Numerical study of CNG engine combustion using CFD with detailed chemical kinetics

A three dimensional model which considers the effects of turbulence and detailed chemi cal kinetics is built to simulate the combustion process of engine fueled by compressed nature gas （CNG）. The model is accomplished by integrating CFD software KIVA3V and chemical kinetic soft- ware CHEMKINII. Meanwhile, a turbulence combustion model which is suitable for describing the reaction rate under the coupled simulation is developed to balance the effects of turbulence and de tailed chemical kinetics. To reduce the computation time, subsequent development of the simulation code is realized, which enables the simulation code to have the function of parallel computing and run on parallel computing facility based on message passing interface （MPI）. The coupled software is used to simulate the combustion process of spark ignition CNG engine. The results show that sim ulation data have a good consistency with experimental results and parallel computing has good effi ciency and accelerate ratio.

一种变自由度单回路机构的变拓扑结构设计及拓扑分析

特殊单回路机构通过一些特殊位置后会发生自由度变化,从而使其拓扑学、运动学/动力学性能发生变化,并适用于不同的应用背景。研究设计了一种由8个转动副(R)组成的单回路并联机构,它有3种运动模式,分别为2自由度、4自由度以及3自由度驱动,对应3个机构;然后,分析计算了3种运动模式下机构的方位特征集、自由度、耦合度3个主要拓扑特性,并分析了3种机构变拓扑结构的稳定性及可转变性;同时,对运动模式1、模式3下机构的位置正反解进行了分析。为基于这种变自由度单回路机构单元的可重构并联机构的研究提供了基础。

双模式可重构并联机构的构型及其在酒盒产线中的应用

目的为实现酒盒生产线上酒盒胶线点胶和酒盒底座清废环节的自动化,提出一种双模式可重构并联机构。方法基于螺旋理论分析该机构在2种模式下的自由度,利用闭环矢量法和D-H法求得对应模式下的位置逆解,采用数值法求解机构工作空间、灵巧度和转动能力指标,给出该机构的应用实例。结果该机构在2-URU/RRC模式下具有3T自由度,2-URU/URC模式下具有3T1R自由度,工作空间连续且无空洞,获得2-URU/RRC模式下灵巧度指标分布规律和2-URU/URC模式下动平台转动能力。结论该机构在2-URU/RRC模式下可满足胶线点胶作业需求,在2-URU/URC模式下可满足底座清废作业需求,提高了酒盒生产线自动化程度。

基于戴维南等效的过电压在线控制方法

随着分布式光伏在配电网中渗透率不断提高,配电网电压越限问题日益受到关注。针对电网与光伏间的负荷因不协调运作而产生的过电压问题,提出了一种基于戴维南等效的过电压在线预防控制策略。在正常运行条件下,光伏系统按最大功率跟踪输出;当并网点电压高于预设电压值,通过戴维南参数和预设电压值实时预测光伏输出功率上限,根据自适应下垂曲线动态调节使得并网点电压保持在指定的范围内。该方法可避免逆变器频繁启停,使光伏系统在配电网中始终保持在线状态,同时最大限度地提高光伏并网发电量。利用IEEE 34节点系统进行仿真,结果验证了该控制策略的有效性。

基于大数据的电力通信通道智能路由推荐策略研究

面对规模庞大、结构复杂的电力通信网,针对通信调度如何根据业务需求准确、合理、高效地安排通信通道,提出了一种基于分布式图并行计算的大数据智能路由推荐方法。该方法根据电力通信网特点构建电力通信网络拓扑模型、建立优选路由指标模型,并采用基于分布式图并行计算框架实现并行路由推荐算法。实验证明,该方法具有快速迭代与收敛的特性,在大型复杂的电力通信网络路由推荐与规划中具有良好的应用前景。

计及AMI的配网分层状态估计及伪量测计算

针对高级量测体系AMI(advanced metering infrastructure)带来的新的实时量测数据,提出一种改进的智能配电网状态估计方法,以AMI量测节点作为边界节点对配电网进行分层,将系统解耦为若干子区域实现并行计算。再在配网系统解耦的基础上,提出基于子区域负荷分配系数预测的节点负荷伪量测生成方法。最后,将IEEE33标准配电系统配置5个AMI量测节点,对其进行分层状态估计,并生成节点负荷伪量测数据。结果表明:与整体估计相比,分层状态估计方法在保证高精度的前提下提高了计算速度;生成的伪量测数据精度优于负荷预测得到的伪量测数据。

线要素化简算法的时间复杂度分析

线状要素是地图中数量最大、要素类型最多样的要素,其化简在地图自动综合中占据了重要的地位。目前对线状要素化简算法的改进、化简质量、化简精度等方面的研究较多,对线状要素化简算法的效率研究较少。此处是在兼顾化简质量的前提下研究算法效率,通过分析化简算法约束参数的特征,将线状要素化简算法分为6类,选取其中的几个典型算法,分析了其时间复杂度,并按照线状要素化简算法的时间复杂度将其分为线性算法和非线性算法两类,初步探讨了适合这两类算法的并行计算方法。

计算DFT谱的改进递归算法

计算离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)谱的传统算法是快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法。FFT算法适合全景频谱分析,不适合并行计算。在只需要计算少数感兴趣频点频谱时,基于递归计算的Goertzel算法比FFT算法更加快速、灵活。在介绍Goertzel算法的基础上,又提出了两种计算DFT谱的改进递归算法。其中,改进递归算法2比Goertzel算法更加合理,更加适合同时进行数据采集和数据处理。递归算法的递归单元所需要的加法器、乘法器等硬件资源少且相对固定,有利于利用多个递归单元构造多路并行工作的滤波器组来分析频谱,使信号处理的速度得到提高。

UPS并联系统的SPWM再调制控制技术研究

在全数字化并联UPS系统中,由于定时器的最小时基的限制,系统的同步控制精度低。该文提出了一种简单实用的基于再调制SPWM的数字同步控制策略。文中给出了几种SPWM再调制的实现方案,并对比分析了其调节精度和谐波特性。对采用再调制SPWM控制的并联UPS系统进行了数字仿真和实验研究,最后与未采用再调制SPWM控制的系统进行了对比分析。仿真和实验结果表明再调制SPWM控制策略大大提高了系统的同步控制精度,保证了并联UPS系统的稳定运行,较好地抑制了UPS模块间的环流。

用于大规模电力系统机电暂态实时仿真的并行网络拓扑算法

为在大规模电力系统机电暂态实时仿真中模拟厂站任意开关操作,提出了一种并行网络拓扑算法。算法首先定义一种电网主拓扑结构,并在此结构上应用基于优化边界表的网络分割算法,使得大量含有开关/刀闸的厂站主接线能完整地分配在子网中;然后在此基础上实现了一种基于消息传递接口(MPI)的电网并行拓扑算法,并定义了拓扑开关变位和断线故障之间的转换逻辑,以实现与机电暂态并行仿真程序集成。此算法没有增加已有机电暂态并行算法联络系统的复杂性,而是使厂站拓扑分析并行分布在子网中;同时为了加快拓扑分析与电网求解效率,使用了局部变化拓扑、导纳矩阵局部修改、部分因子分解技术。对被划分为14个子网的17984母线大电网案例测试表明:在Intel至强处理器E5450计算机上,并行拓扑算法能够获得超过19倍的超线性加速效果,实时模拟变电站运行而无需修改电网模型,总体效率能够满足实时仿真要求。

基于三转动并联机构的茶叶筛分装置运动学性能研究

根据片状茶叶筛分的功能需求,引入三维转动并联机构作为茶叶筛分机构.首先建立3-UPS-S型并联机构运动学模型,进行工作空间、灵巧性及奇异性分析.根据该机构在筛分工作空间存在的奇异位形,通过添加冗余驱动方式消除机构奇异性,改进原机构得到4-UPS-S茶叶筛分并联机构,并对其灵巧性及筛分运动轨迹进行求解.分析表明,基于4-UPS-S冗余驱动并联机构的片状茶叶筛分装置具有良好的运动性能,并能实现茶叶分层、分散及透筛的功能,可以满足实际工作需求.

并联供水水库联合调度规则最优性条件研究Ⅰ:理论分析

水库群联合调度规则最优性条件是科学制定水库群联合调度策略的理论基础,也是确定水库群蓄放水次序的重要依据。先确定水库群系统总供水量进而优化其在各个水库中的供水任务分配是水库群联合调度中最常见的做法,因而由总供水量确定规则和供水任务分配规则(蓄水量空间分布规则)构成的水库群联合调度规则也是最常见的调度规则。本文以并联水库群系统中这类调度规则为研究对象,采用库恩-塔克条件(K-T条件),给出了这类常用调度规则的最优性条件及其对应的时段可利用水量阈值范围,提出了水库蓄放水优先次序的划分标准。研究结果表明:由总供水量确定规则和蓄水量空间分布规则构成的水库群联合调度规则适用条件较差,而且仅当水库群系统中每个水库可利用水量与系统总可利用水量始终维持在给定的阈值范围内时,并联系统调度运行的最优性才能得到保障。

3-UCR并联机构的瞬态运动学研究

基于反螺旋理论与虚拟机构法对一种特殊3-UCR并联机构的瞬态运动特性进行了分析。利用支链与动平台的一阶影响系数矩阵之间的关系,建立了此并联机构在螺旋坐标系下的瞬态运动数学模型,得出了一阶影响系数矩阵只与机构输入参数和机构构型有关的结论。提出的建模方法同样适用于其它欠自由度并联机构的瞬态运动特性分析,运用该数学模型,可得到任意瞬态的螺旋系节距。分析表明,该机构具有两转动一平动的瞬态运动特性,并利用动静平台平行位姿时的具体数值实例,验证了上述分析结果。

斜井分隔通风方案风机串并联通风效果比较

在隧道施工分隔通风方案设计中,中间隔板末端与工作面距离、风机与工作面距离、风机串联或并联通风是主要考虑因素。采用数值模拟方法,以关角隧道为例,分析了斜井设置中间隔板情况下风机串、并联对应的速度场,比较了串联或并联的通风效果,提出了中间隔板及风机出口与工作面距离建议值。结果表明:斜井长度大于300m时,风机串联通风效果比并联好;斜井长度较小时,并联通风效果比串联好。

基于软件无线电的嵌入式系统总线研究及应用

介绍了软件无线电传统的嵌入式系统并行总线传输方式,分析了高速串行总线相对于并行总线的优势,比较了当前常用的几种高速串行总线的优劣,指出了RapidIO总线是当前软件无线电嵌入式系统一种良好选择。同时,通过某项目应用,实现了RapidIO总线高速组网以及系统开放、可扩展、可重构等性能。

水库(群)发电优化调度计算的并行策略研究

为有效缩短水库(群)优化调度求解的计算时间,近些年来学者们对水库(群)优化计算的并行策略展开了相关研究,基于大系统分解协调方法提出了串联水库群中长期发电优化调度的异步并行计算。之后以李仙江两水库组成的串联水库群为例,在其中长期发电优化调度中,对分解协调异步并行计算方法进行了相关验证。该新型并行策略在解决混联水库群优化调度问题中为提高计算效率提供了新的研究与应用方向。

某机载光电吊舱热环境下光轴平行性建模与分析

针对某机载光电吊舱光轴的热变形问题,在国内外吊舱光轴平行性测试方法的启发下,提出了一种基于有限元仿真的计算模型。选取其中作为传感器直接载体的光具座进行研究。建立光具座系统的有限元模型,来分析温度变化对各传感器光轴之间平行性的影响。首先在HyperMesh软件中生成高质量的六面体网格。随后在ANSYS软件中使用集中质量点在传感器的质心位置模拟传感器光轴。和光具座刚性联接。同时选取室温为热应变基点,激光传感器光轴为基准轴,分别得到高温和低温下其余光轴在方位方向和俯仰方向的相对偏转角度。分析结果表明,光具座本身满足设计和使用要求。

交直流并联输电系统自校正控制

以非线性模型为基础,在线递推辩识为手段,提出了一种交直流并联输电系统的自适应控制方法。利用直流系统调节速度迅速的特点,结合广义最小方差自校正控制律,显著地改善了系统的动态品质。同时本方法以单输入单输出形式,使控制系统的实施非常简单。通过对一实例的自校正控制系统设计、仿真及分析,展示了自校正控制策略在交直流并联输电系统中的广阔应用前景。

关于杨树遗传育种中的若干问题

根据国内外杨树育种实践，讨论了杨树遗传育种的一些理论问题：①杨树的育种目标和杂交遗传变异平行性；②从遗传角度分析了交互轮回选择法是一种科学的杨树育种程序；③回交能克服杨树杂种不育和后代夭亡。

基于多核的并行混合交通微观仿真系统

为了提高混合交通微观仿真的运行速度,基于多核并行计算技术构建了一个混合交通微观仿真平台.文中首先从平台功能结构、并行混合交通微观仿真流程设计与实现两个方面对平台进行介绍;其次,设计并实现了该仿真平台的关键并行算法,包括初始路网分割算法、车辆穿越边界算法及动态负载平衡算法;最后,通过仿真实验验证了多核并行计算技术能够大大提高混合交通微观仿真的运行效率.