生活垃圾与燃煤电站烟气蒸汽耦合发电技术简析

为推进煤电机组低碳化改造及生活垃圾高效处理,探讨了燃煤机组与生活垃圾耦合发电的技术路线.在研究分析各种耦合方案的基础上,以750t/d生活垃圾焚烧炉与300MW等级亚临界机组耦合发电为例,针对高温烟气蒸汽汽轮机侧双耦合方案进行了典型负荷工况的计算,分析了耦合后对燃煤锅炉的影响,并进行了技术经济评估.研究结果表明:该耦合方案在技术上可行,且对燃煤机组的影响可控.与传统垃圾发电相比,此方案使垃圾发电的供电效率提高了10%以上,吨垃圾造价成本降低了约13%.生活垃圾与燃煤电站烟气蒸汽双耦合发电技术能显著提升效率并降低成本,具有低碳、环保、低成本等优点,符合国家产业政策导向.

多簧片结构的磁保持继电器多物理场刚柔耦合仿真模型建立和实验分析

多簧片结构的磁保持继电器衔铁转动引起的触点碰撞、弹跳现象使运动过程复杂,静、动态特性理论分析和仿真模型建立困难。以某型号多簧片结构的磁保持继电器为研究对象,理论分析结构拓扑及工作机理,考虑触点间切入深度,引入狄拉克函数和赫维赛德函数,解决簧片受力分散及触点由于碰撞、弹跳引起的作用力不连续问题;将簧片等效为悬臂梁,基于欧拉-伯努利梁理论建立触簧系统三簧片分段耦合动力学模型。利用Ansys Maxwell引入基于误差的自适应网格划分方法求解电磁机构静态特性;考虑触簧系统簧片运动变形效应,通过ADAMS基于模态理论,构建刚柔耦合动力学仿真模型。基于分段动力学思想,搭建电-磁-机械运动多物理场刚柔耦合仿真模型。利用高速摄像机、电流探头等设计磁保持继电器实验方案,搭建实验平台,测试并分析磁保持继电器触点吸合运动时间、触点压力、弹跳时间、线圈电流,并分析人工装配簧片引起触点压力不同使继电器动作过程存在的不一致性问题,验证该文所提多簧片结构的磁保持继电器特性分段耦合分析方法和多物理场刚柔耦合仿真模型的有效性。

弹塑性多孔介质流固耦合新理论:混合耦合理论

在全球气候变化和双碳政策的大背景下,多孔介质中固体的变形和流体的输运问题变得尤为重要。然而,在多孔介质中建立流固耦合模型仍面临的挑战之一是需要考虑跨越宏观尺度到纳米尺度的耦合作用。本文利用基于非平衡热力学的混合耦合理论,提出了一个弹塑性多孔介质流固耦合新模型,在同一个理论框架内研究了弹性变形、塑性变形和液体渗流之间跨尺度的耦合,考虑了耗散过程中的熵产,并利用Helmholtz自由能连接宏观尺度上的力学变形和纳米尺度上的液体输运之间的相互作用。在应力-应变关系中采用了弹塑性刚度系数以反映塑性的影响。同时,经典的达西定律扩展为可考虑固体的塑性变形。通过与文献中模型的比较,验证了该模型的有效性。最后,数值分析表明在多孔介质的流固耦合中塑性变形具有比较显著的影响。

典型储液类结构流-固耦合问题的扩展研究

为了明晰流体与固体耦合力学机理及其相互作用力,本文以典型储液类流固耦合问题为研究对象,综合应用变积方法、Lagrange乘子法和对合变换法,建立了非保守流固耦合问题的一类变量和二类变量的拟变分原理。经推导其驻值条件得到一类变量和二类变量流固耦合问题的控制方程。应用Lagrange乘子表示流固耦合界面处耦合因子,分别给出应用流体力学变量和固体力学变量表达的耦合因子。将拟变分原理应用于有限元素法,建立了流-固耦合动力学的协调元和杂交元计算模型。本文对流固耦合问题的变分方法发展和提高计算效率具有重要作用。

径向不耦合装药孔壁冲击压力特性

径向不耦合装药结构广泛应用于实际爆破工程中,为探究径向不耦合装药孔壁冲击压力的变化规律,基于冲击波理论,利用激波管模型对径向不耦合装药条件下孔内波系作用过程进行简化分析。研究了孔内爆炸冲击波在各介质面的冲击压力,获得了径向不耦合装药条件下孔壁初始冲击压力的计算表达式,模拟了径向不耦合装药时冲击波的作用过程。研究结果表明:径向空气层的存在极大削减了爆炸冲击波压力,孔壁峰值压力在不耦合系数1~2时发生指数型衰减,在不耦合系数大于2时,其衰减速度较缓慢。冲击波作用在孔壁处时存在多个波峰,且初始峰值压力最大,后续峰值压力随时间的延长逐渐减小;随着不耦合系数的增大,初始峰值压力逐渐减小且到达峰值压力的出现时间也逐渐延后;不耦合系数越大,多波峰特性越明显,不耦合系数较小时峰值压力较大,会对围岩产生较大的破坏。为减小对围岩的破坏且满足相应的爆破要求,应充分利用不耦合系数较大时的多波峰特性,根据岩石性质选择合理的径向装药系数。

硅基三维异构集成射频微系统的多物理场耦合仿真与设计

利用硅基三维异构集成工艺设计一款射频微系统,以满足设备对射频模组高性能、小型化的需求。为了在设计初期充分评估该微系统的潜在可靠性风险,根据工艺特征以及产品在多物理场中的耦合现象,建立一种面向硅基三维异构集成工艺射频微系统的多物理场一体化仿真流程,逐一分析所涉及的电-热耦合和热-力耦合过程,预判产品在工作条件下的热学和力学特性,为设计环节提供针对性的指导,预先规避可靠性风险,从而有效提高一次性设计成功率。

基于多能流耦合规律的综合能源系统潮流及流分析

从能量流和流两个角度分析综合能源系统的多能流耦合规律,建立系统能流稳态潮流模型和流模型,根据模型特点研究系统潮流和流分布计算方法,以算例验证计算方法的可行性并分析计算数据,验证流机理模型相比于黑箱模型在局部分析方面的优越性。以算例数据为例,分析其潮流及流分布特点,结果表明:算例系统中能源转换环节的地方损最大,为系统薄弱环节,值得着重改进;同时电、热网络也有部分管段损较大,优化局部网络时也应纳入考虑。

台风-浪-流耦合作用超大浮体水弹性响应分析方法

海上机场超大浮体结构在台风等极端海洋环境下的动态响应准确预测是保障其安全性能的关键前提,其难点在于准确构建中/小尺度复杂流场与浮体结构的流固耦合计算模型。本文提出了一种基于中/小尺度嵌套的海上机场超大浮体水弹性响应分析方法,二次开发实现了台风-浪-流耦合模拟,分析了超强台风“莫兰蒂”途经海上机场超大浮体全过程台风-浪-流时空演变规律;采用中/小尺度流场嵌套技术计算水动力和气动力,代入结构动力学方程进行双向迭代解耦求解;通过算例分析了台风-浪-流耦合作用下浮体结构水弹性响应及影响机制。研究表明:本文提出的方法能够有效地预测此类极端环境下超大浮体结构水弹性响应。

基于横向耦合和正交耦合的基片集成波导超宽阻带滤波功分器

基片集成波导滤波功分器在通信系统中的应用逐渐广泛。与传统波导谐振器相同,基片集成波导谐振器含有多个传输模式,导致基片集成波导滤波器的宽阻带特性很难实现。本文设计了一种由电激励实现的超宽阻带基片集成波导滤波功分器。具体地,提出了一种基于电磁交替耦合拓扑的四阶基片集成波导滤波功分器,具有电输入和电输出端口。横向耦合通过谐振腔侧边开窗实现磁耦合,纵向耦合通过在相邻两腔之间的耦合窗口中蚀刻S槽线实现电耦合。通过正交传输路径可以抑制多个高阶模式,仿真和测量结果表明,阻带带宽分别大于9f 0和3.1f 0范围,该中心频率为35.5 GHz的滤波功分器的带外抑制效果优于-20 dB。上述方法经实物验证,试验结果与仿真结果吻合。

考虑“筒中筒”耦合作用的深水隔水管柱与钻柱碰摩运动规律

深水钻井时,旋转钻柱与海洋环境力作用下发生振动的隔水管柱易发生接触,造成钻柱与隔水管柱的碰撞或者摩擦。为了解隔水管柱与钻柱间的运动状态,减轻两者间碰摩,保证作业安全性,提出了一种模拟深水隔水管柱-钻柱组成的“筒中筒”耦合系统模型,通过分析二者间的位移与接触力,实现海洋深水钻井作业时隔水管柱与钻柱的耦合动力学模拟的建立。模拟结果表明,考虑隔水管柱与钻柱接触的情况下,海流作用和涡激作用对钻柱的动力学特征具有较大影响;海流速度增加,隔水管柱弯曲程度变大,隔水管柱的振动特征会限制钻柱运动;井口转速增加对钻柱的涡动特征影响小,但会增大钻柱与隔水管柱内壁的接触力,增大钻柱与隔水管柱的失效风险。该理论为海洋深水钻井摩阻分析提供了新的借鉴。

浮动基多机悬吊系统动力耦合响应分析

为了研究浮动基多机悬吊系统在不规则波作用下的动力耦合关系,首先利用动量定理和动量矩定理建立了浮动基机器人动力学模型,其次利用达朗贝尔原理建立了悬吊系统的动力学模型,并提出了系统动力学的耦合关系分析步骤;最后结合实例,仿真分析了浮动基多机器人协调悬吊系统在不同波高、不同波长比和不同起吊速度下动力耦合响应过程。结果表明,该系统的理论研究进行了补充和完善,同时也为浮动基多机悬吊系统在实际的吊运过程中,判断安全的吊运环境提供技术支撑。

移民安置区农地流转意愿影响因素及耦合协调关系研究——以贵州PQ水库为例

移民问题是水利水电项目中的关键问题,关系到社会稳定与乡村振兴。运用地理探测器,因子分析法和耦合协调度模型对水库移民农地转入意愿与安置区农户农地转出意愿影响因素及其耦合协调关系进行研究。研究结果表明:(1)安置点社区融入状况,转入农地的距离,种植业等技能培训,农地价值,家庭农业劳动力人数,非农就业机会对移民农地转入意愿起着主要影响作用;非农就业水平,对土地权益受损的担忧程度,是否有闲置土地,非农就业机会,对土地流转政策了解程度,土地流转收益预期对安置区农户农地转出意愿起着主要的影响作用。(2)各影响因子之间存在两两交互关系,其中任意两因子交互作用后因子解释力均明显增强。转入农地的距离与安置区融入情况的交互作用对移民农地转入意愿的影响力最大;农地细碎化程度,是否有闲置土地,非农就业机会这3个因子与对土地权益受损担忧程度的交互作用对安置区居民农地转出意愿的影响力最大,家庭人均耕地面积安置区居民农地转出意愿具有隐形作用。(3)移民农地转入意愿与安置区农户农地转出意愿存在强关联性,二者相互影响,相互促进,并处于农地转入意愿超前的基本协调阶段。

双层铁磁薄膜中层间耦合和面外各向异性对系统共振频率的影响

本文采用能量极小原理,重点讨论了层间双线性耦合、双二次型耦合和面外单轴各向异性对双层铁磁薄膜中铁磁共振频率的影响。分别从三个方面讨论光学模和声学模共振频率对层间双线性耦合、双二次型耦合以及面外单轴各向异性的依赖。结果表明,层间双线性耦合和双二次型耦合可以提高光学模的共振频率。然而,面外单轴各向异性会降低光学模和声学模的共振频率,尤其是对声学模的影响更加明显。此外,对于光学模,双二次型耦合比双线性耦合更为重要。这些结果有助于新型微波器件的设计。

区域多扇区耦合容量评估

明确空域单元内部交通流特性及其动态演变机制是评估区域多扇区耦合通行能力的基础,对于提升空中交通管理效率至关重要。基于改进的元胞传输模型(CTM),以实际飞行数据为基增量仿真推演分析了交通流流量、速度与密度间的宏观基本图(MFD)。进一步表征区域多扇区之间的耦合作用,建立区域多扇区耦合快时仿真模型。通过分析区域多扇区需求平均延误关系对区域多扇区耦合容量进行评估,揭示区域运行瓶颈。以合肥区域管制扇区为例,评估了区域多扇区耦合容量,并依据各扇区的延误贡献识别了该区域多扇区运行瓶颈主要集中在ZSOFAR02扇区和ZSOFAR01扇区。研究成果可为提高区域多扇区航路航线网络通行能力提供科学的理论支撑。

耦合振子系统中振幅包络同相同步向反相同步的转变

耦合振子系统的振幅包络同步行为反映了耦合振子系统幅度与相位的相互作用.在吸引耦合神经元振子系统中引入排斥耦合作用,耦合系统的振幅包络会随着排斥耦合作用的增加从同相同步向反相同步转变.对于给定的吸引耦合神经元振子,随着引入的排斥耦合强度增加,耦合神经元振子的振幅包络之间的相位差会先从0耦合系统中的同步是由于振子之间的相互作用而使整个动力学系统趋于相同的集群动力学现象.随着研究的不断深入,增加至π,然后又由π开始减小.同时,振幅包络的幅值会随排斥耦合强度的增加先减小后增加,存在一个使振幅包络的幅度达到最小值的排斥耦合强度.吸引与排斥耦合竞争引起的振幅包络从同相同步向反相同步转变过程也可以在引入时间尺度的耦合Stuart-Landau振子中产生,具有普适性.该研究不仅可以丰富振幅包络的相关动力学研究,还有助于理解脑信息处理和传递过程.

考虑站点耦合关系的大型城市轨道交通网络级联失效分析

为了解析站点分布密集的大型城市轨道交通网络级联失效传播机理,提出改进的耦合映射格子模型.该模型结合大型城市轨道交通网络站点分布密集特征,量化耦合站点间客流演化及耦合站点抵抗力.为了衡量级联失效在大型城市轨道交通网络中的传播过程与结果,提出失效站点数量比与网络效率比指标.以上海市城市轨道交通网络为例,验证该模型的可行性.结果表明:当节点度高或进站客流量大的站点失效后,耦合站点间的级联失效规模是邻接站点间的约2倍,且由于耦合站点间的级联失效的影响,介数中心性大的站点失效所引起的级联失效传播速度最快.在考虑耦合站点间级联失效时,客流对大型城市轨道交通网络级联失效的作用力是拓扑结构的约9倍.研究结论可以为城市轨道交通网络的规划设计与事故管控提供科学的建议.

山区高速公路交通事故风险多维度耦合研究

为有效降低山区高速公路事故率,以2016—2021年云南省山区高速公路交通事故数据为研究对象,基于集成决策实验法-对抗解释结构模型(DEMATEL-AISM),筛选识别山区高速公路交通风险要素,从人-车-路-环境-管理时空全维度出发,分析风险要素因果并绘制UP和DOWN型有向拓扑层级图,最终确定19种风险因素;构建N-K-耦合度模型量化风险因素,对山区高速公路交通事故风险因素间进行时空全维度耦合,探究风险因素间的关系,并提出山区高速公路交通事故全维耦合交通风险弹性解耦模型。研究结果表明:单维度中,人因的跟车太近与疲劳驾驶耦合值为0.741,路因长大下坡与急弯耦合值为0.816,为单维度中对系统影响较大的2种作用情况;双维度下,较大的作用情况为人-车及人-路,耦合值为0.157、0.124,其中,路因的长大下坡、人因的跟车太近与其他要素易形成强耦合;多维度下最大的作用情况为人-路-环,耦合值为0.891,其中,驾驶人的不良驾驶行为、道路的急弯与长大下坡、环境的雨天、雾天、冰雪天极易与其他因素耦合结果超过70%,构成强耦合关系,发生交通事故概率较大。

基于Hoek-Brown准则的岩体高温-荷载耦合损伤模型及其验证

针对隧道岩体在高温和荷载共同作用下产生的耦合损伤问题,基于连续损伤力学理论,引入高温-荷载耦合损伤因子,建立了考虑高温作用的广义Hoek-Brown(H-B)准则的弹塑性损伤本构模型,解决了模型在数值积分过程中的奇异点问题,并利用Fortran语言编写了模型的有限元程序。结果表明:模型计算的应力-应变曲线与试验所得到的曲线趋势一致且计算结果误差在5%以内,温度作用下隧洞围岩损伤逐渐加剧,验证了模型的准确性和程序的稳健性,可为火灾作用下隧道围岩安全稳定性评价提供一种有效计算方法。

基于“指节”驱动刚柔耦合式变弯度机翼后缘结构的设计方法

利用刚性机构驱动的变形翼,蒙皮易出现不光滑变形的现象,而用柔顺机构设计的变形翼,虽蒙皮曲线光滑,飞机的稳定性和机动性增强,但难以满足变形与承载双重优化。为此,基于“指节”驱动式仿生刚柔耦合的设计思想,本文设计了一种瓦特I型六杆驱动的变弯度机翼后缘三“指节”刚性机构,并建立了可承受气动载荷和光滑变形的柔顺机构拓扑优化方法。先设计了一种由单电机驱动的瓦特I型六杆操控机构,再改进了“指节”式驱动下变形翼后缘的变密度拓扑优化方法,后求解并给出了一种具有三“指节”式杆驱动特点的变弯度后缘柔顺驱动机构,最后对优化模型进行了刚柔体动力学、空气动力学以及流固耦合仿真,并搭建了试验平台和样机模型,对柔性变形翼的可行性及其设计方法有效性进行论证,结果表明该机翼可以光滑、连续地大变形,同时又具有较强的承载能力。

具有电或磁耦合关系谐振电路的谐振频率

采用本征值理论分析与电路仿真两种独立的方法,定量计算了具有电耦合或磁耦合关系谐振电路的谐振频率随耦合电容或耦合系数大小的变化关系,两种耦合电路的谐振频率表现出不同的变化规律。这种耦合谐振电路的分析为实际电路设计过程中利用耦合类型及耦合强度对谐振频率进行调谐开辟了新的途径,扩展了现有教学中无耦合谐振电路的教学内容。