大型发电机端部绕组电磁力物理数字孪生建模

为了在“智慧汽轮机”中更好地结合物理信息模型先验知识与数据驱动模型,并向真实机组模型迁移试验模型,进一步实现可靠的实验室数值仿真数据和真实运行数据互相印证与混和建模驱动,以600 MW大型汽轮发电机为研究对象,建立融合演进因素的汽轮发电机定子绕组本体模型,提出集成数字孪生智能绕组研究框架,并提出智能绕组内涵的形式化定义。基于镜像法、气隙回转电流应用叠加法、毕奥-萨伐尔定律和安培力定律建立定子端部绕组电磁力的数学机理物理信息模型。对有限元电磁力和数字化电磁力进行了分析对比,验证了所建立电磁力数字化物理信息模型的合理性。对比分析振动响应结果,进一步验证了数字化电磁力物理信息建模的正确性以及有限元电磁力对比验证的正确性。研究将对“智慧汽轮机”运维的振动动态基于物理机理与数据驱动混和建模的数字孪生故障诊断与预测提供有力的支撑。

MCM数学建模竞赛融入高中物理教与学的研究——以计算火箭升空加速度为例

从MCM数学建模竞赛的视角出发,分析该模式对培养学生科学探究和科学思维的价值,意图将MCM模式融入日常中学物理的教与学,并通过给出具体案例,在教学中引入MCM模式给出建议和参考,形成MCM项目学习,在教学改革中为中学教师提供启示与借鉴.

“物理建模”实验教学模式的教学实践——以“迈克尔孙干涉仪测量激光波长”实验为例

在物理实验教学中发现,低年级本科生普遍缺乏物理建模思维,难以通过科学知识的建构历程获得对知识的深刻而全面的理解.为解决此问题,国防科技大学的大学物理实验课程以“物理建模”思想和“精益思想”创新教学模式,开展“物理建模”实验教学模式的教学设计,强化物理建模思维的培养.通过该教学模式在大学物理实验课程中的教学实践,以“迈克尔孙干涉仪测量激光波长”实验为例详细介绍“物理建模”实验教学模式的教学设计,为物理实验的教学改革提供借鉴.

热泵储电系统多物理域建模与动态仿真研究

热泵储电技术是一种新型物理储能技术。为丰富热泵储电系统动态特性研究,建立了布雷顿循环热泵储电系统动态仿真物理模型,分析了系统储/释能阶段启动过程中主要特性参数的动态响应,包括压力、温度、流量、功率等。结果表明:为使系统运行到额定工况,系统的容腔体积选取为5 m^(3),储/释能阶段的初始压力分别选取为2.1、3.8 MPa;在给定的转速升速率下,系统主要特性参数均从初始值按照一定趋势逐渐变化,在约1400 s处达到额定值。该仿真模型和研究结果可为热泵储电系统的启动过程动态特性分析提供一定的参考。

基于三维地质-地球物理建模的深部成矿预测——以黑河地区永新金矿床为例

黑龙江省永新金矿床位于兴蒙造山带东段的兴安地块和松嫩地块交会拼合部位,是近几年新发现的大型金矿床。为了深入探讨永新金矿床外围及深部的成矿潜力,首先在典型矿床分析和音频大地电磁测深以及重磁联合剖面基础上,利用三维地质建模软件Creatar XModeling构建了区域和矿床三维地质模型,刻画了主要控矿地质体三维形态,揭示了区内深部构造地质特征、矿体空间分布特点及与各地质要素之间的关系。然后,采用立方体预测模型找矿方法,依据证据权法对研究区地质、地球物理等多源信息进行融合,圈定了8处深部找矿预测靶区。部分深部靶区钻孔发现了多处矿化信息,验证了本次深部预测的准确性和可靠性,指示研究区深部仍具有较大的成矿空间和潜力。

基于失效物理的风电机组多故障可靠性建模方法

风电机组由于功能结构复杂且工作环境恶劣导致其退化状态呈现多样性特点,失效形式往往是多种故障耦合作用的结果,因此单独采用某一变量的性能退化过程作为评估风电机组寿命及可靠性模型是不全面的。为了更精确反映系统内部和外部性能指标的相关性,提出了一种基于失效物理的风电机组多故障可靠性建模方法。首先分析了风电机组多应力耦合下的工作环境和故障特性,通过基于失效物理的可靠性仿真分析方法获得寿命分布函数,并将其作为边缘分布函数;其次在考虑故障模式相关性时,引入两阶段估计法对Copula函数的模型进行参数估计。通过对比不同类型Copula函数的秩相关系数和平方欧氏距离,确定最优Copula函数。最后利用Skla定理和逐步分析的思想,建立多故障模式耦合下的简化风电机组可靠性模型。结果表明,考虑可靠性指标相关性时得到的可靠性结果更加合理,同时该方法避免了风电机组寿命预测和可靠性评估的保守估计,具有较好的实用性和可操作性。

基于有效应力影响的岩石物理建模研究

研究工区W区块位于四川盆地南部,目标储层埋藏较深,普遍大于3500m,自北向南深度逐渐增加,地层压力系数较高。从有效应力与孔隙纵横比的关系出发,结合测井资料、实验数据等进行岩石物理建模,最后通过建立的岩石物理模型进行速度预测,预测结果与实际测井资料吻合较好,验证了模型的有效性和准确性。

跨学科背景下高中生物理模型建构能力测评研究

“模型建构”是物理学科核心素养中“科学思维”的关键要素之一。发展模型思维,提升学生运用物理模型解决跨学科问题的综合能力,为人才培养提供了有效手段。以跨学科背景中物理建模能力为核心,归纳已有研究的评价要素,建构了测评框架。命制了跨学科情境的物理建模测试题,以125名广州市高中学生为研究对象,实施纸笔测验。基于Rasch模型对数据进行统计分析,揭示了高中生跨学科背景中物理建模能力的现状与特点,以改进一线教学。

信息技术辅助物理建模教学——以“平抛运动”教学为例

物理建模教学通过培养学生的高阶思维能力和实验探究能力,促进学生物理学科核心素养的达成。以平抛运动为例,借助信息技术认知工具Tracker软件,将导引式建模教学模式细化到平抛运动教学中,对物理建模教学环节进行讨论,提出物理建模教学的3种策略:依托实际问题情境,借助信息技术工具,选编原始物理问题。

基于“1+X”证书考试数字创意建模与“建筑装饰施工图绘制”耦合关系研究

为对接“1+X”证书制度,“建筑装饰施工图绘制”紧跟国家相关政策需要进行课程改革,思考高职课堂如何对接“1+X”证书制度的理念、塑造新的课堂形态,以及在过程中如何落实这样的课堂形态是文章预期解决的主要目标。基于“1+X”证书考试制度,建筑室内设计专业学生已完成校内“建筑装饰施工图绘制”课程并全部进入企业实习,通过学生取得“1+X”证书数量和考试情况进行分析,主要从课程体系、课程标准、双师型师资队伍建设及实训基地打造等方面分析数字创意建模与“建筑装饰施工图绘制”课程之间的耦合关系并提出相应的建议。

基于SOLO分类理论的高中生物理建模能力测评研究

模型建构与应用是物理学科核心素养体系中科学思维的重要方面,了解高中生物理建模能力的发展现状是相关能力培养的基础.本测评研究基于SOLO分类理论,对高中生物理建模能力进行了维度及水平划分,开发了测评工具并采用Rasch测量模型进行优化.测评发现,高中样本学生的“物理建模能力”在不同年级、不同层次学校的分布均存在差异.最后,在总结学生具体表现的基础上,提出了培养物理建模能力的教学建议.

构建评价体系 培养建模能力——教育数字化转型背景下县域高中学生物理建模能力评价研究

随着教育数字化的不断深化,县城高中物理教学亟需关注学生建模能力的评价与发展。在此背景下,文章针对县城高中学生物理建模能力的评价问题进行了探讨,旨在建立一套相对科学、合理的评价体系,以促进县城高中学生建模能力的发展。

岩石物理建模引导的低渗储层参数预测方法

【背景】准确预测储层参数对地下储层表征、气藏模式构建、产能释放及流体运移理解具有关键意义。传统基于岩心测量或数学−岩石物理建模的方法受限于弹性参数反演结果的多解性和低精度,难以满足现代勘探需求。【目的和方法】为提升低渗储层参数预测的准确性,提出了一种岩石物理建模引导的低渗储层参数预测方法。将卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)作为深度学习框架,从实际地震数据中直接预测含水饱和度、泥质含量及孔隙度;为解决标签数据稀缺问题,结合岩石物理建模与弹性参数随机扰动技术,生成高质量训练样本,有效扩充了数据集。【结果和结论】理论模型测试表明:在储层参数对岩石物理敏感性较低的情况下,也能实现低渗储层参数的空间分布预测;相比纯数据驱动的深度学习,仅需少量测井数据即可获得高精度的储层参数预测结果。在莺歌海盆地东方区的应用实践表明,该方法优化了钻井部署,助力了低渗领域的重大勘探突破和储量发现。

低渗储层岩石物理建模新方法及其在东海Z气田中的应用

低渗储层孔隙结构复杂,非均质性强,不同类型低渗储层之间也常存在较大物性变化,难以采用统一的岩石物理模型表征储层参数与弹性参数之间的关系。针对上述难题,提出了低渗储层分层岩石物理建模方法:针对中低孔-中低渗储层采用基于DEM理论的流体均匀饱和模型;针对特低孔、特低渗储层采用基于KT理论的流体非均匀饱和模型。基于分层岩石物理建模预测的纵、横波速度与测井真实速度吻合较好,验证了该方法的可靠性。在建立准确岩石物理模型的基础上,进一步分析了弹性参数受泥质含量、孔隙度、孔隙形状等因素影响的变化规律,从而指导低渗储层的岩性及“甜点”预测。

声学释放器机械释放单元多域物理建模与试验研究

声学释放器机械释放单元的释放过程决定着声学释放器的释放成功率。为验证研制的声学释放器机械释放单元样机的释放过程和使用性能,采用基于模型设计的方法,建立声学释放器机械释放单元的多域物理模型,通过仿真试验验证声学释放器机械释放单元的结构性能,并对声学释放器机械释放单元样机进行压力釜、抗负载拉力试验和万米海试。结果表明,通过仿真试验、压力釜试验、抗负载拉力试验和万米海试,证实了研制的声学释放器机械释放单元样机可以在最大工作深度11 km和最大有效载荷10 t的工作条件下实现释放功能。

物理建模教学中应用Algodoo软件例析——以“碰撞模型及拓展”为例

以“碰撞模型及拓展”为例,运用建模教学理论,引导学生通过在Algodoo软件环境下自主搭建情境进行学习,为解决传统物理课堂中模型建构这一难题提供新思路,既展示现代科技加持下的创新课堂,又突破了大多数仿真平台上教师制作好课件在课堂上演示的呈现方式.

培养初中生物理建构模型能力的思考

物理教学以培养学生的物理核心素养为目标,构建模型的科学思维是其中重要的部分.双减背景下更加关注高效培养学生物理建构模型能力的方法.通过采用任务派送、动手实践、情景图和可视化抽象过程等方法培养学生构建物理模型能力,增强学生感性认识,形成构建模型的意识,为后续物理学习奠定基础.

高中物理教学中学生建模能力的培养策略

物理建模能力是物理学科核心素养中的一项重要能力,能够帮助学生从实际问题中提取描述问题本质的核心要素,进而构建物理模型解释物理现象,提高问题解决能力。该研究阐述了在教学中培养学生建模能力的意义与建模教学一般流程,并在此基础上提出教师该如何在教学实践中培育学生的物理建模能力。The ability to model physics is an important skill in the core competencies of the physics discipline, which can help students extract the core elements that describe the essence of problems from practical problems, and then construct physical models to explain physical phenomena and improve problem-solving abilities. This article elaborates on the significance of cultivating students’ modeling ability in teaching and the general process of modeling teaching. Based on this, it proposes how teachers can cultivate students’ physics modeling ability in teaching practice.

聚焦科学思维方法 提升物理建模能力

建模是一种思维过程,从思维方法入手才能触摸到模型构建的真谛,提升高中学生的建模能力才可能找到源头活水.选取中学物理中较为熟悉的科学思维方法构建物理模型,旨在培养学生的科学思维,提升学生的建模能力和运用模型解决问题的能力.

高中生物理建模能力培养的研究与实践

新的高中物理课程标准强调并提倡在教育教学活动中加强对学生的建模能力的建设和培养,通过推理分析、逻辑判断、总结反思等方法,加强对学生的物理思维能力的提高,把宏观的、各类的物理问题都集中在建模的思考框架下,从而建立起一个完整的物理知识体系,不断地提高学科的核心素养。在此基础上,本文提出了一种基于建模的高中物理教学模式。