预测误差较大的问题,在平滑联络线的同时使系统鲁棒性得以提升。

装配式混凝土结构套筒灌浆连接质量检测技术研究进展及发展趋势

装配式混凝土结构在我国发展时间短,存在施工人员技术水平不足、施工过程难以监控等情况,实际工程中套筒灌浆质量问题较多。分析套筒灌浆连接质量常见问题,对灌浆料密实性及缺陷检测、钢筋锚固长度检测和灌浆料强度检测等技术进行分析和总结,探究常见灌浆料密实性及缺陷检测技术优点、缺点和适用情况,并分析装配式混凝土结构套筒灌浆连接质量检测技术发展方向。结果表明:套筒灌浆连接质量常见问题主要有灌浆料不密实、钢筋锚固长度不足和灌浆料强度不足3个方面;灌浆料密实性及缺陷检测技术有无损检测技术和微(破)损检测技术,无损检测技术主要有预埋原件法、X射线法、机械波法和电路法,微(破)损检测技术主要有成孔内窥镜法和套筒原位取样法,这些方法均存在一些问题,仍有待进一步研究;成孔内窥镜法和X射线技术检测连接钢筋插入深度,小直径芯样法、里氏硬度计法检测灌浆料强度,仍需深入研究。

大跨翘曲屋盖风压分布的风洞试验与数值模拟

为了解大跨翘曲屋盖结构的风压分布特征,对某大跨翘曲屋盖进行了风洞试验和计算流体动力学数值模拟.首先,根据风洞试验结果分析了屋盖风压分布情况及门窗开启状态对风压分布的影响;然后,基于CFX软件平台,采用RNG k-ε湍流模型模拟了该屋盖结构的平均风压分布,并将模拟结果与风洞试验数据进行了比较.研究结果表明:门窗开启对外风压影响较小,对内压有一定影响,开一边门窗时,屋盖会受到向上的升力,两边同时开启时,内压对屋盖有向下的吸力作用;采用RNG k-ε湍流模型模拟大跨翘曲屋盖结构的平均风压分布具有较好的计算精度,可较准确地反映实际风压;屋面风压分布以吸力为主,风荷载最不利位置在翘曲边缘和屋面顶部区域;来流方向为翘曲向时,风流在翘曲边缘有较大的分离,在翘曲面有较强的漩涡产生,风流绕过建筑后,在来流方向建筑两侧会伴随着分离和漩涡产生,且在背风面会形成两个大的对称尾涡,而来流方向为凹曲向时,侧面和背风面的分离和漩涡并不明显.

线上与线下融合的土木工程专业课混合式教学研究

目前系统全面的线上与线下融合教学模式还未形成,特别是将混合式教学理念应用于土木工程专业课的教学研究还很欠缺。在分析土木工程专业课特点及教学中存在的问题基础上,提出线上与线下融合的混合式教学模式。该教学模式基于多媒体PPT、黑板板书、MIRC网络平台和课程学习网站等教学手段,采用讲授、讨论、任务驱动和自主学习等教学方法,最大限度避免学生在学习过程中出现思维疲劳,充分激发学生的学习兴趣和潜能。在土木工程核心专业课程建筑结构设计教学中的应用表明,线上与线下融合教学模式具有较好的教学效果,并有助于创新实践人才的培养。

含多微网的主动配电网双层分布式优化调度

随着配网中可再生能源渗透比例的不断提高,传统集中式调度面临潮流计算压力大、可再生能源消纳困难等问题,难以保证系统的运行品质。提出一种含多微网的主动配网分布式双层优化调度方法。上层建立以区域配网网损最小为目标的优化模型,运用二阶锥松弛方法以及同步型ADMM(alternating direction method of multipliers)算法求解各微网联络线调度指令;下层考虑碳捕获(carbon capture and storage, CCS)、电转气(power-to-gas, P2G)等能源耦合设备与柔性负荷协调调度,建立以提高经济性、降低弃风弃光、保证环保性等为目标的下层优化模型。基于实时数据库建立仿真验证平台,以IEEE33节点系统为例,验证了所提方法的有效性。

基于SC教学理念的土木工程专业课程教学改革--以建筑结构抗震设计课程为例

以建筑结构抗震设计课程为例,针对目前教学中“以教师为中心”的问题,结合该课程内容多、学时少、教学难度大等特点,基于“以学生为中心”(Student-Centered)的教学理念,从教学内容、教学方法、实践环节和评价体系等几个方面,调整教学模式和教学手段,鼓励和引导学生课后自主学习,解决课时少、内容多的问题;采用多种手段辅助教学,激发学生的学习兴趣;重视实践教学环节,增强学生的综合应用能力和创新实践能力;完善教学评价体系,将过程性指标引入评价体系,同时也对教学工作进行评价,形成师生之间的良性互动。改革前后教学效果的比较分析,说明基于SC教学理念的改革能充分调动学生的学习激情,增强学生自主学习能力,提高学生的学习成绩;同时也促进了教师教学水平的提高。

不同设防烈度下RC框架结构的抗侧向倒塌能力

地震作用下建筑结构的抗侧向倒塌能力是抗震性能评价的基础。选取4个结构整体性能参数作为结构抗侧向倒塌能力评价指标,分别为结构强屈比、超强系数、延性系数和延展系数。按中国现行规范设计了12个RC框架结构,考虑侧向力分布形式和设防烈度的影响,采用Pushover方法对结构进行计算,并根据能力曲线和结构整体性能参数对结构抗侧向倒塌能力进行评价。结果表明:结构整体性能参数能从强度储备和变形能力两个方面对结构抗侧向倒塌能力进行分析;随着设防烈度和结构高度的提高,侧向力分布形式对结构抗侧向倒塌能力的影响增大;设防烈度对结构强屈比和结构延展系数的影响较小,对结构超强系数和结构延性系数的影响较大;随着设防烈度的提高,结构超强系数减小,而结构延性系数增大。

表面有螺旋装饰条的大跨贝壳形屋盖风荷载特性

为了解装饰造型对大跨贝壳形屋盖风荷载特性的影响,研究了某表面有螺旋形装饰条高铁站房屋盖的风压分布特征.首先,基于Reynolds时均RNG k-ε湍流模型,建立表面有装饰条大跨贝壳形屋盖的数值风洞模型,以模拟屋盖风压分布,通过与风洞试验结果的对比分析,验证了数值模型的可靠性和适用性;然后,建立表面无装饰条贝壳形屋盖的数值风洞,并进行数值模拟;最后,将表面有装饰条屋盖和表面无装饰条屋盖的计算结果进行对比,从风荷载升力系数、局部体型系数和局部区域速度矢量分布方面,分析表面有螺旋形装饰条贝壳形屋盖的风场变化特性.研究结果表明:数值模拟得到的表面有装饰肋条大跨贝壳形屋盖风载体型系数与风洞试验的体型系数相对误差在±25%以内,风荷载升力系数偏差率在-7.1%~6.1%;表面有装饰条模型的风载升力系数小于表面无装饰条模型,最大偏差率达22.4%,设置装饰条对大跨贝壳形屋盖的整体抗风有利;设置装饰条可以使屋面大部分区域的局部风压减小0~50%,但也会使得个别区域增大2~5倍,在对局部附属构件设计时应予以重点关注;装饰肋条间有一定的狭管效应,肋条对风流的阻挡效应致使风流在肋条处有明显的漩涡产生,并使得肋条自身的风压较高,表面有装饰条屋盖会在背风面产生比表面无装饰条屋盖更大范围的尾涡.

基于多时间尺度的电动汽车硬件在环仿真平台

随着电动汽车数量的快速增长,其大规模无序接入将使电网电能质量与运行稳定性显著降低,为此对集群电动汽车充放电与并网行为的研究显得尤为重要。针对上述问题,基于多时间尺度搭建一种车网协同硬件在环仿真平台,平台利用电网实时仿真器实现电网实时仿真,以实时数据库为桥梁,连接上层能量管理系统、下层仿真模型以及硬件设备,并基于实时数据库可视化界面对仿真运行结果进行直观展示,最后,基于所搭建平台对V2G(电动汽车到电网)、V2B(电动汽车到智能楼宇)、V2H(电动汽车到家庭)等典型场景进行算例仿真验证,仿真结果可为车网协同优化调度提供支持。

高占空比斩波串级调速反馈变压器保护优化

斩波串级调速系统从电机转子侧调节转差功率实现调速,在高占空比运行时转差功率很小,发生逆变故障后逆变直流电流波形呈现稀疏脉冲形状,现有保护策略不能检测到过流故障信号并执行保护动作,极易导致反馈变压器损坏。针对现存问题,分析了斩波串级调速系统的稳态电流特性及逆变故障暂态过程,结合现有保护策略,得出保护失效原因的理论依据,并据此进行保护优化,提出带直流回路欠压保护的优化方案。仿真及样机试验表明,理论分析及推导正确,经优化的保护策略能够在逆变故障时有效保护反馈变压器,可提高系统可靠性。

计及碳捕获的含P2G微电网能量调度模型

在低碳经济背景下,具有弃风弃光消纳和碳捕获能力的电转气(P2G)技术是微电网系统实现能源清洁低碳化利用的重要支撑技术。本文首先构建含P2G设备的微电网系统,并重点对燃气轮机、碳捕获及P2G设备进行建模分析,以含P2G微电网的经济性、舒适性及低碳环保性为目标函数,以电网、气网功率平衡和设备功率限制等为约束条件,建立多目标优化调度模型;采用含精英策略的非支配排序遗传优化算法(NSGA-Ⅱ)求解得到帕累托解集,算例分析P2G及碳捕获设备对系统产生的影响,结果表明:本文含P2G微电网调度系统模型可有效减少弃风弃光现象,碳捕获系统捕捉燃气轮机排放的CO_(2),明显改善了环保性;P2G设备进行能量转换增加了微电网系统利润。

基于欠压判定的斩波串级调速逆变保护优化

斩波串级调速系统在高占空比运行时转差功率很小,发生逆变故障后的逆变直流电流波形呈现稀疏脉冲形状,导致现有的逆变保护不能检测到故障信号并执行保护动作,极易损坏逆变侧器件。针对现存问题,通过分析斩波串级调速系统在高占空比运行时的稳态电流特性及逆变故障暂态过程,得出逆变保护失效原因的理论依据,并据此进行保护优化,提出带直流回路电压检测及欠压判定的优化方案。仿真及样机实验结果表明理论分析正确,经优化的逆变保护策略能够在逆变故障时有效保护逆变侧器件,可提高系统可靠性。

圆钢管钢骨混凝土柱的承载力参数分析

已有的关于圆钢管钢骨混凝土柱承载力参数的文献中,仅给出其大致的取值范围,并未考虑各参数间的交互影响和给出其最优取值,难以有效指导工程设计。建立了圆钢管钢骨混凝土受压柱有限元模型,并采用试验数据对其有效性进行了验证,根据正交试验原理设计了16个圆钢管钢骨混凝土柱计算模型,进行了非线性轴心受压分析。采用正交试验极值法分析了纵筋、箍筋、钢骨、混凝土强度和截面尺寸等参数对承载力的影响,得到了纵筋配筋率、箍筋体积配箍率、钢骨含钢率和混凝土强度等级等参数的最优取值和最佳取值范围,以及所适宜的柱截面尺寸。

基于组合权重与TOPSIS法的火力发电厂运行指标评价

采取一种有效方法来评价火力发电厂的运行指标具有重要意义。将组合权重与TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution,TOPSIS)法相结合,对电厂运行指标进行评价,首先用层次分析法计算主观权重,与熵权法计算的客观权重相融合,求出指标组合权重,再利用TOPSIS法构造出加权规范矩阵,用正、负理想解和欧式距离来对各电厂运行指标优劣进行评价。结果表明,此方法简单、快捷,能有效地对电厂运行指标进行评价,有助于指导火电厂实际运行和提高火电厂自身竞争力。